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叶片ps面是迎风面还是背风面:风力发电机叶片什么是迎风安装而不是背风安装?

看了几个在锦工中毁损的风力发电机,几乎都是叶片在锦工下高速旋转变形然后塔干涉毁损。这是迎风安装的一个风险。
叶片如果是背风安装就没有这个风险,安装于塔的背后的叶片在风力作用下是远离风塔的。而且塔的迎风负荷还可以通过揽绳加固,这只要让揽绳保持迎风就可以,在工程上是可以实现的。
但流经叶片的气流会受到塔的影响而不稳定,是这个因素导致不用这个结构还是由其他原因?
由于大家谈到的几个原因,三叶片、上风向(叶片在塔筒前方)、圆锥塔筒已经是兆瓦级风力发电机组的最主流的设计。
塔架净空(叶尖与塔筒的间隔距离)是上风向机组的最重要的结构设计约束之一。为了保证风电机组运行时,叶片不会打到塔筒,整机结构上有几处设计点:
1.仰角:整个转动传动链会向上翘起3-5度;(暂时没找到合适的图片源,回头再补)
2.锥角:三个叶片并非在同一个平面内,而是会以叶根原点(轮毂)为原点,各自向前翘1-4度(下图中的α);
3.叶尖预弯:一般人可能不了解,看似巨大的叶片在长度方向上实际是有很大柔性的,在风的推力作用下,叶尖会向下风向变形,(对于上风向机组来说)更靠近塔筒。因此现在的叶片的设计,在整个长度方向上其实不是直的,而是在叶尖部分做了向上风向的预弯。如下图中的“90”所示——
不难理解,以上的仰角和锥角都会对风轮(叶片旋转形成的圆盘面)的扫风面积造成影响,导致一定的风能吸收损失。但是这就是工程上随处可见的trade-off(权衡)。
如果是下风向机组,那么塔架净空的处理就很简单了,不需要这么多的trade-off。
但如果是下风向设计,塔影效应(每次叶片扫过塔筒)带来的气动载荷波动的确会更明显,但如果改为桁架式塔架,一般认为塔影效应会减少很多。
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虽然说“三叶片、上风向(叶片在塔筒前方)、圆锥塔筒已经是兆瓦级风力发电机组的最主流的设计”,但总是有人弄出一些新奇的方案,有些还可圈可点。比如荷兰这家2BEnergy公司就开发了两叶片、下风向、桁架式塔架的机组(已经立了样机),还有其他很多不寻常之处。
说到2BE的这个机组,他们自己也说“We do everything in the opposite direction.”因为跟他们谈起这台机组时,不光前后容易说反(我们习惯了“机舱尾部”这类说法,他们家得说“机舱头部”),连风轮旋转方向都没法说了——上风向全都是顺时针,他们家的从上风向看是逆时针,但如果按观察上风向机组的习惯,从风轮向机舱看,他们家的还是顺时针……(摊手.jpg)
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