[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)力機(jī)分段葉片及其裝配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110156422.4
• 申請(qǐng)日: 2011-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102192110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦志文;趙曉路;楊科;徐宇;黃宬武;徐建中
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): F03D11/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D11/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力機(jī)葉片，尤其涉及一種風(fēng)力機(jī)分段葉片,屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的零部件。

背景技術(shù)

能源的短缺和生態(tài)環(huán)境的惡化促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，為了捕獲更多的能量和提高風(fēng)能利用效率，風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量不斷增加，已經(jīng)由初期瓦級(jí)到千瓦級(jí)，以及到今天的兆瓦和多兆瓦級(jí)別，葉片長(zhǎng)度也隨之增加，目前商業(yè)化的葉片最長(zhǎng)已經(jīng)達(dá)到61.5米，在歐洲，單機(jī)容量為7MW，葉片長(zhǎng)約80米的商業(yè)風(fēng)力機(jī)已經(jīng)進(jìn)入最后測(cè)試階段。8-10MW葉片也在研發(fā)當(dāng)中，葉片長(zhǎng)度將進(jìn)一步增加。然而現(xiàn)有運(yùn)輸條件沒(méi)有明顯的變化，當(dāng)葉片長(zhǎng)度超過(guò)50米，葉片運(yùn)輸問(wèn)題就變得很突出且無(wú)法負(fù)擔(dān)。一方面，出于安全考慮，世界各國(guó)鐵路、公路管理部門(mén)對(duì)運(yùn)載貨物的長(zhǎng)度、高度等都有一定的限制；另一方面，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)分布非常廣泛，很多地方偏遠(yuǎn)、交通不便，建造風(fēng)電場(chǎng)時(shí)大型葉片運(yùn)輸成本非常高昂，有些地區(qū)甚至根本無(wú)法送達(dá)。

而風(fēng)力機(jī)葉片普遍采用纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料，而復(fù)合材料葉片生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和工藝要求特別苛刻，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)大部分處在近風(fēng)沙嚴(yán)重或濕度、鹽度很高的地方。在這種環(huán)境下，風(fēng)力機(jī)葉片生產(chǎn)質(zhì)量難以控制。而未來(lái)的超大型風(fēng)力機(jī)葉片會(huì)使用到碳纖維，這種材料對(duì)工藝和環(huán)境非常敏感。近風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)葉片生產(chǎn)基地也存在地域上的局限性。由此可見(jiàn)，一體式長(zhǎng)葉片在生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝過(guò)程中均存在諸多不便，因而，采用分段葉片，分段生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝是解決上述難題的明智選擇。

分段葉片在使用過(guò)程中需要裝配成完整的葉片，現(xiàn)有技術(shù)的分段葉片在連接過(guò)程中，在葉片連接處加工成狹槽，通過(guò)狹槽內(nèi)加入充填物進(jìn)行粘結(jié)，并以單獨(dú)緊固件進(jìn)行連接，以及在內(nèi)外表面疊加加固結(jié)構(gòu)將分段式葉片連接在一起，然而這樣的結(jié)構(gòu)安排對(duì)風(fēng)力機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所承受的載荷情況以及現(xiàn)場(chǎng)安裝的便利性等方面考慮較少，同時(shí)，緊固件與疊加結(jié)構(gòu)應(yīng)用于實(shí)際工程中時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉片連接處強(qiáng)度不足以及氣動(dòng)損失較大等問(wèn)題，并且存在實(shí)際裝配操作復(fù)雜及費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)高的缺點(diǎn)，然而分段式風(fēng)力機(jī)葉片本身的結(jié)構(gòu)直接影響著其裝配方法，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)力機(jī)分段式葉片的結(jié)構(gòu)及其裝配方法作出改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種連接穩(wěn)固、氣動(dòng)損失小及裝配連接操作簡(jiǎn)單的風(fēng)力機(jī)分段葉片及其裝配連接方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)力機(jī)分段葉片，包括至少兩段葉片段，各葉片段之間使用雙頭反向螺紋螺栓依次順序連接成一個(gè)葉片整體，所述葉片段采用復(fù)合材料鋪層，其特征在于，所述葉片段分為梁帽區(qū)、過(guò)渡區(qū)和連接區(qū)，在梁帽區(qū)，梁帽位置的復(fù)合材料鋪層厚度大，其它位置的復(fù)合材料鋪層厚度?。辉谶^(guò)渡區(qū)，復(fù)合材料鋪層的厚度漸變?yōu)榈群皲亴樱辉谶B接區(qū)，復(fù)合材料鋪層為等厚鋪層，在連接區(qū)的連接端面靠近葉片段的外表面位置處向外延伸一小段長(zhǎng)度的鋪層，該一小段長(zhǎng)度的鋪層即為連接段外延部分，其厚度為3-15mm、其長(zhǎng)度至少為雙頭反向螺紋螺栓的螺栓頭厚度的1/2，所述螺栓頭厚度是指螺栓頭沿雙頭反向螺紋螺栓長(zhǎng)度方向的厚度，在連接區(qū)的等厚鋪層的連接端預(yù)埋金屬螺栓套并準(zhǔn)確定位螺栓套的位置。

優(yōu)選地，這也是本發(fā)明的另一個(gè)重要發(fā)明點(diǎn)，所述螺栓頭中開(kāi)有小通孔，所述雙頭反向螺紋螺栓擰緊從而實(shí)現(xiàn)各葉片段的裝配連接時(shí)，使用柔性高強(qiáng)鋼絲繩依次順序穿過(guò)各螺栓頭的小通孔，并將所述鋼絲繩兩端頭固定在一起，從而串聯(lián)所有雙頭反向螺紋螺栓，有效防止了在風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)行時(shí)雙頭反向螺紋螺栓可能出現(xiàn)的松動(dòng)，增強(qiáng)了分段式葉片連接的牢固性和可靠性。

優(yōu)選地，所述連接段外延部分（6）其外表面同葉片段的主體部分具有一致的氣體動(dòng)力學(xué)外形，從而保證各葉片段連接后，風(fēng)力機(jī)葉片整體具有良好的氣體動(dòng)力學(xué)特性。

優(yōu)選地，在所述分段式葉片的連接縫處使用膠帶密封，從而避免外界環(huán)境中的風(fēng)沙或雨水進(jìn)入連接縫腐蝕損壞連接螺栓。

優(yōu)選地，所述雙頭反向螺紋螺栓均勻布置在所述葉片段的連接端面上，這樣的布置方式可以使各葉片段的連接處受力均勻，增加連接的安全性和可靠性。

優(yōu)選地，所述葉片段的中空部分中設(shè)置有主梁，從而保證風(fēng)力機(jī)葉片整體具有良好的結(jié)構(gòu)特性。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案還提供了一種風(fēng)力機(jī)分段式葉片的裝配連接方法，包括以下步驟：

（1）對(duì)各葉片段的連接端面進(jìn)行粗糙度處理，并清理螺栓套；

（2）相鄰兩葉片段對(duì)中放置后，將雙頭反向螺紋螺栓擰緊；