[發(fā)明專利]具有可變后緣的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110188068.3
• 申請(qǐng)日: 2011-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102312770A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.貝克;P.格拉鮑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: LM玻璃纖維制品有限公司
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06;F03D7/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于具有基本上水平轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述葉片包括：型面輪廓，包括壓力面和吸力面以及前緣和后緣，在前緣和后緣之間延伸的弦，型面輪廓當(dāng)由入射氣流沖擊時(shí)產(chǎn)生升力，在與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的長(zhǎng)度方向垂直的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片剖面中，吸力面點(diǎn)定義在葉片后緣處的吸力面上，并且壓力面點(diǎn)定義在葉片后緣處的壓力面上。本發(fā)明還涉及一種包括這種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，以及一種控制這種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法。

背景技術(shù)

理想地，翼型類型的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片被成形為類似飛機(jī)機(jī)翼的型面，其中風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的弦平面寬度以及其一階導(dǎo)數(shù)隨著離轂的距離的下降而連續(xù)增大。這樣導(dǎo)致葉片在轂附近理想地為相對(duì)較寬的。當(dāng)必須將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝到轂時(shí)，這再次產(chǎn)生了問(wèn)題，并且，這導(dǎo)致在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的操作期間的大量載荷，例如風(fēng)暴載荷，這由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的大表面面積。

因此，在過(guò)去的這些年，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)展向一種形狀，即風(fēng)力渦輪機(jī)葉片由最靠近轂的根部區(qū)域、包括最遠(yuǎn)離轂的升力產(chǎn)生型面的翼型區(qū)域以及在根部區(qū)域和翼型區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域組成。翼型區(qū)域具有用于產(chǎn)生升力的理想的或幾乎理想的型面輪廓形狀，而根部區(qū)域具有基本上圓形剖面，其降低了風(fēng)暴載荷并且使得容易和安全地將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝到轂。根部區(qū)域直徑有利地可以是沿著整個(gè)根部為恒定的。由于圓形剖面，根部區(qū)域不對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的能源生產(chǎn)有貢獻(xiàn)，并且事實(shí)上由于阻力使能源生產(chǎn)降低了一些。正如它的名稱表明的，過(guò)渡區(qū)域具有從根部區(qū)域的圓形形狀到翼型區(qū)域的翼型型面的逐漸變化的形狀。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在過(guò)渡區(qū)域中的寬度隨著到轂的距離的增大基本上線性地增大。

當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片受到入射氣流沖擊時(shí)，型面輪廓產(chǎn)生升力。當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)轂由于升力而開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)入射流表示在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的正常使用，即在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)期間在型面輪廓部分的流入情況。因此，當(dāng)由型面輪廓的局部部分觀察時(shí)，進(jìn)入流是由軸向風(fēng)速和旋轉(zhuǎn)分量的合量形成的流入。

由于隨著時(shí)間的推移，例如用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片已經(jīng)日益變大，并且現(xiàn)在可能超過(guò)60米長(zhǎng)，因此對(duì)優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)性能的要求也已經(jīng)提高。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)為具有至少20年的操作壽命。因此，即使對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的整體性能的很小改變也會(huì)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的整個(gè)壽命期間累積為經(jīng)濟(jì)收益方面的高增長(zhǎng)，其超過(guò)與這些改變相關(guān)的附加制造成本。

由于對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)效率需求的增加，因此需要提高風(fēng)力渦輪機(jī)葉片或風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的效率或性能。

弦的尺寸對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的性能、并且尤其對(duì)于在不同風(fēng)速下的葉片性能是重要的。具有一個(gè)弦長(zhǎng)的葉片對(duì)于一個(gè)相關(guān)型面可以在一個(gè)攻角下以一個(gè)給定的葉尖速比最佳地工作，而另一個(gè)弦長(zhǎng)可以在另一個(gè)攻角下以另一個(gè)給定的葉尖速比最佳地工作。通過(guò)俯仰調(diào)節(jié)并且以其他方式改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)性能來(lái)至少部分地嘗試克服上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于獲得新的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其克服或者改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或者其提供可以使用的替代。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種根據(jù)前述種類的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中吸力面點(diǎn)是相對(duì)于壓力面點(diǎn)可移動(dòng)的，并且所述葉片還具有移位設(shè)備，其構(gòu)造成對(duì)壓力面點(diǎn)和吸力面點(diǎn)進(jìn)行移位以便可以改變吸力面點(diǎn)和壓力面點(diǎn)之間的距離。

在一個(gè)實(shí)施例中，吸力面點(diǎn)和壓力面點(diǎn)具有攔截點(diǎn)。這提供了通過(guò)主動(dòng)改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的弦或拱曲的長(zhǎng)度而改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的動(dòng)力學(xué)性能的可能性。優(yōu)選地，移位設(shè)備可以在兩個(gè)極限位置之間變化，即在吸力面點(diǎn)與壓力面點(diǎn)之間的距離最小的位置和在吸力面點(diǎn)與壓力面點(diǎn)之間的距離最大的位置之間變化。優(yōu)選地，移位設(shè)備能夠在兩個(gè)極限位置之間的任何位置停止，以便可以精確地改變特定部分的弦或升力。

移位設(shè)備提供了主動(dòng)改變風(fēng)力渦輪機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能的可能性。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的改變可以允許對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的升力的控制。這進(jìn)一步允許對(duì)由流入情況引起的在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的載荷的控制。如果受到主動(dòng)控制，其可用于確保與沒(méi)有這個(gè)特征的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相比，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的運(yùn)行能在增大的風(fēng)情況中繼續(xù)。因此，移位設(shè)備可以例如用來(lái)與葉片的設(shè)計(jì)點(diǎn)處的基礎(chǔ)升力相比降低升力。因此，例如可以降低在葉片尖端附近的部分的升力，從而可以使用更長(zhǎng)的葉片，和/或葉片可以使用在更高的風(fēng)速。