專利名稱：一種測試小型風力發電機的工廠用風洞的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是ー種測試小型風カ發電機的エ廠用風洞，該種風洞用于エ廠中進行測試小型風カ發電機。
背景技術：
風カ發電機的原理是利用葉片吸收風的能量后，轉化為旋轉的機械能，進而轉化為交流的電能(功率);由于產生的電能(功率)是風速的立方，所以消費者需要知道該風カ發電機在多大的風速產生的電能(功率)，這個功率就是該風力發電機的發電功率，是所有的消費者最關心的核心問題。在現有技術中，測試小型風カ發電機主要用拖車測試法，這個拖車測試法就是把風カ發電機安裝在一個按照不同的速度行駛的貨車/卡車上，當車按照不同的速度行駛 時，就會產生不同風速的風力，從而可以測試出不同風速下的風カ發電機產生的功率。但是這個方法有以下的幾個無法克服的缺點I)安裝高度的限制根據IEC61400_2(IEC關于小型風カ發電機設計的安全標準)和實踐經驗的要求，為了獲得最準確的發電量(功率)，風カ發電機的風輪要離最近的障礙物最少是風輪高度的2倍。如果是安裝在貨車/卡車上，離風カ發電機的風輪最近的障礙物是車頭，如果普通貨車的車頭離地是2. 6米，小型的200W風輪是I. 2米，那么風力發電機安裝在車上后，風輪的最高點離地面就是2. 6 米 +1. 2*2 米=5 米.........計算 I)越大功率的風カ發電機,風輪就越大越高,就是說,風輪的最高點離地面也就越高。按照我國的公路法，這個高度的車是不能上高速路/國道/省道等高等級道路的。2)野外的風速的大小和風的方向無法穩定，極大的受到了道路條件的限制因為我們的公路法，上述拖車測試法只能在等級不高的道路上進行，風速的大小和風的方向就無法穩定。根據IEC 61400-2 (IEC關于小型風カ發電機設計的安全標準)的要求，任何的功率測試值都是10分鐘的平均值，因為等級不高的道路無法保證車速的穩定性和行駛方向的直線性，也就無法提供穩定的，方向一致的風カ來測試風カ發電機的功率。一般的小型的風カ發電機的額定功率都是出現在風速的lOm/s到12m/s之間，如果需要提供穩定的10m/S的風力，車需要穩定地以每小時36公里的速度直線行駛6公里，這在國內的等級不高的道路上很難達到。因為10m/s=10米*60秒*60分鐘/1000米=36公里/小時......計算2)以這個速度均勻，穩定地行駛10分鐘的距離是36公里/小時*10分鐘/60=6公里......計算3)根據計算2)和計算3)，如果需要提供穩定的12m/s的風力，車需要均勻，穩定地以每小時43. 2公里的速度直線行駛7. 2公里，……計算4)這在國內的等級不高的道路上更難達到。[0016]3)測試時不安全。在現有的風カ劃分及其表象中，五級風的陸上地物征象為有葉的小樹搖擺，內陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯；其相當于平地十米高處的風速8. 0-10. 7 (米/秒)；六級風的陸上地物征象為大樹枝搖動，電線呼呼有聲，高的草不時傾伏于地；其相當于平地十米高處的風速10. 8-13. 8(米/秒)；七級風的陸上地物征象為全樹搖動，大樹枝彎下來，迎風步行感覺不便；其相當于平地十米高處的風速13. 9-17. I (米/秒)；·風速越高，陸上地物征象的變化更為激烈。由此可見，當風カ達到6級以上吋，風力就很強大了。如果被測試的風力發電機在測試車上不能很好的固定，就會出現車廢人亡的重大
安全事故。4)測試的成本高如果想把被測試的風カ發電機牢固地安裝在測試車上，那必然要對測試車改裝，加固；按照中國道路法的要求，測試結束后又需要恢復測試車的原狀，這極大的増加了測試車成本。就算不考慮其他的成本，這也是個很高的成本。而改裝后的測試車，是不能隨便上路的，必須要得到有關管理部門的檢驗和批準，否則是屬于違法行為。5)測試時的天氣限制由于是在野外測試，測試時的天氣也極大的限制了測試時的準確性和進度。需要挑選睛朗的天氣。所以，拖車測試是不能做到想測試時就測試，測試時的限制條件太多，測量的結果的準確性也就差了。

實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種測試小型風カ發電機的エ廠用風洞，該種風洞用于測試時，可以做到想測試時就測試，而且安全，經濟，準確，不受野外和天氣條件的限制。本實用新型可以采取如下技術方案一種測試小型風カ發電機的エ廠用風洞，其特征是包括固定放置于室內的風洞體，所述風洞體為筒狀，其一端為入風ロ，另一端為出風ロ ；所述入風ロ大于出風ロ，所述入風ロ處設有風機支架，風機支架上設有風機組，風機組由多個風機組成。本實用新型解決問題還可以進ー步采取以下改進措施所述出風ロ為圓形，所述風洞體的長度L與出風ロ的直徑D比值大于或等于5。所述風洞體的長度L與出風ロ的內切圓的直徑D比值大于或等于5。所述風洞體為多邊體、圓錐體或圓柱體。所述風洞體由水泥、金屬材料或木板制成。所述風機支架與風洞體相互獨立，風機支架位于風洞體外、靠近入風ロ處。所述風機支架上均勻設有放置風機的風機座。[0039]所述風洞體在入風ロ處徑向向外擴展。還包括支承著風洞體的風洞體支架。上述技術方案具有這樣的技術效果I、本實用新型風洞可以節約成本，具有以下經濟效益。原有的拖車測試方法成本高，如果是2噸的小貨車，改裝一次的成本是人民幣4000元，給有關的管理部門檢驗費用是人民幣2000—次；恢復測試車原貌一次的成本是人民幣5000，給有關的管理部門重新檢驗費用是人民幣2000—次；那么拖車測試一次的改裝成本就是人民幣4000+2000+5000+2000=13000......計算 5)如果需要進行5次這樣的拖車測試的話，就需要的改裝成本就是人民幣13000*5=65000......計算 6)而本實用新型的風洞(如果出風ロ產生10米/秒的風速)只需要風機組(21個2KW的エ業電風扇，每個價格是人民幣1500,21*1500=31500);風機支架(人民幣2000);風洞體(人民幣2000);風洞體支架(人民幣3000);安裝維修架(人民幣1000)；共計人民幣39500......計算7)從計算6)和計算7)中可以比較出，在進行了 5次的風速-功率測試后，本實用新型就可以節省資金人民幣65000 - 39500=25500......計算 8)節省的資金率為人民幣25500/65000=39. 23%......計算 9)2、本實用新型風洞節約了時間成本時間就是金錢，效率就是生命。原有的拖車測試方法浪費時間，效率低。因為從本技術交底書的I. 2. 2. 2)就可以比較出，拖車測試法受野外和天氣條件的極大的限制，時間長，效率低。為了等一個適合的天氣和找到ー個適合的路段，并要找到一個合適的時間是需要等待很長的時間，我們在有本實用新型前，為了拖車測試而去找合適的路段，竟然花了整整四天，跑了 1000多公里(合計)還沒找到。就算找到了合適的路段，也要等一個合適的天氣和時間，白天路上的人多，根本無法進行測試。晚上測試又不安全，因為這樣的路段，晚上一般沒有照明。而本實用新型是固定地安裝在エ廠里，不需要機動性；只要不停電，就可以想測試時就測試；本實用新型是利用多臺風機(電風扇)的運行/停止，產生不同的風速的風力，所以風カ穩定，測量的結果就更準確。利用本實用新型后，就可以滿足產品的測試要求和測試頻率，大大地縮短了新產品的開發/定型的時間。以前需要花上7天或更長的時間才能做一次拖車測試，利用本實用新型后，只需要30分鐘就可以做一次風速-功率測試。本實用新型的時間的相對利用率是7天*24小時每天/0. 5小時=33600%......計算10)3、本實用新型風洞與現有技術相比避免了安全問題。[0063]在這個以人為本的社會，人的安全是第一位，這是無法用經濟效益來衡量的。與現有技術就可以比較出，拖車測試法受野外和天氣條件的極大的限制，當測試的風速達到10米/秒以上時，拖車和拖車上的人員，設備的安全都要受到極大的威脅。不怕一萬，就怕萬一。一旦出事，就是大家都不愿意看到的。而本實用新型是固定地安裝在エ廠里，不需要機動性，測試時，人員和設備是非常的安全，從這點看，本實用新型的安全系數，相對于拖車測試，是非常高的。

圖I是本實用新型風洞的主視圖。圖2是本實用新型風洞的側視圖。圖3是本實用新型風洞在出風ロ端的示意圖。 圖4是本實用新型風洞在入風ロ端的示意圖。圖5是本實用新型風洞的分解示意圖。圖6是風機的示意圖。圖7是本實用新型風洞在使用過程中的參考示意圖。圖8是風機組的接線示意圖。圖9是ー款風カ發電機的功率-風速曲線表。圖10是測試得出的功率-風速曲線表。圖11是測試得出的風速-電流/電壓曲線表。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型進行具體描述。實施例如圖I至圖8所示，一種測試小型風カ發電機的エ廠用風洞，包括固定放置于室內的風洞體1，所述風洞體I為筒狀，其一端為入風2，另一端為出風ロ 3 ;所述風洞體I在入風ロ處徑向向外擴展。所述入風2大于出風ロ 3，所述入風3處設有風機支架4，風機支架4上設有風機組，風機組由多個風機5組成。所述風機支架4與風洞體相互獨立，風機支架4位于風洞體I夕卜、靠近入風ロ 2處。獨立的風機支架4易于制作，易于搬運，易于放置，易裝配風機。所述風機支架4上均勻設有放置風機5的風機座。風機組由多個相同功率或不同功率的電風扇(風機)組成，可以在市場上購買現成的エ業用電風扇，輸入電壓是380V，50/60Hz，功率在2kw以上的都可以。在本例中，風機組由21臺風機(電風扇)構成。風機支架4:在市場上買現成的方管或圓管，焊接后構成，用墻壁螺絲固定在地板上；外表面做防腐處理(電鍍或噴漆，噴粉，涂漆等方法)。用于放置，牢固地支撐風機組。所述風洞體I為正八面體，所述風洞體的長度L與出風ロ的內切圓的直徑D比值大于或等于5。所述風洞體由鋼板制成。風洞體其側壁所有的間隙要填滿，不能漏風。所述風洞體內表面光滑，以降低風的損耗。外表面做防腐處理(電鍍或噴漆，噴粉，涂漆等方法)以保證長期的使用。用于形成穩定的風力，風速和風向一致的風力。[0084]還包括支承著風洞體的風洞體支架6。風洞體支架6，可以在市場上買現成的方管或圓管，焊接后制成，再用墻壁螺絲固定在地板上；外表面做防腐處理(電鍍或噴漆，噴粉，涂漆等方法)。用于牢固地支撐風洞體。還可以設置有安裝維修梯7。安裝維修梯7可以在市場上買現成的方管或圓管，焊接后制成，用墻壁螺絲固定在地板上；外表面做防腐處理(電鍍或噴漆，噴粉，涂漆等方法)。用于安裝和維修，保證風洞體和風機組的安全。本實用新型的電氣原理和接線圖如圖8所示，FR熱繼電器(圖8中，不同的熱繼電器對應不同表示符號FR1、FR2、FR3、FR4、FR5……)用于保護電風扇(電機)不在過熱的狀態下運行；當電機過熱時，該零件動作，停止電機；當電機的溫度回到正常的溫度時，該零件動作，電機接通，正常運行。QF低壓斷路器(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號QF1、QF2、QF3、QF4、QF5……)用于保護電風扇(電機)不在低壓的狀態下運行；當電壓過低時，該零件動作，停止電機；當電壓回到正常吋，該零件動作，電機接通，正常運行。TA交流互感器用于測量電機的消耗電流和功率。SB啟動停止開關(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號SB1、SB2、SB3、SB4、SB5......)。SK啟動停止開關(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號SK1、SK2、SK3、SK4、SK5......)。KM交流接觸器(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號KM1、KM2、KM3、KM4、KM5......)。HL指示燈(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號HL1、HL2、HL3、HL4、HL5......)。M電風扇(電機)(圖8中，不同的低壓斷路器對應不同表示符號M1、M2、M3、M4、M5......)。按下SB，KM觸點動作，接通對應的M，使M常運轉，產生測試的風，同時HL亮。再次按下SK，KM觸點動作，斷開對應的M，使則亭止運轉，不產生測試的風，同時HL熄。風カ發電機的原理為當風從風輪的正面過來時，會在葉片上產生圖示方向的推力Q，從而產生旋轉カ矩T ;在該旋轉カ矩T的作用下，葉片(風輪)逆時針或順時針轉動，從而產生了機械能；這個機械能經過發電機的電磁轉換，產生了電能輸出。這樣，風能轉換成了電能。可以看出，葉片吸收了風能后，通過發電系統，產生了電能，這個電能就是功率P，這個當然就是消費者最關心的指標和性能。P=O. 5 P AV3............公式 I)公式I)中，P…發電系統產生的功率(單位瓦)；P…空氣的密度(單位公斤/立方米)；A…風輪的掃風面積(単位平方米)；V…風速(単位米/秒)從公式I)中可以看出，風カ發電機產生的功率P是和風速成立方的關系。根據測量風カ發電機產生的功率P和對應的風速數值，我們可以得到功率-風速曲線表。[0104]比如，我們ー款風カ發電機，利用本實用新型測量的數據，得到以下的功率-風速曲線表(圖9)。在圖9的上述表中，橫坐標是風速(単位米/秒)，縱坐標是風カ發電機產生的功率(単位瓦)。根據這個表，就可以得到該被測試發電機在不同風速時產生的功率，比如，當風速是12米/秒時，能產生210瓦的功率。這是每個買家和消費者最關心的曲線表，因為他們需要知道他們要買的風カ發電機在多大的風速下能產生多到的功率(換句話就是說，能發多少電)。小型風カ發電機的定義根據IEC61400_2(IEC關于小型風カ發電機設計的安全標準)的定義，功率在20kw以下的風カ發電機都是屬于小型風カ發電機。本實用新型(小型風カ發電機測試風洞)就是針對這類小型風カ發電機的。 如圖7所示，是風洞使用過程中測試風カ發電機時原理圖，圖中包括以下部分I)電氣控制柜8 :控制ー個或多個電風扇(電機)，從進風ロ處產生一定速度的風。2)風洞由于風洞有一定的長度，進風ロ出進來的風到達出風ロ時變得均勻，穩定。3)風速儀9 :用于測試出風ロ處的風速，以判斷風洞的出風ロ處的風カ是否達到了規定的要求；4)風速顯示報警儀10 :顯示出風ロ處的風速，當實際風速超過設置的數值時，提供報警信號，保證整個風洞測試系統處于安全狀態；5)風カ發電系統11 :小型的，是被檢測，分析的對象，就是消費者要購買的對象；6)控制器12 :用于顯示實際負載下的風カ發電系統的發電情況，如，產生的功率，電流，電壓等；7)蓄電池13 :為實際的負載，保護風カ發電系統。利用本實用新型的風洞按圖7方法進行測試，入風ロ離最近的障礙物的距離不能小于2D ;出風ロ離最近的障礙物的距離不能小于3D;風洞需要安裝在ー個密封的房間里以減低周圍的自然風對測試的影響。得到以下的各風速下的真實的數據
測試點「W 速(米/ 「輸出功率 I輸出電流P諭出電Hi (伏特)
秒)(瓦)丨安培)
J _ II OO _ O _
22[OO22
J3I 30.124
4_ 4I 8I 03I 24.1 _
55I 150.624,2
661~261.1243
7_ 7I 411.7_ 24.4 _
畫8 _ 8I 612.5 _ 24.5_
9_ 9I 873.5 _ 25 _
10_ 10I 1194.626 __________________________
11_ 11I 1595.9 _ 27 _
12_ 12I 2067Λ_ 28 _由此,得到風速-功率曲線表為圖10。[0115]得到的風速-電流/電壓曲線表圖11。由此可見，利用本實用新型的風洞，結合風洞電氣控制盒柜，風速儀，控制器，蓄電池等儀器，物品就可以很方便地安全，準確地測試出風速-功率曲線。實施例2 :該例的特點為所述風洞體也可以由水泥或木板制成。實施例3 :該例的特點為所述出風ロ為圓形，所述風洞體的長度L與出風ロ的直徑D比值大于或等于5。這樣的結構有利風洞產生的風穩定，均勻。另外，所述風洞體可以根據需要而設計為多邊體、圓錐體或圓柱體。綜上所述，本實用新型是固定地安裝在エ廠里，不需要機動性，所以不受野外和天氣條件的限制。本實用新型是牢固地安裝在エ廠里，不需要機動性，所以安全。本實用新型是利用多臺風機(電風扇)的運行/停止，產生不同的風速的風力，來達到測試不同風速下的 風カ發電機的功率的目的，所以經濟，只要不停電，就可以想測試時就測試；本實用新型是利用多臺風機(電風扇)的運行/停止，產生不同的風速的風力，所以風カ穩定，測量的結果就更準確。本實用新型是利用多臺風機(電風扇)的運行/停止，產生不同的風速的風カ，所以不需要重復改裝和重裝測試車，降低了測試的成本。由于利用本實用新型后，可以做到想測試時就測試，就可以滿足產品的測試要求和測試頻率，大大地縮短了新產品的開發/定型的時間。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是包括固定放置于室內的風洞體，所述風洞體為筒狀，其一端為入風口，另一端為出風口 ；所述入風口大于出風口，所述入風口處設有風機支架，風機支架上設有風機組，風機組由多個風機組成。
2.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述出風口為圓形，所述風洞體的長度L與出風口的直徑D比值大于或等于5。
3.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風洞體的長度L與出風口的內切圓的直徑D比值大于或等于5。
4.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風洞體為多邊體、圓錐體或圓柱體。
5.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風洞體由水泥、金屬材料或木板制成。
6.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風機支架與風洞體相互獨立，風機支架位于風洞體外、靠近入風口處。
7.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風機支架上均勻設有放置風機的風機座。
8.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是所述風洞體在入風口處徑向向外擴展。
9.根據權利要求I所述的測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是還包括支承著風洞體的風洞體支架。
專利摘要本實用新型公開了一種測試小型風力發電機的工廠用風洞，其特征是包括固定放置于室內的風洞體，所述風洞體為筒狀，其一端為入風口，另一端為出風口；所述入風口大于出風口，所述入風口處設有風機支架，風機支架上設有風機組，風機組由多個風機組成。本實用新型使用時不受野外和天氣條件的限制，安全、經濟、風力穩定，測量的結果就更準確。而且不需要重復改裝和重裝測試車，降低了測試的成本。由于利用本實用新型后，可以做到想測試時就測試，就可以滿足產品的測試要求和測試頻率，大大地縮短了新產品的開發/定型的時間。
文檔編號G01M9/02GK202614494SQ20122012508
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者麥建斌 申請人:麥建斌