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風機知識－風力機
風力機是將風能轉換為機械功的動力機械，又稱風車。廣義地說，它是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的熱能利用發動機。
許多世紀以來，風力機同水力機械一樣，作為動力源替代人力、畜力，對生產力的發展發揮過重要作用。近代機電動力的廣泛應用以及二十世紀50年代中東油田的發現，使風力機的發展緩慢下來。
70年代初期，由于“石油危機”，出現了能源緊張的問題，人們認識到常規礦物能源供應的不穩定性和有限性，于是尋求清潔的可再生能源遂成為現代世界的一個重要課題。風能作為可再生的、無污染的自然能源又重新引起了人們重視。
風車最早出現在波斯，起初是立軸翼板式風車，后又發明了水平軸風車。風車傳入歐洲后，15世紀在歐洲已得到廣泛應用。荷蘭、比利時等國為排水建造了功率達66千瓦以上的風車。18世紀末期以來，隨著工業技術的發展，風車的結構和性能都有了很大提高，已能采用手控和機械式自控機構改變葉片槳距來調節風輪轉速。
風力機用于發電的設想始于1890年丹麥的一項風力發電計劃。到1918年，丹麥已擁有風力發電機120臺，額定功率為5～25千瓦不等。第一次世界大戰后，制造飛機螺旋槳的先進技術和近代氣體動力學理論，為風輪葉片的設計創造了條件，于是出現了現代高速風力機。
在第二次世界大戰前后，由于能源需求量大，歐洲一些國家和美國相繼建造了一批大型風力發電機。1941年，美國建造了一臺雙葉片、風輪直徑達53.3米的風力發電機，當風速為13.4米/秒時輸出功率達1250千瓦。
英國在50年代建造了三臺功率為100千瓦的風力發電機。其中一臺結構頗為獨特，它由一個26米高的空心塔和一個直徑24.4米的翼尖開孔的風輪組成。風輪轉動時造成的壓力差迫使空氣從塔底部的通氣孔進入塔內，穿過塔中的空氣渦輪再從翼尖通氣孔溢出。法國在50年代末到60年代中期相繼建造了三臺功率分別為1000千瓦和800千瓦的大型風力發電機。
現代的風力機具有增強的抗風暴能力；風輪葉片廣泛采用輕質材料；運用近代航空氣體動力學成就，使風能利用系數提高到0.45左右；用微處理機控制，使風力機保持在最佳運行狀態：發展了風力機陣列系統；風輪結構形式多樣化。
法國人在20年代發明的垂直軸風輪在淹沒了半個多世紀之后，已成為最有希望的風力機型之一。這種結構有多種形式，它具有運轉速度高、效率高和傳動機構簡單等優點，但需用輔助裝置起動。人們還提出了許多新的設想，如旋渦集能式風力機，據估計這種系統的單機功率將100～1000倍于常規風力機。
中國利用風車的歷史至少不晚于13世紀中葉，曾建造了各種形式的簡易風車碾米磨面、提水灌溉和制鹽。直到20世紀50年代仍可見到“走馬燈”式風車。
太陽對大氣層的不均勻照射和地球表面吸熱能力的不同，在大氣層中引起冷熱空氣的強烈對流而形成風。風的動能與風速的三次方成正比。
風力機的主要部件是風能接收裝置。一般說來，凡在氣流中能產生不對稱力的物理構形都能成為風能接收裝置，它以旋轉、平移或擺動運動而發出機械功。
風力機大都按風能接收裝置的結構形式和空間布置來分類，一般分為水平軸結構和垂直軸結構兩類。以風輪作為風能接收裝置的常規風力機為例，按風輪轉軸相對于氣流的方向可分為水平軸風輪式(轉軸平行于氣流方向)、側風水平軸風輪式(轉軸平行于地面、垂直于氣流方向)和垂直軸風輪式(轉軸同時垂直于地面和氣流方向)。
廣義風力機還包括那些利用風力產生平移運動的裝置，如風帆船和中國古代的加帆手推車等。但無論何種類型的風力機，都是由風能接收裝置、控制機構、傳動和支承部件等組成的。近代風力機還包括發電、蓄能等配套系統。
風力機的經濟效益在相當大程度上取決于安裝地點的風力狀態，通過氣象測量可得到安裝地點的一條風速持續曲線。輸出功率隨風速增高逐漸增大，當風速持續增高時，通過調節葉片槳距或其他方法可使功率輸出穩定在額定值。
世界上已有數萬臺風力機在運行，作為輔助能源正在發揮這巨大的作用。但風力機仍存在若干不足之處，首先是能量輸出不穩定，特別是大型風力機的利用率低，作為獨立能源的條件還不具備；其次，風力機的安全可靠性尚無充分保障；另外，風力機的成本在短期內尚不足以與礦物燃料相競爭。但是，隨著人類對能源需求量的日益增多和科學技術的發展，上述問題終會得到解決。 |
