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水簾廠家_涉足風(fēng)機(jī)葉片 金風(fēng)科技提高零部件自給率基于雙頭反對稱

   近日，金風(fēng)科技發(fā)布公告稱，公司將以不超過2億元人民幣的價格向協(xié)鑫集團(tuán)收購協(xié)鑫江蘇85%股權(quán)和協(xié)鑫錫林25%股權(quán)，并向上海國能投資收購協(xié)鑫江蘇15%股權(quán)，此項(xiàng)收購?fù)瓿珊螅緦⒊钟袇f(xié)鑫江蘇和協(xié)鑫錫林100%的股權(quán)。據(jù)悉，協(xié)鑫江蘇和協(xié)鑫錫林主要生產(chǎn)、組裝和銷售1.5兆瓦及以上風(fēng)機(jī)葉片。

    中投顧問高級研究員李勝茂指出，當(dāng)前國內(nèi)主要風(fēng)機(jī)企業(yè)都在積極完善自身的風(fēng)機(jī)業(yè)務(wù)，提高風(fēng)機(jī)關(guān)鍵零部件的自給率，此次金風(fēng)科技進(jìn)軍風(fēng)電葉片領(lǐng)域正是這一戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)。近年來，與華銳風(fēng)電相比，金風(fēng)科技的最大短板在于其風(fēng)電整機(jī)的關(guān)鍵零部件的自給率相對較低,進(jìn)口水簾，這一方面推高了其采購成本，攤薄了風(fēng)電整機(jī)業(yè)務(wù)的利潤率；另一方面也不利于增強(qiáng)其對風(fēng)電整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量控制能力。

    風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最重要的零部件之一，造價高昂，金風(fēng)科技如果能夠在該領(lǐng)域內(nèi)取得突破，那么其市場競爭力將得到顯著增強(qiáng)。一方面，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)和關(guān)鍵零部件一體化設(shè)計和制造，是目前業(yè)內(nèi)最優(yōu)的運(yùn)營模式。當(dāng)前世界風(fēng)機(jī)設(shè)備企業(yè)中最具實(shí)力的幾大國際巨頭，均是風(fēng)電整機(jī)關(guān)鍵零部件自給率較高的企業(yè)，它們大多采用風(fēng)機(jī)和關(guān)鍵零部件同步設(shè)計制造的方式，這就最大限度的保證了所產(chǎn)風(fēng)電整機(jī)的專業(yè)性。

    另一方面，金風(fēng)科技一旦能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電葉片的大規(guī)模自產(chǎn)，那么其成本控制能力會得到顯著提升。當(dāng)前國內(nèi)風(fēng)電葉片行業(yè)的利潤率非常高，而很長一段時間內(nèi)，金風(fēng)科技都需要向中復(fù)聯(lián)眾和LM采購風(fēng)電葉片，將大量的利潤貢獻(xiàn)給了這些企業(yè)。如果通過此次股權(quán)收購，金風(fēng)科技能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電葉片的自給，那么該領(lǐng)域內(nèi)的利潤就不會外溢，公司的利潤率將得到顯著提升。

    中投顧問最近發(fā)布的《2010-2016年中國風(fēng)力發(fā)電行業(yè)投資分析及前景預(yù)測報告》指出，金風(fēng)科技能否助推協(xié)鑫江蘇和協(xié)鑫錫林這兩家企業(yè)在風(fēng)電葉片領(lǐng)域內(nèi)獲得長足發(fā)展也還具有較大的不確定性。隨著國內(nèi)風(fēng)機(jī)單機(jī)容量大型化的趨勢越來越明顯，市場上主流的風(fēng)電葉片也必然會越來越長，這就對風(fēng)電葉片企業(yè)的研發(fā)實(shí)力提出了更高的要求，如果這兩家風(fēng)電葉片生產(chǎn)企業(yè)在相關(guān)技術(shù)方面不能做到迅速提升，那么未來其主營業(yè)務(wù)可能會出現(xiàn)萎縮。

    中投顧問研究總監(jiān)張硯霖認(rèn)為，近年來國內(nèi)風(fēng)機(jī)的市場價格下降很快，如果風(fēng)機(jī)企業(yè)生產(chǎn)成本的下降幅度不能與之合拍，那么將很快會被擠出市場。2008年以來，國內(nèi)風(fēng)機(jī)的價格保持著每年1000元/千瓦的下降幅度，這給國內(nèi)風(fēng)機(jī)企業(yè)在成本控制方面帶來了巨大的壓力，近期金風(fēng)科技加速在風(fēng)機(jī)關(guān)鍵零部件領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行布局，正是發(fā)生在這一背景下。


摘要：選用由 Clark Y 翼型構(gòu)成的雙頭反對稱翼型，在不同的攻角取值下得到不同的平面葉柵，并對這些平面葉柵進(jìn)行數(shù)值模擬。數(shù)值計算結(jié)果表明，攻角的增大導(dǎo)致翼背漩渦的增大，而正是這些漩渦的作用，促使流過平面葉柵的氣流發(fā)生折轉(zhuǎn)。通過分析計算，得到了攻角取值與氣流折轉(zhuǎn)角的關(guān)系圖，并由此找到了符合設(shè)計要求的攻角取值。

關(guān)鍵詞：雙頭反對稱翼型；平面葉柵；漩渦；攻角

中圖分類號：TH432.1 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

Study on Design Method for Cascade Based on Double-head Reverse Symmetric Airfoil

Abstract : A series of plane cascades based on double-head reverse symmetric airfoil transformed from Clark Y are obtained with different angles of attack, and the cascade flows are simulated using numerical method. Numerical results show that attack angle with increasing value leads to expand eddy on the pressure surface of airfoil, which makes the deflection of the flow through cascade. The graph of the relation between attack angle and deflection angle are gained through analyzing and computing, and therefore the value of attack angle satisfying the designing requirement is produced.

Key words: double-head reverse symmetric airfoil ； plane cascade ； eddy ； attack angle

0　 引言

　　雙向可逆軸流通風(fēng)機(jī)又稱正反轉(zhuǎn)軸流通風(fēng)機(jī)，廣泛運(yùn)用于礦山、隧道、地鐵和地下工程等，在日常通風(fēng)時風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)，特殊場合還需要完全的反風(fēng)能力。為了使風(fēng)機(jī)獲得優(yōu)良的反風(fēng)性能，雙頭反對稱翼型可作為一種合理的選擇，文獻(xiàn)[1]構(gòu)造了兩種雙頭反對稱翼型，并通過試驗(yàn)證明雙向反對稱翼型的選用能滿足雙向可逆風(fēng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)通風(fēng)要求。平面葉柵設(shè)計的關(guān)鍵在于攻角的選取，而當(dāng)選用雙頭反對稱翼型進(jìn)行平面葉柵設(shè)計時，攻角的選取是一個非常特殊的問題，它不同于常規(guī)翼型的單向風(fēng)機(jī)，往往需要較大的攻角取值才能滿足加功量需求。然而現(xiàn)在很少有對于上述問題的研究，因此，本文利用 FLUENT 這款 CFD 軟件在風(fēng)機(jī)設(shè)計中的顯著優(yōu)勢 [2] ，通過大量的數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，以期尋求合適的攻角來滿足雙向可逆風(fēng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)通風(fēng)要求。

1　 試驗(yàn)背景與葉片成型

　　在以正反向全壓p1 、p2 為1kPa；正反向風(fēng)量qv1、qv2為60m3/s；額定功率P≤100kW為設(shè)計條件的設(shè)計過程中，選取均徑處的平面葉柵作為試驗(yàn)對象來研究最佳攻角的選取。通過設(shè)計計算得到葉片的設(shè)計弦長b為24.42cm，采用文獻(xiàn)[3]中S型翼型成型的方法，以ClarkY葉型作為構(gòu)造母體，以設(shè)計弦長b為葉片弦長得到了如圖1的雙頭反對稱翼型。文獻(xiàn)[4]已對該翼型性能作了一定的研究，本文將在此直接使用。

2 　　控制方程與湍流模型

　　風(fēng)機(jī)中氣流是在較低的馬赫數(shù)下流動，本例中約為0.2馬赫數(shù)，故完全可作為不可壓流動，其控制方程為

       

3 　數(shù)值計算及結(jié)果分析

　　為尋找合適攻角，依次取攻角i等于0°,4°,8°,10°,12°,14°,16°,18°,20°,24°。在每個攻角取值下得到對應(yīng)的平面葉柵，再對每個葉柵進(jìn)行數(shù)值模擬。計算中，所有平面葉柵采用類似的計算區(qū)域，計算區(qū)域設(shè)成四邊形區(qū)域， 前部邊界距翼型頭部1倍弦長，后部邊界距翼型頭部3倍弦長，上下邊界為葉柵通道內(nèi)一對相互平行且相距為一個柵距的平行線。

　　由于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格具有生產(chǎn)速度快、質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，故計算采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。每個攻角取值對應(yīng)的平面葉柵采用類似的網(wǎng)格劃分，為了使葉型表面有較好的正交性，采用了分塊劃分，得到了比較理想的網(wǎng)格。攻角等于18°時翼型頭部附近網(wǎng)格劃分見圖2。

   

　　計算時進(jìn)口邊界設(shè)為速度進(jìn)口，出口邊界設(shè)為壓力出口，上下邊界設(shè)為周期性邊界，翼型上下表面設(shè)為無滑移固體壁面條件。初始條件與設(shè)計時的初始條件相同，進(jìn)口速度為葉柵進(jìn)口相對速度，其方向與額線方向成19.18°（進(jìn)氣角β１），大小為 76.90m/s ；出口靜壓為一個大氣壓。計算中認(rèn)為殘差小于10 -4 ，且進(jìn)口和出口邊界的出入質(zhì)量流量差小于 0.5%時計算結(jié)果收斂。

　　通過模擬計算得到了以上各攻角取值對應(yīng)的平面葉柵的流場。圖3列出了攻角i=4°，i=12°，i=20°時的渦量等值線圖和速度矢量圖。

   

　　從上面的兩組圖中看到，翼型表面部分區(qū)域出現(xiàn)了分離。攻角較小時僅翼型背面靠近尾部區(qū)域出現(xiàn)較小的漩渦，隨著攻角的不斷增大，漩渦不斷增大，從翼背尾部逐漸擴(kuò)散到整個翼背，最后導(dǎo)致漩渦占據(jù)了平面葉柵通道中的大塊區(qū)域。

　　對出口邊界上各點(diǎn)處沿葉柵額線方向的速度分量按動量平均，對各點(diǎn)處垂直于葉柵額線方向的速度分量按質(zhì)量流量平均，得到了兩個速度平均值。前者可作為葉柵出口相對速度的切向分速度ω2u 值；后者可作為葉柵出口相對速度的軸向分速度ω2a 值。圖4給出了各攻角取值時ω2u 的值。從圖中看到，隨著攻角取值的增大，ω2u不斷減小，即△ωu與△cu不斷增加。其原因和上面提到的翼背表面不斷擴(kuò)大的漩渦有關(guān)，漩渦的擴(kuò)大促使翼背尾部氣流進(jìn)一步往翼型下表面一側(cè)折轉(zhuǎn)，從而使得出口ω2u 減小。

　　通過計算、插值、繪圖得到了一定范圍內(nèi)攻角i和氣流折轉(zhuǎn)角Δβ的關(guān)系圖，見圖5。在軸流通風(fēng)機(jī)中，Δβ是影響葉輪對氣體做功大小的重要因素，在其他條件不變的情況下，增大Δβ可增加葉輪對氣體的做功量 [5] 。從圖5可知，要增加 Δβ以提升葉輪做功量，需增大攻角到較大的數(shù)值。設(shè)計時可通過圖5選取攻角以確定平面葉柵。

 

4　　 結(jié)論

　�。�1）攻角的增大，使得平面葉柵中翼背表面分離加劇，漩渦從翼背尾部逐漸擴(kuò)散到整個翼背，而正是該漩渦的作用，使出口氣流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

　�。�2）模擬計算表明，攻角i的增大，使得出口ω2u 減小，而氣流折轉(zhuǎn)角Δβ增加。在本例中，設(shè)計需要ω2u 值為 58.98m/s ，此時的理論Δβ值為4.01°，由圖4或圖5可知，攻角為18°時能滿足設(shè)計需要，根據(jù)此攻角可得到設(shè)計需要的平面葉柵。

　�。�3）通過數(shù)值計算和分析方法，得到一定葉柵的平面葉柵正常特性曲線。



    中國風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)網(wǎng)  離心風(fēng)機(jī)是一種在良多領(lǐng)域都能夠用到的機(jī)械，所以這樣的機(jī)械又被分為良多種類型，像產(chǎn)業(yè)離心風(fēng)機(jī)、除塵離心風(fēng)機(jī)、防爆離心風(fēng)機(jī)等等都是根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同出產(chǎn)出來的風(fēng)機(jī)。那么想要這種機(jī)器正常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，只是憑借著機(jī)器本身的機(jī)能是沒有辦法保證的，還有對這種風(fēng)機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的安裝。

    可以說離心風(fēng)機(jī)的準(zhǔn)確安裝是保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要指標(biāo)。那么在安裝的過程中應(yīng)該注重一些什么方面呢？

    一、離心風(fēng)機(jī)在整體機(jī)組的安裝之前，應(yīng)該直接放在基礎(chǔ)上用成對斜墊鐵找平。

    二、假如是現(xiàn)場進(jìn)行組裝的離心風(fēng)機(jī)，那么在底座上的切削加工面應(yīng)該妥善保護(hù)，不能夠讓它在存放的過程中泛起銹蝕的狀況，底座在放置的過程中也應(yīng)該要用成對斜墊鐵找平。

    三、軸承座和底座應(yīng)該是緊密結(jié)合的，在安裝的過程中一定要使用水平儀丈量好，假如這方面沒有做好的話，就會讓離心風(fēng)機(jī)在使用的過程中泛起噪音，嚴(yán)峻的情況下發(fā)生事故也是很正常的。想一想，假如在風(fēng)機(jī)的正常使用中由于底座安裝不不亂，風(fēng)機(jī)底座被掙開，那么風(fēng)機(jī)就會直接被反作用力推向很遠(yuǎn)的地方，當(dāng)然就會造成事故的發(fā)生。

    四、在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的過程之前，要適當(dāng)調(diào)整葉輪和進(jìn)氣口之間的間隙，讓設(shè)備符合設(shè)備技術(shù)文件的劃定。

    五、風(fēng)機(jī)在找正的時候，風(fēng)機(jī)軸和電念頭軸的軸度一定要符合劃定，由于這兩個方面的因素直接導(dǎo)致了這種離心風(fēng)性能夠在使用過程中的安全程度。


　日前，玉門51萬千瓦大型國產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組示范項(xiàng)目開工建設(shè)，預(yù)計項(xiàng)目今年年底建成。

　　項(xiàng)目建成后，玉門風(fēng)電場裝備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)將從最初的300千瓦達(dá)到建成后的5兆瓦，從純進(jìn)口到國產(chǎn)化，不僅有從丹麥、西班牙等國引進(jìn)的，而且有國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的；不僅有小型機(jī)組,屋頂電動排氣設(shè)備，而且有大功率機(jī)組，風(fēng)機(jī)型號數(shù)十種,鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)。屆時，玉門將成為國內(nèi)風(fēng)機(jī)型號最多、國內(nèi)外機(jī)型種類最全、試驗(yàn)示范性較強(qiáng)的世界風(fēng)電風(fēng)機(jī)博覽園。



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