[發(fā)明專利]風(fēng)力葉輪混合槳距技術(shù)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310059462.6
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103233855A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐振玉
• 申請（專利權(quán)）人: 歐振玉
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其是一種半變槳距葉片。本發(fā)明還涉及一種安裝有半變槳距葉片的混合槳距葉輪。另外，本發(fā)明還涉及一種用于半變槳距葉片的控制方法。

背景技術(shù)

葉輪是風(fēng)力設(shè)備的能量汲取裝置，無論是風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水或者風(fēng)力制氫，其能量均由葉輪從風(fēng)能中獲得；隨著風(fēng)力設(shè)備容量的不斷加大，葉輪的直徑也在不斷增大，葉片的長度在不斷加長；相應(yīng)的，葉片的體積不斷增大，重量不斷增加；葉片的運輸、安裝變得日趨困難。Vestad的7兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組，葉片長度已超過80米，重量超過20噸，葉根處直徑將近3米。

現(xiàn)代風(fēng)力設(shè)備，為了降低載荷、提高風(fēng)能利用率，普遍使用變槳距技術(shù)。但隨著葉片長度和重量的不斷增大，而為驅(qū)動葉片變槳距所需的控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機、變速箱、變槳軸承等功率、體積也不斷增大，成本不斷提高。

現(xiàn)有技術(shù)為解決葉片超大超長而引起的生產(chǎn)和運輸問題，已提出多種解決方案。如專利No.US-A4474536、CN200480043497.X、CN200980120257.8P等，此類專利技術(shù)亦稱為分段葉片技術(shù)，是將葉片分段生產(chǎn)運輸，然后在風(fēng)力設(shè)備安裝現(xiàn)場裝配成一個完整的葉片。

還有一類專利技術(shù)，如CN200961563專利所公開的大型風(fēng)力發(fā)電機延展式葉片，此類技術(shù)也將葉片分成若干部分，葉片的弦長可變，以增大或減小葉片的實度；同時葉片可伸縮，通過改變?nèi)~片的長度來加大或減小掃風(fēng)面積。此類技術(shù)亦稱為伸縮葉片技術(shù)。

現(xiàn)代技術(shù)通用的是變槳技術(shù)，無論是現(xiàn)有的整體葉片、還是新提出的分段葉片、伸縮葉片，其葉片各段均不能相互轉(zhuǎn)動，所有變槳都是從葉根開始的全葉片變槳；因為葉片體積重量巨大，變槳實施日趨困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種半變槳距葉片，通過對葉片進行部分變槳，有效減小風(fēng)力設(shè)備工作時的載荷、減小變槳驅(qū)動系統(tǒng)的功率和尺寸，降低葉片的設(shè)計、生產(chǎn)和運輸難度，降低生產(chǎn)成本；同時可提高整個葉輪的捕風(fēng)能力，使風(fēng)力設(shè)備在低風(fēng)速和超風(fēng)速段都有更好的風(fēng)能利用率。本發(fā)明還提供了一種安裝有半變槳距葉片的混合槳距葉輪以及用于半變槳距葉片的控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種半變槳距葉片，結(jié)構(gòu)中包括葉片上部和葉片下部，所述葉片上部采用變槳距安裝，所述葉片下部采用定槳距安裝；所述葉片上部和葉片下部通過連接裝置連接。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述葉片上部和葉片下部的長度比例范圍是1∶4～3∶4；在所述半變槳距葉片長度小于30米時，所述葉片上部長度保持不變。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述連接裝置包括變槳驅(qū)動裝置和螺栓；所述變槳驅(qū)動裝置安裝于葉片下部的頂端，葉片上部通過螺栓連接于所述變槳驅(qū)動裝置上。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述葉片上部的槳矩角I為0°～100°。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述葉片上部和所述葉片下部的翼型為平滑過渡，葉片外殼將所述連接裝置密封包覆，形成完整的葉片型面。

一種混合槳距葉輪，結(jié)構(gòu)中包括輪轂和導(dǎo)流罩，所述輪轂上安裝有至少兩個權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項所述的半變槳距葉片。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述輪轂上安裝有三個權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項所述的半變槳距葉片。

作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述輪轂內(nèi)設(shè)置有變槳控制柜；所述變槳控制柜通過信號線和權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項所述的變槳驅(qū)動裝置進行通訊。

一種用于權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項所述的半變槳距葉片的控制方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)葉素理論計算出不同風(fēng)速、不同轉(zhuǎn)速下葉片下部的出力；

(2)計算出不同風(fēng)速、不同轉(zhuǎn)速、不同槳距角I下葉片上部的出力；

(3)根據(jù)不同的控制要求，計算出葉片上部和葉片下部的輸出力矩需求；

(4)根據(jù)計算出的輸出力矩需求和葉片上部、葉片下部的出力，調(diào)整槳距角I。

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：采用半變槳距葉片，半變槳距葉片在一定直徑范圍內(nèi)是定槳距，在遠離葉輪中心處則是變槳距。變槳實施不再從葉根開始，而是部分葉片的變槳。減小了變槳負荷，使得變槳系統(tǒng)成本降低；在半變槳距葉片長度小于30米時，葉片上部的長度不變，這樣就使得變槳部分實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；針對葉片不同長度要求，僅對葉片下部進行調(diào)整。由此，葉片的設(shè)計生產(chǎn)而變得簡單易行，成本由此而降低；通過半變槳距葉片控制方法的應(yīng)用，準(zhǔn)確控制槳距角I，使葉片的整體出力達到控制要求，從而完成葉輪的風(fēng)能汲取、功率控制、氣動剎車等功能。

附圖說明