風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：2MW風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計及靜力學(xué)分析

　　01

　　葉片模型設(shè)計

　　參照國內(nèi)２ ＭＷ 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片運行參數(shù)，本文選用三葉片風(fēng)機(jī)，葉片數(shù)Ｂ ＝ ３，選取葉尖速比［６］ λ０ ＝８．

　　１.１ 翼型選擇

　　風(fēng)機(jī)的運行效率與可靠性與翼型的氣動性能密切相關(guān)，為了設(shè)計出具有更錦工能捕獲能力和低氣動載荷的高性能葉片［７］ ，在風(fēng)電應(yīng)用初期階段，葉片外形比較小，載荷較低，對翼型的要求很低，主要選擇低速航空翼型，如ＮＡＣＡ４４系列和ＮＡＣＡ６３——２ 系列翼型等［８］ ．自２０ 世紀(jì)８０ 年代起，歐美國家陸續(xù)進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)先進(jìn)翼型的研究，研制了一批專用風(fēng)力機(jī)翼型，如德國Ａｅｒｏｄｙｎ 公司的ＡＥ０２ 系列翼型、荷蘭的ＤＵ 翼型族、瑞典的ＦＦＡ 翼型族．其中，荷蘭的Ｄｅｌｆｔ 大學(xué)先后發(fā)展了相對厚度１５％——４０％的ＤＵ 系列翼型，而且在功率３５０——３ ５００ ｋＷ 的風(fēng)力機(jī)上廣泛應(yīng)用，本文選用ＤＵ 系列的翼型，翼型如圖１ 所示．

　?。?２ 葉片直徑設(shè)計

　　本文參考國內(nèi)２ ＭＷ 風(fēng)機(jī)的各項性能參數(shù)，設(shè)計風(fēng)機(jī)葉片．因此，風(fēng)輪直徑可按式（１） 進(jìn)行估算：

　　１.３ 葉片長和扭角設(shè)計

　　風(fēng)機(jī)葉片外形復(fù)雜，總體表現(xiàn)為展向扭曲，而且在展向方向上，弦長與扭角也大小迥異，不能夠簡單地將它們的特點進(jìn)行描述，所以在研究中多采用“分段” 法，即沿展向?qū)⑷~片劃分許多“截面”，對每個“截面”的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，隨后對數(shù)據(jù)分析、擬合．

　　本文基于動量理論進(jìn)行計算，利用Ｍａｔｌａｂ 中的優(yōu)化函數(shù)ｆｍｉｎｃｏｎ 進(jìn)行優(yōu)化計算，優(yōu)化目標(biāo)為使風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大值，通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)公式（２），條件方程為公式（３），利用迭代法計算軸向因子ａ 和周向因子ｂ．

　　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

　　條件方程：

　　其優(yōu)化步驟為：１）根據(jù)葉素理論，沿葉片展向分成若干等截面；２）針對每截面，求解得出各個截面的軸向因子ａ、周向因子ｂ 和葉梢損失系數(shù)Ｆ；３）計算每個截面的流傾角，并根據(jù)β ＝Ｉ——α，計算每個截面的扭角；４）計算出各個截面的處的弦長；５）對計算結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)．６）根據(jù)改進(jìn)結(jié)果進(jìn)行修正模型、建模．

　　利用Ｍａｔｌａｂ 迭代分析并進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果見圖２——５，可以看出，經(jīng)過擬合，曲線過渡光滑平穩(wěn)．

　　１.４ ＵＧ 三維建模

　　由于風(fēng)機(jī)葉片模型復(fù)雜，以及ＦＥＡ 軟件建模效果的局限性，必須借用三維軟件完成葉片精確模型的設(shè)計，本文利用表１ 中計算的葉片弦長ｃ和扭角θ 的值，在ＵＧ 中對導(dǎo)入翼型進(jìn)行縮放和扭轉(zhuǎn)，完成葉片截面圖的創(chuàng)建，利用樣條曲線連接各個翼型，并建立主梁，最終模型如圖６ 所示．

　　02

　　葉片鋪層設(shè)計

　　２．１ 葉片材料選擇

　　本文采用目前常用的玻璃鋼材料Ｅ——玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料．

　?。玻?葉片鋪層設(shè)計

　　在葉片運行過程中，由于環(huán)境對葉片各個部位施加的載荷不同，通常對葉片進(jìn)行塊化處理，將葉片分為前緣、后緣、腹板和主梁４ 種結(jié)構(gòu)．參照國內(nèi)外和以往鋪層設(shè)計經(jīng)驗［８——１４］ ，其設(shè)計原則如下［１２］ ：

　?。保榱俗畲笙薅鹊乩美w維軸向的高性能，應(yīng)用０°鋪層承受軸向載荷；±４５°鋪層用來承受剪切載荷，即將剪切載荷分解為拉、壓分量來布置纖維承載；９０°鋪層用來承受橫向載荷，以避免樹脂直接受載．

　?。玻榱颂岣呷~片的抗屈曲性能，除布置較大比例的０°鋪層外，也要布置±４５°鋪層，以提高結(jié)構(gòu)受壓穩(wěn)定性．

　　３）構(gòu)件應(yīng)包含４ 種鋪層，一般在０°、±４５°層板中加入９０°的鋪層，構(gòu)成正交異性板．對葉片不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪層設(shè)計，表２——５ 分別為葉片不同部位的鋪層順序表．

　　圖７ 為利用ＡＢＡＱＵＳ 對風(fēng)機(jī)葉片不同部位建立鋪層后腹板和主梁的效果圖，從效果圖中可以直觀地看出不同位置的鋪層差異．

　　03

　　靜力學(xué)分析

　?。?１ 載荷計算

　　由于風(fēng)機(jī)所處環(huán)境復(fù)雜，葉片表面載荷難以準(zhǔn)確的計算和測量，一般都是利用風(fēng)機(jī)專用分析軟件ＧＨ Ｂｌａｄｅｄ 計算葉片表面的數(shù)據(jù)，本文利用ｂｌａｄｅｄ軟件計算風(fēng)機(jī)葉片不同部位在額定風(fēng)速下的載荷［１６］ ，將分析所得載荷加載在葉片表面，葉片加載位置和加載力與扭矩的大小如圖８ 和表６ 所示（在ＡＢＡＱＵＳ 中通過選擇節(jié)點和曲線添加載荷）．

　?。?２ 應(yīng)力分布規(guī)律分析

　　由圖９ 葉片應(yīng)力云圖可以看出，應(yīng)力最大的位置出現(xiàn)在根部，而且分布較為復(fù)雜，其最大值為１５ ＭＰａ．此外，應(yīng)力從葉根部位向葉尖部位逐漸減小，各分塊的處節(jié)點應(yīng)力值的變化如圖１０——１５ 所示．圖１０ 為葉片根部截面的應(yīng)力變化規(guī)律曲線，從圖中可以看出根部的應(yīng)力基本都保持在兆帕級以上，而且力的大小呈現(xiàn)一個正態(tài)分布的形式，其原因是葉片的承受力主要集中在迎風(fēng)面，所以迎風(fēng)面的壓力較大，造成葉根部位迎風(fēng)面的壓力大于壓力面．

　　圖１０、圖１１ 分別為后緣和前緣部位葉根到葉尖的應(yīng)力變化曲線，可以看出：葉片表面的應(yīng)力是從葉根向葉尖部位逐漸變小，而且在局部地方還有應(yīng)力集中；后緣部位的應(yīng)力突變的部位比前緣的多，而且變化更為嚴(yán)重，這是由于葉片翼型的后緣曲率較大，變化快，造成后緣應(yīng)力集中部位較多．

　?。?２ 葉片根部復(fù)合材料應(yīng)力變化規(guī)律分析

　　圖１６～１８ 分別為葉根部位４５°、－４５°、９０°和０°鋪設(shè)角度的Ｍｉｓｅｓ 應(yīng)力云圖，可以看出，由于復(fù)合材料的鋪設(shè)角度不同，層和板的應(yīng)力存在明顯的差異， 最大應(yīng)力出現(xiàn)在４５° 的鋪層中， 為１５．２ ＭＰａ，出現(xiàn)在第２ 層，然后是９０°的鋪層，為１５．１９ ＭＰａ，出現(xiàn)在第５８ 層，再然后為４５°鋪層，為１５ ＭＰａ，出現(xiàn)在第１ 層，０°鋪層的應(yīng)力最小，是９．７ ＭＰａ，出現(xiàn)在第５２ 層．從應(yīng)力云圖中可以看到，隨層數(shù)的變化，葉片上的應(yīng)力差異在逐漸減小，而且應(yīng)力最大的部位向葉片根部連接端移動．

　　圖２０ 為葉根部位鋪層自外向內(nèi)的應(yīng)力變化曲線，葉片根部部位單層層合板上的最大應(yīng)力呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律，與葉片根部鋪層的鋪設(shè)基本一致，雖然相同角度的不同位置的鋪層上的應(yīng)力有一定的差異，但總體上差異遠(yuǎn)小于鋪設(shè)角度的差別．圖２１ 為其最小應(yīng)力的位置改變曲線，由圖形可知，最小應(yīng)力出現(xiàn)在中間靠近葉片內(nèi)腔的位置，這是因為葉片受到外力的作用導(dǎo)致應(yīng)力變化向內(nèi)轉(zhuǎn)移．

　　04

　　結(jié) 論

　　運用翼型設(shè)計軟件Ｐｒｏｆｉｌｉ、分析軟件Ｍａｔｌａｂ以及三維制圖軟件ＵＧ 和ＡＢＡＱＵＳ，能夠創(chuàng)建更貼近實際工程的風(fēng)機(jī)葉片模型，通過ＧＨ Ｂｌａｄｅｄ 計算載荷以及對葉片加載分析后得到以下結(jié)論：

　?。保┰陬~定風(fēng)速下，由于葉片的承受力主要集中在迎風(fēng)面，導(dǎo)致葉片根部應(yīng)力的大小呈現(xiàn)一個正態(tài)分布的形式，應(yīng)力大小基本保持在兆帕級，最大應(yīng)力為１５ ＭＰａ．

　?。玻┩ㄟ^對葉片根部不同鋪層應(yīng)力分析可知：由于復(fù)合材料的鋪設(shè)角度不同，層和板的應(yīng)力存在明顯的差異，最大應(yīng)力出現(xiàn)在４５°的鋪層中，為１５．２ ＭＰａ；第二是９０°的鋪層，為１５．１９ ＭＰａ；之后為４５°鋪層，為１５ ＭＰａ； ０°鋪層的應(yīng)力最小，是９．７ ＭＰａ．

　?。常θ~片根部復(fù)合材料層間力分析可知，——４５°鋪層的層間應(yīng)力最大，而且應(yīng)力跟隨鋪設(shè)角度的不同而成周期性變化．

　　■ 來源:材料科學(xué)與工藝

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風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：一種風(fēng)機(jī)葉片的制作方法

　　本實用新型涉及風(fēng)機(jī)發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)機(jī)葉片。

　　背景技術(shù)：

　　近年來，“能源危機(jī)”越來越引起人們的重視，能源短缺使得可再生能源得到空前發(fā)展。風(fēng)能作為取之不盡，用之不竭的可再生能源在近幾年得到了飛速的發(fā)展。關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的各方面研究將成為未來發(fā)展方向。

　　風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個重要部件，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片往往是由不能承受雷擊的材料或不能傳導(dǎo)雷電流的復(fù)合材料制成，為了防止風(fēng)機(jī)葉片免受雷擊的損壞，現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)機(jī)葉片的頂端設(shè)置有一塊小面積接閃器，用來吸引閃電，并導(dǎo)入錦工，防止雷電擊中其他關(guān)鍵部件，但該接閃器的面積很小，閃電會頻繁擊中在這一個點，加上水汽的侵入，水汽膨脹容易引起風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本實用新型實施例提供了一種風(fēng)機(jī)葉片，增大了接閃器的面積，引雷效果更好，用于避免直擊雷不會頻繁擊中在一個點，防止接閃器損壞。

　　本實用新型實施例中提供了一種風(fēng)機(jī)葉片，包括：

　　葉片本體以及接閃器；

　　所述葉片本體的頂端的葉尖部分被切除形成頂端臺面；

　　在所述頂端臺面上設(shè)置有凹槽，所述凹槽中設(shè)置有接閃線纜；

　　所述接閃器包括預(yù)埋部分和外部基準(zhǔn)面，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面相連，所述預(yù)埋部分鑲嵌于所述凹槽中，所述預(yù)埋部分與所述接閃線纜相連。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為一體成型結(jié)構(gòu)。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為活動連接。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，所述接閃器為鋁制。

　　可選的，所述預(yù)埋部分設(shè)置有鉚釘，并通過所述鉚釘將所述預(yù)埋部分固定于所述凹槽中。

　　可選的，所述凹槽中設(shè)置有排水孔。

　　可選的，所述接閃線纜為銅制線纜。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面的表面積大于預(yù)埋部分的表面積。

　　本實用新型實施例中接閃器的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會頻繁擊中在一個點，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，及水汽進(jìn)入后膨脹引起的風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　附圖說明

　　圖1為本實用新型實施例中風(fēng)機(jī)葉片改造方法的步驟流程示意圖；

　　圖2為本實用新型實施例中風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖3為本實用新型實施例中風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖4為本實用新型實施例中凹槽內(nèi)排水孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實施方式

　　本實用新型實施例提供了一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法及風(fēng)機(jī)葉片，用于增大接閃器的表面積，避免閃電會頻繁擊中在一個點上，避免接閃器損壞。

　　本實用新型實施例中提供了一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法，請結(jié)合圖1所示，圖1為本實用新型實施例中一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法的步驟流程示意圖。

　　步驟101、切除風(fēng)機(jī)葉片頂端的葉尖部分形成頂端臺面。

　　風(fēng)機(jī)葉片可以為葉展形狀，風(fēng)機(jī)葉片包括葉根、葉中和葉尖，葉片沿葉展方向為徑向，切除10mm葉尖部分后，形成頂端臺面。

　　步驟102、在所述頂端臺面上制作凹槽，所述凹槽中設(shè)置有接閃線纜。

　　在該頂端臺面上制作凹槽，該凹槽的形狀與接閃器相匹配，該凹槽用于容置接閃器。

　　步驟103、在所述凹槽中鑲嵌接閃器，所述接閃器包括預(yù)埋部分和外部基準(zhǔn)面，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面相連，所述預(yù)埋部分鑲嵌于所述凹槽中，所述預(yù)埋部分與所述接閃線纜相連。

　　該預(yù)埋部分與外部基準(zhǔn)面相連，保證該接閃器的面積充足，該預(yù)埋部分通過銷釘固定并鑲嵌于該凹槽中。

　　風(fēng)機(jī)葉片接閃器防雷原理為：通過葉片表面的接閃器將雷電引入，電流通過風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部接閃線纜傳導(dǎo)至風(fēng)機(jī)葉片根部的金屬法蘭或其他結(jié)構(gòu)，再通過風(fēng)機(jī)自身的防雷系統(tǒng)將電流引導(dǎo)至錦工，約束雷電，保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為一體成型結(jié)構(gòu)。

　　可選的，在預(yù)埋部分上設(shè)置有第一固定孔，外部基準(zhǔn)面上設(shè)置有第二固定孔，該第一固定孔的位置與該第二固定孔的位置相對應(yīng)，將螺釘穿過第一固定孔和第二固定孔，通過螺釘與第一固定孔和第二固定孔的配合，從而使得所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為活動連接。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。例如，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，接閃器為鋁制。

　　本實用新型實施例中接閃器的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會頻繁擊中在一個點，避免接閃器損壞，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，也避免由于水汽進(jìn)入引起膨脹后風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　請結(jié)合圖2進(jìn)行理解，圖2為本實用新型實施例中一種風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型實施例中的風(fēng)機(jī)葉片包括：

　　葉片本體201以及接閃器202；所述葉片本體201的頂端的葉尖部分被切除形成頂端臺面2011；在所述頂端臺面2011上設(shè)置有凹槽203，所述凹槽203中設(shè)置有接閃線纜204；該接閃線纜204為銅制線纜。所述接閃器202包括預(yù)埋部分2021和外部基準(zhǔn)面2022，外部基準(zhǔn)面2022的表面積大于預(yù)埋部分2021的表面積，該外部基準(zhǔn)面2022的形狀可以為葉尖形狀。所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022相連，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為一體成型結(jié)構(gòu)。在另一種可能的實現(xiàn)方式中，所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為活動連接。在預(yù)埋部分2021上設(shè)置有第一固定孔，外部基準(zhǔn)面2022上設(shè)置有第二固定孔，該第一固定孔的位置與該第二固定孔的位置相對應(yīng)，將螺釘穿過第一固定孔和第二固定孔，通過螺釘與第一固定孔和第二固定孔的配合，從而使得所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為活動連接。

　　所述預(yù)埋部分2021鑲嵌于所述凹槽203中，所述該凹槽203的形狀與接閃器202相匹配，該凹槽203內(nèi)設(shè)置有固定孔，通過鉚釘205與該固定孔的配合，將該預(yù)埋部分2021固定于該凹槽203內(nèi)。

　　另參見圖3所示，圖3為風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。所述預(yù)埋部分2021與所述接閃線纜204相連。該接閃線纜204用于連接防雷系統(tǒng)導(dǎo)線206，從而使該電流可以從接閃線纜傳導(dǎo)至防雷系統(tǒng)導(dǎo)線206。

　　該預(yù)埋部分與該接閃線纜相連，具體的，該預(yù)埋部分與該接閃線纜可以是焊接，或者，該預(yù)埋部分上設(shè)置有金屬銷釘，接閃線線纜纏繞至該金屬銷釘上以連接。

　　風(fēng)機(jī)葉片接閃器防雷原理為：通過葉片表面的接閃器將雷電引入，電流通過風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部接閃線纜傳導(dǎo)至風(fēng)機(jī)葉片根部的金屬法蘭或其他結(jié)構(gòu)，再通過風(fēng)機(jī)自身的防雷系統(tǒng)將電流引導(dǎo)至錦工，約束雷電，保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片。

　　可選的，外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。例如，外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，接閃器為鋁制。

　　請結(jié)合圖4進(jìn)行理解，圖4為凹槽203的一個示例的結(jié)構(gòu)示意圖。該凹槽203中設(shè)置有排水孔401，該排水孔401的形狀可以為圓形，也可以為橢圓形，排水孔401用于將滴落到該凹槽203中的雨水排除，避免在該凹槽203中長期積累雨水對接閃器的預(yù)埋部分進(jìn)行銹蝕。

　　該排水孔可以沿著該凹槽邊緣排布，例如，若該凹槽的形狀為梯形，則該排水孔可以沿著該梯形的四個邊排布，且該排水孔距離該凹槽的側(cè)邊具有預(yù)置距離，例如該預(yù)置距離可以為20mm，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動時，雨滴受離心力向外部流動，此種布局方式可以將水滴排除，避免雨水殘留。

　　該排水孔的數(shù)量本實用新型實施例中并不限定，例如，該排水孔的數(shù)量可以為8個，16個等等，優(yōu)選的，該排水孔在該凹槽的每個邊上均勻排布。

　　需要說明的是，本實用新型實施例中，對于預(yù)置距離，凹槽的形狀及排水孔的數(shù)量只是為了方便說明而舉的例子，并不造成對本實用新型的限定性說明。

　　本實用新型實施例中的接閃器包括的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會頻繁擊中在一個點，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，也避免由于水汽進(jìn)入引起膨脹后風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　以上所述，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。

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　　風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)和透平壓縮機(jī)，詳細(xì)劃分為離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心式通風(fēng)機(jī)、軸流式通風(fēng)機(jī)和葉氏鼓風(fēng)機(jī)等八大類。

　　一、離心式壓縮機(jī)

　　離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。早期，由于這種壓縮機(jī)只適于低，中壓力、大流量的場合，而不為人們所注意。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，各種大型化工廠，煉油廠的建立，離心式壓縮機(jī)就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器，而占有極其重要的地位。隨著氣體動力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力，寬流量范圍發(fā)展的一系列問題，使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在很多場合可取代往復(fù)壓縮機(jī)，而大錦工擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

　　有些化工基礎(chǔ)原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)這種基礎(chǔ)原料的石油化工廠中，離心式壓縮機(jī)也占有重要地位，是關(guān)鍵設(shè)備之一。除此之外，其他如石油精煉，制冷等行業(yè)中，離心式壓縮機(jī)也是極為關(guān)鍵的設(shè)備。我國在五十年代已能制造離心式壓縮機(jī)，從七十年代初開始又以石油化工廠，大型化肥廠為主，引進(jìn)了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機(jī)，取得了豐富的使用經(jīng)驗，并在對引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強(qiáng)了自己的研究、設(shè)計和制造能力。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　離心式壓縮機(jī)之所以能獲得這樣廣泛的應(yīng)用，主要是比活塞式壓縮機(jī)有以下一些優(yōu)點。

　　1、離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小。

　　2、運轉(zhuǎn)平衡，操作可靠，運轉(zhuǎn)率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護(hù)費用及人員少。

　　3、在化工流程中，離心式壓縮機(jī)對化工介質(zhì)可以做到絕對無油的壓縮過程。

　　4、離心式壓縮機(jī)為一種回轉(zhuǎn)運動的機(jī)器，它適宜于工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接拖動。對一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動工業(yè)汽輪機(jī)作動力，為熱能綜合利用提供了可能。但是，離心式壓縮機(jī)也還存在一些缺點。

　　缺點：

　　1、離心式壓縮機(jī)還不適用于氣量太小及壓比過高的場合。

　　2、離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。

　　3、離心式壓縮機(jī)效率一般比活塞式壓縮機(jī)低。

　　二、軸流式壓縮機(jī)

　　軸流式壓縮機(jī)是屬于一種大型的空氣壓縮機(jī)，最大的功率可以達(dá)到KW，排氣量是20000m3每分鐘，它的壓縮機(jī)能效比可以達(dá)到百分之90左右，比離心機(jī)要節(jié)能一些。它是由3大部分組成，一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡稱轉(zhuǎn)子，二是以機(jī)殼和裝在機(jī)殼上的靜止部件為主體的簡稱定子（靜子），三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護(hù)等組成。軸流式壓縮機(jī)也屬于透平式或速度式壓縮機(jī)，煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)。

　　性能特點：

　　效率較高，單機(jī)效率可達(dá)86%～92%，比離心式壓縮機(jī)高5%～10%，單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適宜流量大于1500m3/min的場合，單級壓力比較低，單缸多級壓力比可達(dá)11，與離心式壓縮機(jī)相比，靜葉不可調(diào)試式軸流壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，在恒定轉(zhuǎn)速下，流量變化相對較少，壓力變化較大。此外，結(jié)構(gòu)較為簡單，維護(hù)方便。因此，軸流壓縮機(jī)對于中、低壓、大流量，且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)可以擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)，彌補(bǔ)了靜葉不可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的不足，而且可以提高壓縮機(jī)的效率，降低起動功率。目前，煉油廠主要用全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)。

　　三、往復(fù)式壓縮機(jī)

　　曲軸帶動連桿，連桿帶動活塞，活塞做上下運動?；钊\動使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞向下運動的時候，汽缸容積增大，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，空氣被吸進(jìn)來，完成進(jìn)氣過程；當(dāng)活塞向上運動的時候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進(jìn)氣閥關(guān)閉，完成壓縮過程。通常活塞上有活塞環(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內(nèi)有潤滑油潤滑活塞環(huán)?？恳粋€或幾個作往復(fù)運動的活塞來改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機(jī)。目前往復(fù)式壓縮機(jī)主要是活塞式空壓機(jī),化工工藝壓縮機(jī)，石油，天然氣壓縮機(jī)，為主，而活塞式空壓機(jī)現(xiàn)在主要向中壓及高壓方向發(fā)展，這個是螺桿機(jī)，離心機(jī)目前無法達(dá)到的一個高度。

　　性能特點：

　　由于設(shè)計原理的關(guān)系，就決定了活塞壓縮機(jī)的很多特點。比如運動部件多，有進(jìn)氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、軸瓦等；比如受力不均衡，沒有辦法控制往復(fù)慣性力；比如需要多級壓縮，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；再比如由于是往復(fù)運動，壓縮空氣不是連續(xù)排出、有脈動等。

　　優(yōu)點：

　　1、熱效率高、單位耗電量少

　　2、加工方便 對材料要求低，造價低廉

　　3、裝置系統(tǒng)較簡單

　　4、設(shè)計、生產(chǎn)早，制造技術(shù)成熟

　　5、應(yīng)用范圍廣

　　缺點：

　　1、運動部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修工作量大，維修費用高

　　2、轉(zhuǎn)速受限制

　　3、活塞環(huán)的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動方式使效率下降很快

　　4、噪音大

　　5、控制系統(tǒng)的落后，不適應(yīng)連鎖控制和無人值守的需要，所以盡管活塞機(jī)的價格很低，但是也往往不能夠被用戶接受。

　　四、離心式鼓風(fēng)機(jī)

　　在設(shè)計條件下，風(fēng)壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15~3的風(fēng)機(jī)叫鼓風(fēng)機(jī)，有兩個或更多葉輪串聯(lián)組成的離心鼓風(fēng)機(jī)叫多級離心鼓風(fēng)機(jī)，（相鄰葉輪之間必須有導(dǎo)葉連接）。多級離心鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風(fēng)、洗煤跳汰機(jī)配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需要輸送空氣的場合,亦可用于輸送其它特殊氣體。

　　性能特點：

　　該系列鼓風(fēng)機(jī)具有效率高、噪聲低、運行平穩(wěn)、絕無脈沖、穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無油,易損件少和安裝、操作、維護(hù)簡便等特點。

　　五、羅茨鼓風(fēng)機(jī)

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)。這種壓縮機(jī)靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中從吸氣口帶走氣體，當(dāng)移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時，因有較高壓力的氣體回流，這時工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉(zhuǎn)子互不接觸，它們之間靠嚴(yán)密控制的間隙實現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤滑油污染。下側(cè)兩“鞋底尖”分開時，形成低壓，將氣體吸入；上側(cè)兩“鞋底尖”合攏時，形成高壓，將氣體排出。

　　性能特點：

　　其最大的特點是使用時當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時流量之變動甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強(qiáng)制輸氣的特點。輸送時介質(zhì)不含油。結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、使用壽命長、整機(jī)振動小。羅茨鼓風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)為清潔空氣，清潔煤氣，二氧化硫及其他惰性氣體，特殊氣體行業(yè)（煤氣、天然氣、沼氣、二氧化碳、二氧化硫等）及高壓工況的首選產(chǎn)品。鑒于具有上述特點，因而能廣泛適應(yīng)冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材行業(yè)。

　　與離心風(fēng)機(jī)的區(qū)別比較大：

　?、惫ぷ髟聿煌?，離心風(fēng)機(jī)用的是曲線風(fēng)葉，靠離心力將氣體甩到機(jī)殼處，而羅茨風(fēng)機(jī)用的是兩個8字形的風(fēng)葉，它們間的間隙很小，靠兩個葉片的擠壓，將氣體擠至出氣口。

　?、灿捎诠ぷ髟聿煌?，一般它們的工作壓力不同，羅茨風(fēng)機(jī)的出氣壓力比較高，而離心風(fēng)機(jī)比較小。

　?、筹L(fēng)量不同，一般羅茨風(fēng)機(jī)用在風(fēng)量要求不大但壓力要求較高的地方，而離心風(fēng)機(jī)用在壓力要求低，風(fēng)量要求大的地方。

　　⒋制造精度不一樣，羅茨風(fēng)機(jī)要求的精度很高，對裝配要求也很嚴(yán)，而離心風(fēng)機(jī)比較松。

　　六、離心式通風(fēng)機(jī)

　　其原理與離心泵相同。葉輪上葉片的數(shù)目比離心泵的稍多，葉片比較短。中低壓風(fēng)機(jī)的葉片常向前彎，高壓風(fēng)機(jī)的葉片為后彎葉片。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　1、通風(fēng)換氣效果好，非常適合用在管道抽風(fēng)或者送風(fēng)；

　　2、適用性強(qiáng)、無腐蝕、易燃易爆氣體場所均可使用。

　　3、噪聲低，離心式通風(fēng)機(jī)根據(jù)空氣流力學(xué)采用合理葉輪角度設(shè)計，運行時，無任何機(jī)械摩擦，合理葉片形線使噪聲降為最低；離心式通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音是高頻噪音，只要有障礙物，即可隔音。

　　4、運行平穩(wěn)，優(yōu)化設(shè)計的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經(jīng)靜動平衡校正，使整機(jī)運行平穩(wěn)，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅比較小。

　　5、維護(hù)方便，部分機(jī)型可配置清理門，勿須拆機(jī)維護(hù)清潔，省時省力。

　　缺點：

　　1、體積較為龐大，其進(jìn)風(fēng)與送風(fēng)之方向垂直，在配置上，系統(tǒng)風(fēng)管需要較妥當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>

　　2、無法逆向送風(fēng)。

　　3、價格較貴。

　　七、軸流式通風(fēng)機(jī)

　　送風(fēng)方向與軸向相同。靠葉片的軸向傾斜，將軸向空氣向前推進(jìn)。

　　性能特點：

　　優(yōu)點：

　　1、軸流式通風(fēng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高。

　　2、可直接與電動機(jī)相連，風(fēng)量調(diào)節(jié)較為方便、可以逆向送風(fēng)。

　　3、價格便宜。

　　4、適用于低壓、錦工量的情況。

　　5、由于風(fēng)吹送的方向與軸平行，故可容易與管路相連接，成為管路統(tǒng)之套件。

　　缺點：

　　1、其缺點是噪音大、構(gòu)造復(fù)雜、檢修困難、并聯(lián)工作穩(wěn)定性差。它一般運用于風(fēng)壓變化較大，風(fēng)量變化較小的礦井。

　　2、效率特性曲線陡直，略超出設(shè)計點之運轉(zhuǎn)會產(chǎn)生激變的現(xiàn)象，效率迅速降低。

　　3、對塵埃及表面腐蝕的現(xiàn)象較為敏感，造成效率降低的現(xiàn)象。

　　八、葉氏鼓風(fēng)機(jī)

　　葉氏鼓風(fēng)機(jī)是另一種回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。它是由長圓筒形機(jī)殼、阻風(fēng)翼、鼓風(fēng)翼以及兩根平行的軸所組成。圖1為葉氏鼓風(fēng)機(jī)的兩個轉(zhuǎn)子，它們的結(jié)構(gòu)互不相同。兩根平行軸的兩端裝有式樣完全相同的兩個活動齒輪，其中一個軸與電動機(jī)相聯(lián)，叫主動軸，另一根叫從動軸。鼓風(fēng)翼裝在主動軸上，阻風(fēng)翼裝在從動軸上。

　　(a)—阻風(fēng)翼 (b)—鼓風(fēng)翼

　　圖1葉式鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

　　葉氏鼓風(fēng)機(jī)實際上是羅茨鼓風(fēng)機(jī)的一種變形，其工作原理如圖2所示；

　　1—阻風(fēng)翼；2—鼓風(fēng)翼；3—機(jī)殼；4—鼓風(fēng)翼蓋。

　　圖2葉氏鼓風(fēng)機(jī)的工作原理

　　來源于化工707和網(wǎng)絡(luò)，編輯整理：桑尼。

風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：風(fēng)機(jī)葉片構(gòu)造.ppt

　　明陽1.5MW風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計 1. 葉片由上下兩個半殼、組成，并以由兩個單向梁帽和兩個多向的由夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的抗剪腹板組成的梁作為結(jié)構(gòu)支撐。 2. 梁帽由單向環(huán)氧玻璃玻纖組成，抗剪腹板由二維（+45°/-45°）環(huán)氧玻纖組成，葉片外殼由雙軸和三軸（+45°/-45°/0°）的E-玻纖復(fù)合成型。根部由三軸E-玻纖增強(qiáng)。由輕木和部分的PVC泡沫作為芯材。為了獲得邊緣應(yīng)有的剛性，后緣單向增強(qiáng)。上殼、下殼、梁帽和梁腹由各自的模具制造。上、下殼由前緣和后緣粘接成一體，同時和梁帽粘接。 3. 擋雨環(huán)和人孔蓋由各自的模具制造，再粘結(jié)在葉片型腔內(nèi)外 4. 葉片根部的連接設(shè)計成T桿連接形式。 明陽1.5MW風(fēng)機(jī)葉片的基本構(gòu)造 風(fēng)機(jī)葉片基本術(shù)語 葉片： 具有空氣動力形狀、接受風(fēng)能，使風(fēng)能繞其軸轉(zhuǎn)動 的主要構(gòu)件 葉根： 風(fēng)輪中連接葉片和輪轂的構(gòu)件 葉尖： 葉片距離風(fēng)能回轉(zhuǎn)軸線的最遠(yuǎn)點 前緣： 翼型在旋轉(zhuǎn)方向的最前端 后緣： 翼型在旋轉(zhuǎn)方向的最后端 葉片長度： 葉片在展向上沿壓力中心連線測得的最大長度 0°標(biāo)記： 葉尖弦的標(biāo)記。0°標(biāo)記位于翼根法蘭的外表和內(nèi)部 重心： 葉片配重的中心。重心要做標(biāo)記，這是因為重心在 葉片搬運時至關(guān)重要。 逆風(fēng)面： 壓力面，即葉片迎風(fēng)的一面。 順風(fēng)面： 負(fù)壓面，即葉片背風(fēng)的一面。由于空氣動力學(xué)的輪 廓形狀，這一側(cè)產(chǎn)生提升力。 預(yù)彎曲度： 葉片逆風(fēng)方向預(yù)彎曲，以防止運轉(zhuǎn)過程中葉片朝 向塔架變形。 導(dǎo)雷系統(tǒng)： 接收和傳導(dǎo)雷電的系統(tǒng) 接收器： 裝進(jìn)葉片表面的金屬設(shè)備來傳導(dǎo)電流以使葉片 避免電擊破壞。 葉片扭旋： 所有葉片輪廓截面上的葉片扭旋。 葉片（blade） 預(yù)彎 葉片截面圖 結(jié)構(gòu)膠粘接PS及SS面 腹板粘接 后緣（ Trialing edge）前緣（Leadling edge） 葉尖（tip of blade） 葉根（root of blade） 0°標(biāo)記 擋雨環(huán) 人孔蓋 銘牌 雷電峰值卡卡片夾 避雷系統(tǒng)電阻 葉片固定工裝示意圖 葉片固定工裝 Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006 避雷系統(tǒng) 人孔蓋 擋雨環(huán) 梁帽 腹板 外殼 葉片 迎風(fēng)面（Pressure side） 背風(fēng)面（Suction side） 葉尖接閃器 排水口 起吊標(biāo)志 重心位置 螺栓連接 0°標(biāo)記

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