许多小型或者中型的风力机叶片上都配有叶尖制动装置或者安全制动装置。各种功率的风力机都可能会发生的一个问题是:叶片会在强风情况下超速导致叶片或塔架损坏。防止超速的一种方法就是在风力机叶片的顶端安装一个安全制动装置或叶尖制动装置。图9-58是一个叶尖制动装置,该制动装置在设计上保证在叶片转速超过最高允许数值之前,来自永久磁铁的磁场使制动机构保持在释放位置。当风速超过安全范围,叶片转速超过安全速度时,离心力将导致叶尖制动装置变为制动状态,这是因为离心力超过了磁力。当叶尖制动时会使叶片产生一个不规则形状并开始减少风能捕获,减慢叶片速度。当叶片降到一个安全的速度时,叶尖制动装置上的弹簧会使其恢复到安全位置,制动装置再次被磁铁控制。叶尖制动装置可反复使用,确保叶片不会超过其安全转速。
图9-57 在维护过程中风力机叶片被调整到不能旋转的位置
图9-58 每个叶片顶端都装有磁力叶尖制动装置,当叶片旋转过快时叶尖制动装置就会移动至使叶片变慢的位置
另一种类型的制动是在每个叶片顶端安装了一个特殊的叶尖制动机械装置,其工作方式类似于由磁铁控制的制动方式。当叶片转速低于最高安全速度时,这种制动装置保持不动,当风速超过安全速度并会对叶片造成危害时,叶尖制动机械装置就会使叶片叶尖部分旋转90°,从而在叶片末端产生一个不规则的表面,这个不规则的表面会导致叶片释放风能并自动减慢速度。当叶片转速达到安全速度时,弹簧使叶片叶尖恢复到正常位置,叶片开始重新吸收风能并提高转速。如果风速再次超过安全速度,这种制动将再次旋转叶尖并使叶片降速。这个过程可能会反复出现,以确保叶片不会超过它们的安全运行速度。
重要的是需要定期检查叶尖制动组件以确保工作正常,还需要测试叶尖制动装置,确保它能正确工作,能在叶片高速运行时滑入相应位置。(www.xing528.com)
叶尖制动装置专门作用于风力机的叶片尖端,使叶尖形状相对于叶片的其余部分发生改变,并导致转子的速度降下来。叶片的尖端可围绕其纵轴旋转约90°,当离心力超过磁力时,叶片末端部分从其正常位置释放出来。离心力会随着叶片速度的增加而增大,当叶片旋转太快,离心力的大小超过力图使叶片处于正常“运行”状态的磁力时,会造成叶片的局部展开和叶片形状的改变,从而使叶片开始弃掉风能,其速度自然减慢下来。
如果制动系统使用一个旋转叶尖机构,当叶片速度过快使其受到上述外力时,叶尖会相对其余的叶片部分旋转。一旦叶尖开始旋转,它会导致叶片弃掉风能从而使转子转速降低,这个过程反复持续直到风速或转速减低为止。当转子转速降至安全速度时,弹簧的作用会使叶尖重新恢复原位。当机械制动装置使叶片停转时,叶尖制动机构也会复位。
另一种避免叶片捕获风能的方法是转动叶片使其处在水平方位。图9-59是一个单叶片风力机,通过改变叶片倾斜度使它不能捕获风能。这种措施会导致叶片节距改变从而使转子停止转动。
图9-59 通过调整叶片节距使单叶片风力机转速降低并最终停机(图片来源:Powerhouse Wind Ltd.,www.powerhousewind.co.nz)
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