[發明專利]一種大型風力發電機裝配組合式葉片

無效

• 申請號: 201310404892.7
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103437966A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 許斌;韓繼龍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;李發軍

技術領域

本發明涉及屬于風力發電領域，主要涉及一種大型風力發電機裝配組合式葉片以及其連接方法。

背景技術

能源、環境成為當今人類生存和發展所要共同面臨的緊迫問題。中國近30年的經濟快速發展依賴于以煤、石油為主的常規傳統能源，傳統能源的短缺以及碳排放的限制成為制約中國經濟快速發展的瓶頸。由于風能等新能源具有可再生、無污染、前景廣的特點，對以風能為代表的可再生能源的開發和利用已成為必然趨勢和世界各國在能源上的戰略選擇。風能蘊量巨大，據估計全球可利用的風能為2?×10⁷?MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。從某種意義上來說，風電將成為新世紀最具規模開發前景的新能源之一，而且據估計亞洲將于2014年成為世界最大的風力發電場。

風力發電是風能利用的主要形式。目前，風電葉片均采用整體式制造、運輸和安裝的方法，然而風力發電功率的提高要求裝備向著大型化發展，塔架高度和葉片長度不斷增大，這些都帶來葉片設計、制造、運輸和安裝上越來越多的挑戰與困難。隨著葉片長度的不斷加大，如果繼續采用現有的整體設計、制造和安裝方案，葉片除在制造工藝上難度增大、成本增加外，運輸難度和運輸直接成本增加成為其瓶頸之一。特別在我國南方，風資源豐富的地區大多集中在山區，很多風資源好的地方偏遠、交通不便，在山區建造風力發電場時為了大型葉片的運輸，必須修建專門運輸道路，進而帶來巨額的額外投資，直接帶來風電單位千瓦時建設成本的提高，在某些地形陡峭的山區，長度較大的整體式葉片甚至難以送達。因而，改變傳統整體式葉片的設計、制造、運輸和安裝方式，在保證葉片整體氣動外形不變的情況下，采取先獨立制造長度較小且易于運輸的葉片段，然后依次對各相鄰的葉片段采取合適方式進行現場裝配組合，是解決上述難題的明智選擇。

各相鄰葉片段之間的連接方法是實現裝配組合式葉片的關鍵所在。相鄰葉片段之間的連接必須滿足足夠的連接強度和剛度要求，還必須滿足葉片的疲勞強度要求，并盡量減小由于連接而引起的葉片質量的增加和對整體式葉片質量和剛度分布的影響，以免改變對原有機械和發電系統的負荷的要求，并避免裝配組合式葉片相對于原有整體式葉片的動力特性的明顯改變。

實用新型專利一種風力機分段葉片（授權公告號CN?202073726?U）公布了一種風電機分段葉片，該葉片由兩段或者兩段以上的復合材料葉段組成，在葉段連接部位預埋金屬螺栓套，使用雙頭反向螺栓連接相鄰的葉段成為一個整體風力機葉片。該方法不僅需要預埋較多的金屬螺栓套，而且為了滿足螺栓套與加強層之間足夠的錨固連接，需要使用長度較長的螺栓套和螺栓，這無疑大大增加了葉片連接段的質量，實用化時遇到很大困難。而連接中的雙頭反向螺栓的施工很難實現，因為一個連接處所需要的螺栓有很多，大約會有幾十根，這些雙頭反向螺栓要同步擰進，在現實施工上是很難實現的。同時，要同時將大量的螺栓精準地插入兩個相鄰連接段中的螺栓套的難度也異常高，幾乎難以實現，這進一步影響了該專利的實施的可行性。

發明內容

針對現有大型風電葉片整體式制造所面臨的成本高、運輸困難的問題，本發明旨在提供一種大型風力發電裝配組合式葉片，將整體式葉片劃分為長度較小的葉片段單獨制作，通過合理設計的T型連接對相鄰的葉片段依次逐段裝配組合成一整體，解決傳統整體式葉片在制造、運輸以及成本上的問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種大型風力發電機裝配組合式葉片，包括從葉根到葉尖的多個葉片段，各葉片段依次串聯形成一個整體葉片；每個葉片段包括蒙皮、梁帽和腹板；每個葉片段分為連接區、一般截面區以及位于連接區和一般截面區之間的過渡區；其結構特點是，所述相鄰兩個葉片段的連接區的梁帽的纖維材料鋪層增厚、寬度加寬至葉片段的邊緣；靠近葉根的第一葉片段的遠離風機輪轂軸心的外端的連接區以及位于葉尖處的葉片段的靠近風機輪轂軸心的內端的連接區的梁帽上均沿周向設有多個用于放置第一連接件的第一凹槽或放置第二連接件的第二凹槽，其它葉片段的兩端的連接區的梁帽上沿周向設有多個用于放置第一連接件的第一凹槽和放置第二連接件的第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽內裝有相應的第一連接件和第二連接件；所述相鄰兩個葉片段的連接區的梁帽內沿葉片長度方向設有多個位置彼此相對的供螺桿穿過的螺桿孔，相鄰兩個葉片段拼接后形成一個貫通孔道，每一根螺桿的一端與第一連接件相連并固定在連接面一側的葉片段連接區相應第一凹槽內，穿過相應的螺桿孔的螺桿的另一端與第二連接件相連并固定在連接面另一側的相鄰葉片段連接區相應第二凹槽內。