[發明專利]一種風力渦輪機和風力渦輪機葉片

有效

• 申請號: 201210135816.6
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102758722A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: M·弗里德里希;P·格雷伯
• 申請（專利權）人: 遠景能源（丹麥）有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D1/00
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 羅毅萍

技術領域

本發明涉及一種風力渦輪機葉片和相關的風力渦輪機，特別涉及一種部分變槳風力渦輪機葉片（partial-pitch?wind?turbine?blade）。

背景技術

風力渦輪機運行過程中，由于葉片在空氣動力的運作下旋轉，風力渦輪機葉片根部承受著大量的載荷。這種疲勞載荷在風力渦輪機結構中產生相當大的應力和應變，考慮到用于渦輪機結構、加固等等中的材料的強度，要求明顯的設計限制。因此，有意義的是，研發特殊的能減少這種載荷的風力渦輪機設計，為減少整個渦輪機結構的設計限制做準備。

一個特殊的風力渦輪機結構是一種部分變槳風力渦輪機葉片。部分變槳風力渦輪機包括多個具有內葉片段和外葉片段的風力渦輪機葉片。外葉片段相對于內葉片段是可俯仰的，使得風力渦輪機的輸出功率可被控制，以對不同的風速保持額定輸出功率。部分變槳風力渦輪機的實施例包括丹麥Nibe?A風力渦輪機，以及美國國家航空和宇宙航行局（NASA）開發的MOD-2風力渦輪機。

同樣地，在專利文獻中，描述了部分變槳葉片。這些專利文獻包括DE?91754US2009/0236857，其公開了一種部分變槳風力渦輪機，該風力渦輪機具有可相對于彼此俯仰的內葉片段和外葉片段。

對于這些部分變槳風力渦輪機葉片，普遍的是，他們具有沿著葉片連續變化的空氣動力學型面，甚至當內葉片段和外葉片段最大可能的對準時。

當外片段未俯仰時（提供一致的全翼展葉型），部分變槳葉片呈現單一的連續葉型，并且在高風力狀況下，外葉片段可順槳，以減少極端載荷。然而，部分變槳葉片在正常運轉中，持續經受大量的疲勞載荷。

本發明的目的是，提供一種新的部分變槳風力渦輪機葉片和相關的風力渦輪機，其在提供運行效率的同時，進一步減低了風力載荷的負面影響。

本發明的目的是，提供一種風力渦輪機葉片，該風力渦輪機葉片在提供減小的根部力矩的同時，可更有效率的運轉或控制。

本發明的進一步的目的是，同時，大致上針對所有額定功率輸出的風速范圍，為內葉片段提供增加的功率產量。

發明內容

因此，提供一種至少35米長的部分變槳風力渦輪機葉片，該葉片包括：

內葉片段；

外葉片段，其在俯仰連接位聯接于所述內葉片段，所述外葉片段相對于所述內葉片段俯仰，其中，

所述內葉片段包括用于失速控制的空氣動力學葉片的第一葉型，其中，所述外葉片段包括用于俯仰控制的空氣動力學葉片的第二葉型，并且其中，所述葉片包括不連續部，其設在所述第一和第二葉型之間的所述俯仰連接位處。

特別地，提供一種至少35米長的部分變槳風力渦輪機葉片，該葉片包括：

內葉片段；

外葉片段，其在俯仰連接位聯接于所述內葉片段，所述外葉片段相對于所述內葉片段俯仰，其中，

所述內葉片段包括第一葉型，該第一葉型用于具有第一空氣動力學型面的失速控制的空氣動力學葉片，該第一空氣動力學型面在面向所述俯仰連接位的端部具有第一最大升力系數（CLmax1）和第一弦長（Ch1），并且其中，

所述外葉片段包括第二葉型，該第二葉型用于具有第二空氣動力學型面的俯仰控制的空氣動力學葉片，該第二空氣動力學型面在面向所述俯仰連接位的端部具有第二最大升力系數（CLmax2）和第二弦長（Ch2），并且其中，

所述葉片包括不連續部，該不連續部設在所述第一和第二葉型之間的所述俯仰連接位處，該不連續部使得[(CLmax1)x(Ch1)]值至少比[(CLmax2)x(Ch2)]值大20%。

因此，內片段設計用于失速控制，外片段設計用于俯仰控制，部分變槳葉片為部分俯仰運轉提供最佳性能，同時最小化葉片的根部載荷。

進一步發現，對于所述的具有不連續部的空氣動力學型面的葉片，不需要完整的過渡區域，因此，提供一種葉片，其更明顯的具有失速特征和俯仰特征，并因此允許更靈敏和更精確的控制。

進一步，兩個葉片段的[(CLmax)x(Chord)]值的不連續性，提供一種葉片構造，該構造適于使用合適的控制方法，以在額定風力功率輸出下，俯仰外葉片段脫離風，其中，由于風速增大超過葉片產生額定功率時的風速，內葉片段繼續產生增大的升力（并因此增加功率產量）。被發現的是，[(CLmax)x(Chord)]值的變化目的是保證盡可能長的抑制內葉片段的失速，以大致上在所有額定功率輸出的風速范圍，為內葉片段提供增加的功率產量。