[實用新型]兆瓦級風力發電機葉片

無效

• 申請號: 200920037207.0
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN201351582Y
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 陳忠良;黃兵
• 申請（專利權）人: 宜興市華泰國際集團工業有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;F03D1/06
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所
• 代理人: 蔡鳳苞

技術領域

實用新型是關于對兆瓦級風力發電機葉片的改進，尤其涉及一種葉片長度短，全長度均為有效翼面，升力系數高的兆瓦級風力發電機葉片。

背景技術

葉片是風力發電機實現功率的最重要一個部件，不僅要平穩運轉，還應具有最大動力性能，以及在較低風速時啟動風力發電機旋轉，并在可能的最小風力強度下達到額定功率下的轉速，以及盡可能小的長度/功率比?，F有兆瓦級(例如1.5兆瓦)風力發電機葉片，為減輕重量，基本都采用樹脂基玻璃纖維中空薄殼結構，其翼型大都為荷蘭DU翼型、美國的NACA6和NACA4412等翼型，葉片結構大多為具有氣動升力翼面和逐漸過渡成葉根部圓筒的過渡段兩部分組成，葉片中空腔內有玻璃鋼工字大梁作為葉片的主要受力構件。為使葉根部能承受葉片彎矩和轉動離心力，葉根部大多做成大直徑玻璃鋼圓筒(直徑約1.5-1.8米)，這樣由相對厚度(翼型截面高與其弦長比)較小(例如＜40％)具有良好氣動效應的翼面，過渡到根部1.5-1.8米大直徑圓筒通常至少需8米左右，長度約占葉片總長的20％左右，而且功率越大，此過渡段占比例也越大。按空氣動力學理念，一般翼面相對厚度＞38％升力效應極小，因此此段氣動效果極差，幾乎不產生升力，而阻力則逐漸增加為圓筒阻力，可以說基本為無效長度。此過渡段不僅給葉片增加了長度，例如1.5兆瓦風力發電機葉片總長約為37.5米(其中包含幾乎無效的8米長過渡段)；而且增加了葉片無效的重量、制造成本。其次，葉片加長后，不僅制造、運輸困難，安裝難度也大，而且回轉直徑變大，靜平衡和動平稀精度均低，必然造成振動加大，以及必須增大漿轂體積，增加漿轂制造成本和重量，還會造成變漿機構復雜、膨大。再就是，如此之大的漿葉，過渡段部分由于處在高應力狀態，材料必須選用高強度玻璃鋼或碳纖維復合材料，不僅增加了葉片成本；而且據航空部門研究，目前能夠承受高應力的玻璃鋼壽命最多為十年左右，而風機設計壽命為20-25年，這樣葉片的壽命遠達不到風機壽命，增加了維修、更換的成本。

此外，翼型采用荷蘭DU翼型、美國的NACA6和NACA4412等翼型，升力系數相對較低，僅為1.1左右，這也是造成葉片長度較大的又一原因。

中國專利CN101059119公開的兆瓦級風力發電設備風輪葉片，有葉根部部分、中間荷蘭DU系列翼型和葉尖NACA6系列層流翼型三部分組成，葉根部分長度約為36.75％，中間部分長度在36.75％-77.33％，葉尖部分長度在77.33％至葉尖最尖部；其中相對厚度90.6％-44.3％長度為5.33％-16％，長度17.65％-24.88％采用荷蘭DU系列翼型，相對厚度40％-30％之間，長度36.75％-55.33％采用荷蘭DU系列翼型，相對厚度25％-21％，葉尖部分采用NACA6層流翼型，相對厚度為18％。此葉片幾乎無升力作用、相對厚度大于40％部分至少也為總長的16％-18％左右，不僅上述缺陷仍然存在，而且三種翼型連接部位自然過渡困難，增加了制造難度。

上述葉片不足的客觀存在，仍有值得改進的地方。

發明內容

實用新型目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種葉片全長度均為具有升力的有效翼面，相同功率大大縮短了葉片長度，制造并不復雜的兆瓦級風力發電機葉片。

實用新型的另一目的在于提供一種升力系數更高，可以進一步縮短葉片長度的兆瓦級風力發電機葉片。

實用新型第一目的實現，主要改進：一是葉片內加強大梁由葉前、中部的樹脂基纖維(例如玻璃鋼)過渡為葉片后部的樹脂基纖維與金屬復合結構，最后過渡為葉柄連接構件，由此來承受葉片彎矩和離心力，并減小葉根部的直徑，可以省略無升力的過渡段；二是葉片展向各翼面(從頭至尾)都采用同一種翼型，使葉片相對厚度和弦長在展向都按線性變化，整個葉片翼面最大相對厚度不超過38％，不僅制造簡單，而且整個葉片全長度都為相對厚度較小的、具有較高升力的有效氣動形翼面(無過渡段)，既縮短了整個葉片長度，降低了葉片重量，制造、運輸、安裝方便，又提高了葉片動、靜平衡的精度，減少了由于不平衡引起的振動，并且還可以減小槳轂及變槳機構體積，克服現有技術的不足，實現實用新型目的。具體說，實用新型兆瓦級風力發電機葉片，包括具有氣動效應的葉片段，其特征在于葉片展向各截面均為同一翼型，整個葉片翼面最大相對厚度不超過38％，葉片相對厚度和弦長在展向都按線性變化；葉片內加強大梁由葉片前、中部的樹脂基纖維過渡為葉后部的樹脂基纖維與金屬復合結構。