[發明專利]帶有增強的避雷系統的風力渦輪轉子葉片

無效

• 申請號: 201110417606.1
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102562434A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: P·J·弗里茨;R·哈迪森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;H02H9/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊炯

技術領域

本主題大體涉及風力渦輪，并且更特別地涉及具有與其一起構造的避雷系統的風力渦輪轉子葉片。

背景技術

大量的商用風力渦輪易于遭雷擊，并且在這點上，慣例是為渦輪葉片提供沿葉片的縱向長度間隔開的雷電受體(receptor)以便捕捉和傳導雷擊到地面。然而這些受體的傳統構型導致困難、昂貴并且費時的維護和診斷程序，其典型地要求升降機以在外部接近各受體。傳統構型不提供檢驗葉片內的受體的連續性而不用單獨接近和測試各受體的裝置。此外，受體的效力取決于沿葉片的單一傳導路徑的完整性和可靠性。該路徑的失效(即破壞)使任何上游受體變得基本上無用。

已經做出努力以設計用于風力渦輪葉片的可選避雷系統。例如，美國專利公開No.2009/0129927描述通過安裝徑向延伸的雷電受體到轉子輪轂以完全避免安裝在葉片上的受體的系統，其中受體在葉片之間延伸。然而該構型可引起增加的重量、阻力和噪音和渦輪的能力的全面降低。

因此，該行業將受益于改進的避雷系統，其使用安裝在葉片上的受體，然而避免了傳統受體構型的缺點。

發明內容

本發明的方面和優點將在下文描述中部分陳述，或者可從描述中顯而易見，或者可通過本發明的實踐學習。

在特別實施例中，風力渦輪轉子葉片具有根部、尖端和在尖端與根部之間延伸并且限定葉片的內部空腔的壓力側和吸力側。多個雷電受體沿壓力側或吸力側中的一個或兩個構造。提供至少一個連續電路。該連續電路可構造在葉片的內部空腔內，或葉片的外部。雷電受體串行布置在相應連續電路內，使得通過電路限定的電氣連續路徑通過連續電路內的雷電受體中的每一個。連續電路進一步包括終端，其延伸通過根部并且為可接近的，用于例如在葉片安裝在其上的轉子輪轂內進行在連續電路內的雷電受體的遠程連續性檢查。

葉片可包括單一連續電路，其中所有雷電受體在電路內串行。在可選實施例中，葉片可包括多個連續電路，其中電路中的每一個包括多個雷電受體。多個連續電路可共用公共返回支線，或者可具有單獨的相應返回支線。

雷電受體可多樣地構造。在特別實施例中，受體包括間隔開的終端柱并且連續電路包括多個導線，其使相鄰雷電受體的終端柱相互連接，使得傳導路徑從終端柱中的一個流過雷電受體，并且離開另一個終端柱。在又一實施例中，雷電受體具有單一終端柱并且連續電路包括多個導線，其使多個受體的單一終端柱相互連接，使得導線的第一導線和第二導線安裝到各單一終端柱，其中在第一導線和第二導線之間存在介電絕緣材料。

在獨特實施例中，連續電路的全部或部分還可限定串行連接雷電受體的雷電傳導路徑的全部或部分。例如，在一實施例中，整個連續電路限定雷電傳導路徑并且以這種方式，如果連續電路中任何一個位置處發生破壞，提供冗余雷電傳導路徑用于各雷電受體。

本發明還包括風力渦輪的任何構型，其具有帶有如本文所述的連續電路的一個或多個葉片。

本發明還包括用于通過限定一個或多個連續電路來檢驗風力渦輪葉片中的雷電受體的功能的各種方法實施例，其中構造在風力渦輪葉片上的雷電受體中的每一個包括在至少一個連續電路內。方法包括在相應連續電路內串行構造雷電受體，使得電路內的電氣連續路徑通過連續電路內的各雷電受體。在連續電路的終端處進行連續性檢查。該檢查可在定期或連續基礎上完成。

在特別方法實施例中，多個連續電路限定用于單獨的相應渦輪葉片，其中各連續電路包括多個雷電受體。可提供公共返回支線用于多個電路，或各電路可具有它自己的相應返回支線。

另一方法實施例可包括構造連續電路的至少一個支線作為雷電傳導路徑。

根據本發明的其它方面，風力渦輪轉子葉片具有根部、尖端和在尖端與根部之間延伸并且限定葉片的內部空腔的壓力側和吸力側。多個雷電受體沿壓力側或吸力側中的一個或兩個構造。提供至少一個環狀雷電傳導電路，其可在葉片的內部空腔內或在葉片外部。雷電受體構造成與相應的雷電傳導電路連通。雷電傳導電路包括終端，其延伸通過根部，用于例如在風力渦輪的輪轂內終端中的每一個與風力渦輪內的接地系統的連接。以這種方式，環狀傳導電路提供冗余路徑到各雷電受體用于傳導雷擊到地面。

葉片可包括單一雷電傳導電路，其中所有雷電受體與單一電路連通。在可選實施例中，葉片可包括多個雷電傳導電路，其中電路中的每一個包括與其連通的多個雷電受體。多個雷電傳導電路可共用公共支線。

在特別獨特實施例中，雷電受體串行構造在它們的相應環狀雷電傳導電路內。對該實施例，環狀雷電傳導電路還可限定用于串行連接在所述環狀雷電傳導電路內的雷電受體的連續電路。