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平面式負(fù)壓風(fēng)機(jī)_風(fēng)機(jī)葉片長短的作用上海德力西集團(tuán)總裁胡成國教

風(fēng)機(jī)葉片長短決定的是風(fēng)壓，和水泵一樣，水泵決定的是揚(yáng)程。葉片長則揚(yáng)程或壓頭大，葉片短則反之。風(fēng)機(jī)的葉片多且短，因為這臺風(fēng)機(jī)適用于空調(diào)或其它對壓頭要求較低的地方，葉片多的特點是噪音小（因為短，振動啊、摩擦啊等都變小了）、風(fēng)量大（因為葉片多，做功的的能力變強(qiáng)）、體積�。钱�(dāng)然了，葉片多了體積自然變小了）。關(guān)于前彎，前彎就是為了提高效率，由于水泵葉片加工鑄造比較困難，所以不能做成這樣，由于風(fēng)機(jī)葉片是沖壓件，精度較高，所以做成“前彎”，實際上，無論是風(fēng)機(jī)還是水泵，葉輪的最佳形狀做成“機(jī)翼”撞，但是受加工工藝限制，只能做到“前彎”。目前，有的多級不銹鋼泵的葉片也采用沖壓焊接，減少了很多材料、降低了噪聲、縮小了體積、降低了功率。

 


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風(fēng)機(jī)銷售盡在

幾乎所有大型設(shè)計項目的首要目標(biāo)都是如何獲得最輕的重量。HyperSizer是一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化軟件，是專為含有復(fù)合材料的宇宙飛船設(shè)計的，其故障容差為零。這些設(shè)計必須在低重量與高強(qiáng)度之間找到關(guān)鍵性平衡點。風(fēng)電行業(yè)，依然如此。在設(shè)計風(fēng)機(jī)葉片時，重量起著極其重要的作用。因為葉片更輕，它所采用的原材料就更少，就更易于制造和運(yùn)輸，同時疲勞載荷也就更低。

由于風(fēng)機(jī)葉片故障率仍高居不下（一項對桑迪亞有記載的風(fēng)電設(shè)備的調(diào)查表明葉片故障率高達(dá)20%），故障停工代價高，不利于企業(yè)，因此，葉片設(shè)計師和制造商必須借助最佳方法來設(shè)計復(fù)合材料。

以HyperSizer軟件為例，它是一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和尺寸優(yōu)化工具，可自動與許多有限元分析（(FEA)）解算器共同工作。在一個反饋環(huán)路中，HyperSizer軟件與有限元分析（(FEA)）解算器共同探索重量最小化、結(jié)構(gòu)完整性和可制造性最大化的解決方案。該軟件采用一層接一層，甚至一個有限元接一個有限元的方式對設(shè)計進(jìn)行快速評估，對整套復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。同時，對每一種復(fù)合材料層壓板設(shè)計的一切可能組合進(jìn)行優(yōu)化，使設(shè)計師幾乎能夠控制一切設(shè)計細(xì)節(jié)。

 
瑞士復(fù)合材料制造商顧瑞特公司的設(shè)計師揭開了通用設(shè)計的涂層集合，展示了復(fù)合材料轉(zhuǎn)子葉片的復(fù)雜性。
HyperSizer軟件可用以優(yōu)化復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)、原材料及接口，從而設(shè)計出最輕，最耐用的葉片。
（圖片由顧瑞特提供）

改善風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計將會提高葉片的效率和性能，削減捕獲風(fēng)資源的成本，使風(fēng)能比石化燃料更具競爭力。為了增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量，就必須增加葉片的長度（一個風(fēng)電機(jī)所能捕獲的風(fēng)能與其葉片長度面積成正比）。雖然葉片的長度在不斷增加，但是其重量必須保持盡可能的輕。因為更輕的質(zhì)量意味著更好的性能，更長的使用壽命，更低的制造成本和更短的生產(chǎn)周期，所有這些因素都會提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)在能源市場上的競爭力。HyperSizer軟件在航空航天領(lǐng)域留下了寶貴的遺產(chǎn)，它幫助使用者從結(jié)構(gòu)上削減了至少20%的重量，如美國國家航空和宇宙航行局（NASA），美國航空航天公司洛克希德馬�。↙ockheed Martin）,屋頂風(fēng)機(jī)，波音公司（Boeing）和龐巴迪公司（Bombardier）。HyperSizer軟件同樣適用于風(fēng)機(jī)葉片。

目前，實用規(guī)模風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的直徑范圍為40米到90米。但是，處于設(shè)計階段的概念葉片和原型葉片的直徑驚人的接近145米。隨著葉片變的更長，設(shè)計工程問題就變得越來越嚴(yán)重，諸如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、疲勞性能、抗彎穩(wěn)定性、葉片硬度、翼尖繞曲度和扭曲限制。簡言之，葉片的重量必須盡可能的輕，具備足夠維持其空氣動力學(xué)形狀的硬度，同時還要有足夠的耐用性來承載風(fēng)力載荷且無材料損傷。此外，大型葉片必須對重量和硬度進(jìn)行合理布局，避免因氣動彈性載荷引起的不穩(wěn)定性。

 
HyperSizer進(jìn)行板材調(diào)換，尋找最符合葉片特定部位設(shè)計要求的板材

為了優(yōu)化葉片設(shè)計，此軟件從傳統(tǒng)有限元分析結(jié)束的地方開始。它以一個有限元模型開始，同時與有限元分析解算器天衣無縫的結(jié)合，核實風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)完整性，預(yù)測所有氣動彈性載荷情況的故障模式，確定故障位置與載荷，從而達(dá)到所需的安全系數(shù)。為解決不合格安全因素，或者選擇一種重量更輕的設(shè)計，通過對大量備選設(shè)計的尺寸和層壓板進(jìn)行調(diào)查，該軟件可實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計。從模型的設(shè)置、運(yùn)行到測試結(jié)果和原始新設(shè)計的解讀，這一過程通常僅在4小時就能完成。

為了對假定分析方案、行業(yè)研究方案、葉片設(shè)計的靈敏性進(jìn)行評估，HyperSizer軟件會紀(jì)錄風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部部件的載荷,廠房降溫，確定一種板梁概念、橫截面尺寸、原材料與接口的最佳組合，風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部部件的載荷通過有限元分析計算得出，。為了達(dá)到這一目標(biāo)，該軟件會對許多不同的失效模式進(jìn)行分析，所有葉片區(qū)域、一切載荷情況和分析都可實現(xiàn)正安全邊際（安全系數(shù)為1）,浙江車間降溫。此外，該軟件還可用于板材設(shè)計。例如，蜂窩板或泡沫夾心結(jié)構(gòu)可能都適宜于剪切腹板，而結(jié)實的層壓板可能最適合葉片前緣。HyperSizer軟件可檢測不同的連接口及板材橫截面形狀。

 
提高葉片的可制造性和疲勞壽命可使片層脫離實現(xiàn)最小化，從而削減成本。

該軟件避免了人工計算、離線電子數(shù)據(jù)表、重建模型及長期運(yùn)行成批作業(yè)。此外，它可對層片脫離和層片增加模式進(jìn)行評估，有助于發(fā)現(xiàn)符合強(qiáng)度要求的最輕層壓板，且轉(zhuǎn)移區(qū)域最小。

HyperSizer可對含有螺栓、粘結(jié)接口（如剪切腹板與表層）的葉片區(qū)域進(jìn)行評估。對螺栓區(qū)域進(jìn)行分析，優(yōu)化連接點的厚度，可防止由較重結(jié)構(gòu)引起過度建造的一般性問題。而對粘結(jié)接口進(jìn)行的高級分析則著眼于層間剪切和剝離應(yīng)力、分層及裂紋萌生的研究。

材料的內(nèi)置資料庫可控制材料的溫度及濕度依賴性性能，同時內(nèi)置資料庫可根據(jù)軟件公司及項目資料進(jìn)行定制。數(shù)據(jù)庫包括金屬物質(zhì)（各向同性）、石墨和玻纖系統(tǒng)，夾芯板（蜂窩結(jié)構(gòu)、泡沫結(jié)構(gòu)、合成結(jié)構(gòu)），混成積層板（膠帶、織物和金屬箔）。有了這一材料清單，使用者就可對100多種基于非有限元分析故障模式的所有載荷情況進(jìn)行分析。

 

 



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