[發明專利]盤管式風機發電機葉片及其調節方法

有效

• 申請號: 201210470654.1
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102953933A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 李超;吳東垠;王利兵;赫永鵬;閆建武;許奎
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D1/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于風力發電設備技術領域，涉及一種盤管式風力發電機新型葉片結構。

背景技術

風能是一種清潔的可再生能源，是包括我國在內的很多國家積極倡導發展的新能源之一。然而利用風能的一個很大的局限是經濟風速范圍較窄。一般來說，3~20m/s的風速是目前風力發電機的所能適應的經濟風速。風力發電機的啟動風速為3~4m/s，切出風速（停機風速）為25m/s左右。當風速低于啟動風速時，風力機不能發電；當風速超過切出風速時，風力發電機必須停機。擴大風速使用范圍在工程實際中有很大的實際意義。

風力發電機是把風能轉化為電能的裝置，工作在一定的風速范圍之內。在很多情況下，無論風速如何變化，要求風力發電機的轉速保持恒定并且不能超過限定值。這就要求風力發電機在風速變大時，降低葉片的能量捕獲，減少葉片受到的沖擊。葉片的轉動動能可以表示為E=1/2Jω²。式中，E為轉動動能，J為轉動慣量，ω為葉片的轉動角速度?？梢钥闯觯旓L速過大造成葉片轉動動能變大時，通過增加葉片質量來提高轉動慣量J的值，可以使葉片的轉動角速度ω近似保持不變。

發明內容

本發明的目的在于解決現有上述風力發電機的技術不足，提出一種盤管式風機發電機葉片及其調節方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種盤管式風機發電機葉片，包括葉片主體、盤管、連接管、水箱，以及排注水控制系統所述盤管位于葉片主體的中空部分，連接管將盤管和水箱連接起來，水箱置于塔筒底部，排注水控制系統置于機艙控制柜內。

作為本發明的優選實施例，所述盤管在葉片主體中空的腹板兩側對稱布置，且盤管的管壁與腹板直接接觸。

作為本發明的優選實施例，所述盤管盤出的圓形在靠近葉根處半徑較大，在靠近葉尖處較小，形成沿葉片長度方向逐漸變小的結構。

作為本發明的優選實施例，所述盤管式的風力發電機葉片進一步有安裝在葉片迎風方向正前方的排注水指示棒。

作為本發明的優選實施例，所述排注水指示棒的上下兩端與三個葉片的葉尖均安裝光電指示裝置。

一種盤管式風機發電機葉片的調節方法，葉片為中空結構，該中空結構內設置有盤管，該盤管通過連接管與水箱連接，連接管設置有由排注水控制系統控制的閥門；當風速超過正常的風速范圍時，排注水控制系統啟動注水程序，依次為旋轉至最頂端的葉片內的盤管注水；當風速小于正常范圍時，排注水控制系統啟動排水程序，依次從旋轉至最低端的葉片內的盤管排水。

作為本發明的優選實施例，在注水程序，當某個葉片旋轉至最頂部時，該葉片發出光電信號并由排注水指示棒接收，排注水指示棒將該信號發送給排注水控制系統為該葉片內的盤管注水，依次類推完成所有葉片的注水；在排水程序，當某個葉片旋轉至最底部時，該葉片發出光電信號并由排注水指示棒接收，排注水指示棒將該信號發送給排注水控制系統為該葉片內的盤管排水，依次類推完成所有葉片的排水。

本發明在葉片的中空部分設置盤管，該盤管通過連接管與水箱連接，當風速大于風速范圍時，通過排注水控制系統為葉片的盤管內注水，增加葉片質量，反之，從盤管內排水，減小葉片質量。如此，本發明可以在風速過大時降低風輪的能量捕獲，擴大風力發電機的風速使用范圍，同時增強葉片的安全性。

附圖說明

圖1是本發明的示意圖。

圖2是葉片內盤管的示意圖。

圖中的標號分別表示：1、葉片主體；2、盤管；3、連接管；4、水箱；5、排注水控制系統；6、排注水指示棒。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行進一步說明解釋：

參照圖1和圖2，在葉片主體1的中空部分增加盤管2，盤管2置于中空的腹板兩側，對稱布置，直接與腹板接觸，所述盤管盤出的圓形在靠近葉根處半徑較大，在靠近葉尖處較小，形成沿葉片長度方向逐漸變小的外形結構。盤管2通過連接管3與水箱4連接，水箱4置于塔筒內部的底部，連接管設置水泵和閥門，由排注水控制系統控制。排注水控制系統5置于機艙的控制箱內，負責自動調節水的進出盤管。排注水指示棒6安裝在葉片迎風方向的正前方，豎直安裝，排注水指示棒6的上下兩端分布著上下兩個指示點（即光電指示裝置），上指示點指示往哪個葉片的盤管注水，下指示點指示從哪個葉片排水。

當風速在正常的范圍內，風力發電機正常運行，盤管2中沒有水。當風速超過正常的風速使用范圍時，排注水控制系統5啟動注水程序，連接管3的閥門打開，水泵運行，把水箱4中的水通過連接管3向上輸送。當某一葉片通過最上方位置時，排注水指示棒6獲得信號并且反饋給排注水控制系統5，此時水就注給了最上方的葉片的盤管2。隨著葉片的旋轉，當下一個葉片旋轉至最上方位置時，排注水指示棒6重新獲得信號并且反饋給排注水控制系統5，此時水就注給了這個葉片的盤管。以此類推。當把三個盤管全部注滿水后，工作完成，相關閥門閉合，同時水泵結束運行。這樣，葉片的總重量增加，會使葉片的角速度近似不變或不至于升高太大，繼續工作在正常范圍內，即就是擴大了風速適用范圍；同時，葉片總重量的增加同時增強了葉片的剛度和穩定性。當風速減小至正常范圍內，排注水控制系統5啟動排水程序，閥門打開，水泵運行，當某一葉片通過最下方位置時，排注水指示棒6獲得信號并且反饋給排注水控制系統5，處于最下方位置的葉片的盤管內的水被排出。隨著葉片的旋轉，當下一個葉片通過最下方位置時，那么該葉片的盤管內的水就被排出，當把三個盤管全部抽完水后，完成作業，閥門閉合，同時水泵結束運行，風力發電機處于正常工作范圍。