[發明專利]風力渦輪機和用于風力渦輪機的葉片

有效

• 申請號: 201080026317.2
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN102459874A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: K·B·戈斯克
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

技術領域

本發明涉及一種包括具有至少一個葉片的轉子的風力渦輪機，以及涉及一種用于這種風力渦輪機的葉片。更具體地，本發明涉及一種針對諸如前緣縫翼和/或后緣襟翼的輔助葉片部分作出的改進，以增加推力(lift)。

背景技術

通常期望風力渦輪機轉子能夠在給定的風速下產生盡可能多的能量。然而，風力渦輪機轉子葉片的內部部件必須滿足與結構、制造和運輸有關的約束條件，這會抵消針對優化推力的措施。結構化約束包括風力渦輪機葉片的厚度必須向著葉片根部區段增加。

風力渦輪機轉子的轉數、它們的功率輸出以及風力渦輪機葉片上的負載通常通過控制葉片的槳距即控制葉片在風中的扭轉程度來管理。通常地，降低的槳距角會增加風力渦輪機轉子葉片上的負載并且由此增加在給定風速下從風中獲得的能量值。然而，槳距需要保持在限定值之內，從而避免空氣動力學失速或者葉片上的過載。為了優化功率輸出，大多數現代風力渦輪機都裝配有槳距控制系統，用于根據測量的或者估計的參數諸如輸出功率來控制葉片的槳距角。

風力渦輪機設計中的一項關注內容是在極端風力條件下、在強風發生時、或者在風向突然改變時保護受到作用力和轉矩的部件避免發生過載。

發明內容

本發明實施例的目的是提供風力渦輪機和風力渦輪機葉片配置的改進，以增大功率輸出。本發明的實施例主要關注于增大根部附近即葉片輪轂區段附近葉片上的推力。更具體地，本發明實施例的目的是以避免葉片與塔架之間碰撞的方式增大風力渦輪機葉片的弦長和/或平面形狀面積，即便是在槳距可控風力渦輪機中。本發明實施例的另一個目的是便于葉片的運輸。本發明實施例的另一個目的是提供風力渦輪機控制，這會降低在突然的極端風向改變時機械過載的風險。

在第一方面，本發明提供一種風力渦輪機，具有安裝到輪轂區段(hub?section)上的轉子，所述轉子包括多個葉片并且可以繞著所述風力渦輪機的主軸線旋轉，其中所述輪轂區段可以繞著輪轂軸線旋轉，所述輪轂軸線與所述風力渦輪機的所述主軸線固定地同軸對齊，所述轉子的所述多個葉片中的至少一個葉片包括：

-主葉片區段，所述主葉片區段被布置成由風驅動以繞著所述主軸線旋轉，所述主葉片區段可選地是可變漿距的；

-輔助葉片區段，所述輔助葉片區段被安裝到所述輪轂區段并且被布置成由風驅動以繞著所述主軸線旋轉；

其中，所述輔助葉片區段被布置在所述主葉片區段的前緣和/或后緣的區域內，使得每個葉片由此具有由所述輔助葉片區段形成的前緣縫翼或者后緣襟翼，從而增大所述葉片的平面形狀面積并且增大空氣動力學推力。

歸因于輔助葉片區段，葉片的平面形狀面積被增大，從而增大推力。為了避免在葉片運行期間主葉片區段和/或輔助葉片區段的根部/輪轂部分在變漿距狀態下與塔架發生碰撞，輔助葉片區段優選分開地安裝到輪轂上，從而使得它可以相對主葉片獨立地變漿距，或者輔助葉片區段以固定的不可變漿距方式安裝。替代地，由于輔助葉片區段具有減小的弦長的主葉片可以相對輔助葉片區段獨立地變漿距并且避免塔架碰撞。而且，由于輔助葉片區段可以單獨地運輸，因此主葉片減小的弦長可以更便于運輸。由此，葉片在它們的使用配置下(即當被安裝到風力渦輪機上時)可具有相對較大的弦長，當主葉片區段和輔助葉片區段是分開的并且由此可被單獨運輸時，葉片在它們的運輸配置下可具有較小的弦長。

通常地，輔助葉片區段優選地設置或者配置成使得穿過葉片的任何橫截平面包括主葉片區段的弦線以及輔助葉片區段的弦線。換句話說，輔助葉片區段的弦線平面優選地也是主葉片區段的弦線平面。

每個輔助葉片區段優選地配置以及設置成使得它形成用于主葉片區段的前緣縫翼或者后緣襟翼。由此，由于輔助葉片區段基本上在主葉片區段的前緣和/或后緣形成為主葉片區段的延伸部，因此主葉片區段和輔助葉片區段可提供協同作用的空氣動力學效應。在本發明實施例中，主葉片區段包括前緣區域內的一個單個輔助葉片區段和/或后緣區域內的一個單個輔助葉片區段。

在一個實施例中，其中輔助葉片區段被設置為可變漿距后緣，風力渦輪機的控制系統可被配置成在葉片通過塔架時調節槳距從而確保不會發生碰撞。替代地，輔助葉片區段的槳距可被限定從而避免塔架碰撞。在另一個替代方案中，如上所述，后緣以不可變漿距方式固定到輪轂。