[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210225362.1
• 申請(qǐng)日: 2012-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102720632A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊懷宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電作為目前技術(shù)最成熟的可再生能源發(fā)電方式之一,近年得到了飛速發(fā)展，尤其是在中國(guó)。截至2010年底，中國(guó)已成為世界風(fēng)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。中國(guó)的風(fēng)資源分布并不均勻，陸上資源集中分布于三北地區(qū)，離東部用電負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，東部用電負(fù)荷中心附近風(fēng)資源較好的區(qū)域主要分布于東南沿海，但由于此區(qū)域面臨臺(tái)風(fēng)的威脅，導(dǎo)致風(fēng)電開發(fā)較為緩慢。目前的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)起源于歐洲，相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范也基本以歐洲風(fēng)況作為標(biāo)準(zhǔn)，而歐洲不存在臺(tái)風(fēng)問(wèn)題，因此目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本上都沒(méi)有考慮抗臺(tái)風(fēng)問(wèn)題。但實(shí)際上臺(tái)風(fēng)到來(lái)時(shí)的超高風(fēng)速（70m/s以上）以及快速變化的風(fēng)向都會(huì)給風(fēng)電機(jī)組的安全造成嚴(yán)重威脅。如2006年臺(tái)風(fēng)桑美正面襲擊了浙江蒼南風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)時(shí)最高風(fēng)力達(dá)到了19級(jí)。導(dǎo)致蒼南風(fēng)電場(chǎng)28臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組倒了20臺(tái)，其它8臺(tái)也不同程度受損，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)幾乎報(bào)廢。因此，如何進(jìn)行抗臺(tái)風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)已經(jīng)引起了越來(lái)越多的風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)者的重視。

目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均為水平軸設(shè)計(jì),即風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面垂直于來(lái)流風(fēng)向。而所用的風(fēng)能捕獲裝置，即葉片，利用的是氣流流過(guò)葉片產(chǎn)生升力與阻力的原理驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能的。根據(jù)翼型原理，升力與阻力的大小與風(fēng)速的二次方成正比，而葉片根部所受的力矩載荷等于升力與阻力沿葉片長(zhǎng)度方向的積分。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片非常長(zhǎng)，目前單機(jī)容量3MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片長(zhǎng)度為49到60米，而單機(jī)容量6MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片長(zhǎng)度將達(dá)到75到80米，當(dāng)臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)，極高的風(fēng)速和湍流度將導(dǎo)致機(jī)組所受載荷相比非臺(tái)風(fēng)工況有很大的提高。解決上述問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法是提高機(jī)組的設(shè)計(jì)極限，加強(qiáng)葉片及各結(jié)構(gòu)的極限承載強(qiáng)度。但這樣做會(huì)導(dǎo)致機(jī)組成本大幅增加，提高機(jī)組發(fā)電的度電成本，并非可取之策。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片，可降低臺(tái)風(fēng)工況時(shí)風(fēng)機(jī)的極限載荷，安全可靠、成本低。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片，為在葉片長(zhǎng)度方向上的可折疊式葉片。

進(jìn)一步地，所述葉片的折疊位置設(shè)置在距葉尖15%至50%葉片長(zhǎng)度處。

進(jìn)一步地，所述可折疊式葉片包括葉片底段、葉片頂段、包含折疊軸的折疊機(jī)構(gòu)；所述葉片底段及葉片頂段通過(guò)折疊軸連接，且葉片頂段可繞折疊軸旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述折疊機(jī)構(gòu)還包含：驅(qū)動(dòng)葉片頂段在折疊過(guò)程中繞折疊軸旋轉(zhuǎn)的折疊驅(qū)動(dòng)裝置；用于葉片完全折疊或完全打開狀態(tài)時(shí)保持葉片當(dāng)前狀態(tài)的鎖定裝置；其信號(hào)用于識(shí)別葉片當(dāng)前狀態(tài)以及折疊動(dòng)作控制的折疊位置狀態(tài)傳感器。

進(jìn)一步地，所述折疊驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置或液壓驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，所述鎖定裝置為機(jī)械鎖定裝置、液壓鎖定裝置或電磁鎖定裝置。

進(jìn)一步地，所述大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

上述大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片可應(yīng)用在抗臺(tái)風(fēng)工況中。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明由于采用折疊式葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)葉片在長(zhǎng)度方向上的折疊，可以大大減小葉片受力的作用力臂。同時(shí)，葉片折疊后會(huì)使葉片頂段所受的升力與阻力的方向反向，從而使葉片頂段與底段的受力有部分相互抵消，降低葉片根部及機(jī)組的載荷；因此，機(jī)組極限承載能力及葉片結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不必因?yàn)榕_(tái)風(fēng)工況而大幅增加，僅需對(duì)折疊部分做局部處理，在保證安全的情況下，成本可以得到有效控制。

2、本發(fā)明的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片也可以用于非臺(tái)風(fēng)工況，如對(duì)于長(zhǎng)度在60米以上的大型葉片，運(yùn)輸過(guò)程中也可以采用折疊狀態(tài)，降低對(duì)運(yùn)輸條件的要求，從而大大節(jié)約運(yùn)輸成本。

3、本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)示意圖（完全打開狀態(tài)）；

圖2為本發(fā)明的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)示意圖（部分折疊狀態(tài)A）；

圖3為本發(fā)明的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的結(jié)構(gòu)示意圖（部分折疊狀態(tài)B）。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。