自從人類可以利用電力能源以來,電力基本上已經滲透了到了人類生活的方方面面,我們的生活基本上已經很難再離開電力能源,如果有一天停電了,我們在煮飯、洗衣服、看電視、上網等等方面都有可能會出現問題。而電力的產生基本上都離不開發電機,這一次我想要說的就是中國海上巨無霸發電機SL5000,它其實就是一種風力發電機,且看下面的詳細講解。
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所謂的風力發電機,其實就是利用自然界中的風力能源轉化成為電能。因為自然界中的風力能源非常巨大,而且又是比較普遍存在,有一些地方還會常年都達到一定的風力,只要可以轉化成為電能,就是人們可以利用的能源了。
與傳統的火力發電相比,風力發電不僅不需要燒很多的煤炭,也不需要有太多的人員管理,只要可以架設好設備,然后定期進行維護和檢修,基本上就可以獲取源源不斷的電力資源,其能量來源的方式非常清潔,不會對環境造成嚴重的影響,是符合可持續發展的一種能源來源方式。
風力發電機根據它的轉軸轉動方向,也可以分為兩種形式,它們分別是水平和垂直的發電機。比較常見的都是水平的發電機,也就是我們經常看到的“大風車”型的風力發電機,因為它的轉軸都是與水平面平行放置,所以得到了這樣的名稱。
水平發電機的葉片通常都比較長,而且外表看起來它的轉動速度也相對比較慢,其實在里面還會有裝置提高發電機的轉動速度,這樣發電機就可以達到正常的轉速發電,風力也不需要特別大,就能達到發電的要求。
但通常水平發電機安裝的葉片朝向都是固定的,這也意味著安裝風力發電機的地點要求風力常年要有一個固定的方向,而且由于葉片也比較長,造成占地的面積也會比較大,所以風力發電機的選址要達到一定的要求。一般在一些比較偏遠的山區,人煙比較少的地方發展風力發電機會更加有利。
而垂直型發電機,也就是它的轉軸與水平面是垂直的,它在日常生活中是比較少見,但卻是我國最早開始研究的風力發電機。這種風力發電機的葉片通常不會很大,而且有好幾個螺旋形的葉片與轉動軸形成平行的結構分布。
所以垂直發電機的占地面積比較小,葉片的轉動不會影響到地面,而且他還有一個好處,就是不需要調整風向也可以實現轉動,也就是只要有風吹過來就行了,所以建造這種發電機的選址要求并不高,就算是安裝在普通住宅區也可以,完全不會影響到居民的日常生活。也是因為如此,西方國家對這種發電機也比較偏愛。
但垂直發電機的缺點也是不容忽視的,由于它安裝的地點比較靈活,風力發電輸出功率的穩定性肯定也沒有水平發電機那么好,要想建造一些大功率的風力發電機,最好還是選擇水平發電機。
隨著社會經濟的發展sl5000風力發電機造價,我國對于電力資源的需求也越來越大,風力發電機的功率也會變得越來越大,這才是符合我國電力資源需求的趨勢。所以我國的工程師也制造出了世界上最大型的海上風力發電機SL5000,堪稱是一個海上巨無霸。
SL5000風輪高度就已經超過了40層樓高,有200多米的高度,葉片轉動之后劃成的圓形直徑也可以達到128米,單機容量為5000kW,如此高的風力發電機,你肯定認為如果想要對它進行維護檢修的時候就會非常麻煩,但這些事情一點都難不倒工程師們,因為在它的機艙上是可以停泊直升機的,這些煩惱自然就可以迎刃而解。
SL5000風力發電機整個機組的核心可以分為三部分:塔架、葉片和主機箱。其中最為關鍵的是塔架,因為風力發電機的葉片和主機箱的重量都是需要由塔架來承擔,而且在風力推動的過程中也會產生扭矩,這些也是集中在塔架那里承受。
塔架所使用的鋼板非常厚,基本與樓板的厚度相當,但如此厚的鋼板切割也是一個問題,所以工程師所采用的就是利用一臺非常強大的火焰刀進行切割,因為鋼板的切割精度越高,在以后的焊接工作中就可以省很多事,這些提高的就是工作效率。
由于它的高度已經達到了200多米高,而且還是安裝在海上的,如果在這個塔架上又安裝一些光源,那么也可以將這個風力發電機變成在海上的一座燈塔,達到了一物二用的效果,不僅能用于發電,又能方便海上船舶的航行,對于經濟的發展意義就更加巨大。
接下來它的葉片制造也是一個難點,根據風力發電機的原理,這些葉片要是可以制造得越輕,在相同風力的狀況下轉動就會變得越快,這樣發電的效率也會變得更大;但這些葉片通常也需要制造得比較長,它的直徑達到了128米,可見葉片的長度也應該有幾十米,但葉片達到了幾十米的長度,它的承受能力也會變得比較差,要是運行得比較久了,或者遇到了臺風的天氣,就很可能會將葉片折斷。
所以葉片的重量和強度基本上就是一對矛盾,這對于工程師的考驗又是非常大,一般就是從材料中尋找突破口。工程師們經過了大量的研發試驗,最終采取了環氧樹脂混合玻璃鋼制成復合材料。
葉片僅僅是在研制的過程中,就已經花費了6個月二手吊車,不過并不是可以制造出來就能完事了,因為這些葉片基本上要使用20年,那么就一定要測試葉片的性能。到底怎樣測試呢?一般就是拿這些葉片到風洞里面去吹,這個風洞其實就是飛機設計的時候,經常需要用到的風洞,可見連葉片的制造也非常嚴格,而且在風洞里面用強風吹,就要連續吹4個月,要是4個月之后葉片都沒有問題,就能算它是及格的。
最后應該就是主機箱了,其實這里面最關鍵的部分就是軸承,因為它是連接葉片和塔架的部分,也是整個風力發電機中動與靜結合的一部分,所以它的作用也非常關鍵。一個軸承的長度就接近了兩層樓房,能生產出這種軸承的工廠,在全世界范圍內也就僅僅有三家,可見要建造這種風力發電機二手吊車,肯定是一項大工程,工業基礎不夠雄厚的國家肯定是不行的。
而且建造這種巨無霸的精度要求又非常高sl5000風力發電機造價,通常誤差都是要控制在一根頭發絲直徑的范圍之內,緊緊依靠人力來檢測是很難發現問題的,所以必須要利用到一種價格非常昂貴的探頭,因為這種探頭是需要用紅寶石才能制作出來的。
這種探頭可以檢測出軸承上面超過0.8微米的任何一處凸起的地方,這種難度相當于在3公里的范圍之內發現任何一粒凸起的沙子,可見他的要求就是非常高的。
僅僅是一臺這樣的風力發電機,它的設計壽命就達到了20年,也就是在安裝好之后,它要在海上不停地運轉20年,到時候將會從空氣中產生4億千瓦時的電能,這個數字相當于在上海這樣的一個超級大城市一天所消耗的電能,也就相當于帶來了4億元的收入,這簡直就是在海上建設的一種“印鈔機”。
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綜上所述,風力能源是地球上一種比較普遍的清潔能源,如果想利用好這種能源,最好就是可以建造出風力發電機,只要風不停地吹,風力發電機就可以源源不斷地將這些風能轉換成為電能,所得到的就是白花花的鈔票,也就相當于是“印鈔機”。你是怎么看的呢?
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