[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)子葉片延伸部

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511036204.1
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN105756865A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·G·岡薩萊斯;S·N·詹森
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F03D80/00
• 分類號(hào): F03D80/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 佘鵬;胡斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明描述了一種轉(zhuǎn)子葉片延伸部；以及一種風(fēng)力渦輪機(jī)。

背景技術(shù)

作用于使風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的大部分風(fēng)能在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的最外部部分中獲得，并且現(xiàn)在的風(fēng)力渦輪機(jī)被設(shè)計(jì)成具有逐漸增大的轉(zhuǎn)子直徑，其中，所述轉(zhuǎn)子直徑是在轉(zhuǎn)子葉片的末端旋轉(zhuǎn)時(shí)由它們所形成的圓的直徑。

葉片的最外部端部，也稱為末端區(qū)域，服從若干嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，例如前緣半徑、剖面輪廓(profilecontour)、扭轉(zhuǎn)定向、后緣厚度等。當(dāng)葉片不滿足這些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通過直接的制造偏差或通過前緣和/或后緣在風(fēng)力渦輪機(jī)的使用期期間的劣化，結(jié)果將會(huì)是年發(fā)電量(AEP)的降低和渦輪機(jī)的噪聲水平的增加。

風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)能的成本，即，制造、建立、調(diào)試(commission)和維護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)的成本，與風(fēng)力渦輪機(jī)的AEP成反比。因此，期望提高現(xiàn)有轉(zhuǎn)子的AEP。提高風(fēng)力渦輪機(jī)的AEP的一種方式是增加轉(zhuǎn)子掃掠區(qū)域，即，增加由葉片末端所形成的轉(zhuǎn)子圓的直徑。借助于葉片延伸部來延伸轉(zhuǎn)子掃掠區(qū)域能夠通過根部延伸部來完成，其中，插入件被放置在葉片的輪轂和根部端之間；或通過放置在葉片的末端部段的外側(cè)的末端延伸部來完成。根部延伸部一般是大且重的部段，這是由于它必須承受葉片的完整載荷。此外，根部延伸部是氣動(dòng)效率低的。

根部延伸部的另一個(gè)缺點(diǎn)在于葉片的翼型部分實(shí)際上“向外”移位，其結(jié)果是改變的葉片的氣動(dòng)屬性能夠顯著地偏離原預(yù)期設(shè)計(jì)，這是因?yàn)槿~片區(qū)域?qū)⒃诟淖兊臍鈩?dòng)來流條件(inflowcondition)下操作。對比而言，安裝到葉片末端上的延伸部能夠被設(shè)計(jì)成是氣動(dòng)效率高的。對于已安裝的風(fēng)力渦輪機(jī)，末端延伸部能夠在改造步驟中安裝到每個(gè)葉片上，并且用于延伸葉片末端的翼型部分。已知的末端延伸部的缺點(diǎn)在于增加的末端速度增加了葉片末端區(qū)域中邊緣的劣化的風(fēng)險(xiǎn)。

葉片在它們最外部區(qū)域中的質(zhì)量和形狀對風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出和AEP具有顯著的影響。于是，風(fēng)力渦輪機(jī)的整體性能對于與葉片的末端區(qū)域中的設(shè)計(jì)葉片形狀的任何偏差高度敏感。在已知方法中，對邊緣(例如，前緣)的劣化的保護(hù)能夠通過施加涂層或聚合物帶的薄片來實(shí)現(xiàn)。修正措施實(shí)際上限于針對新的安裝執(zhí)行，并且很少在現(xiàn)有轉(zhuǎn)子的葉片上實(shí)施。在另一種方法中，新的轉(zhuǎn)子葉片的前緣或后緣的缺陷的修正在某種程度上能夠通過在制造期間對葉片表面進(jìn)行局部修理來實(shí)現(xiàn)。此外，這樣的修理對于在安裝葉片之前檢測到的偏差而言是在經(jīng)濟(jì)上可行的，并且該類型的修理的范圍能夠受葉片設(shè)計(jì)約束限制。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種克服上述問題的裝置。

該目的通過權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子葉片延伸部來實(shí)現(xiàn)；以及通過權(quán)利要求14的風(fēng)力渦輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子葉片延伸部被實(shí)現(xiàn)成用于安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的末端上，并且包括：翼型延伸部分，其實(shí)現(xiàn)成延伸葉片長度；前緣部分，其實(shí)現(xiàn)成覆蓋轉(zhuǎn)子葉片的前緣的輪廓的一部分；以及后緣部分，其實(shí)現(xiàn)成覆蓋轉(zhuǎn)子葉片的后緣的輪廓的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的優(yōu)點(diǎn)在于它允許對葉片形狀的偏差的修正。對這樣的偏差的修正能夠在新的轉(zhuǎn)子葉片安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上之前執(zhí)行，或在修復(fù)現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)的毀壞的轉(zhuǎn)子葉片的改造步驟中執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片延伸部還允許重建部分的外葉片表面，例如，用于在葉片末端區(qū)域處引入全新的形狀。

根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的另一優(yōu)點(diǎn)在于能夠降低前緣侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)樘幱谌~片的易受損害的外端處的邊緣通過轉(zhuǎn)子葉片延伸部的設(shè)計(jì)成抵御更高水平的侵蝕的前緣部分有效地覆蓋。

根據(jù)本發(fā)明，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括若干轉(zhuǎn)子葉片以及安裝至每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片延伸部。

根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于有利地提高了AEP，這能夠因?yàn)檗D(zhuǎn)子掃掠區(qū)域的有效增加而實(shí)現(xiàn)。此外，根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的氣動(dòng)特性(aerodynamicbehaviour)在進(jìn)一步向外的區(qū)域中主動(dòng)地改善至高于先前可能的程度。

本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例和特征通過從屬權(quán)利要求給出，如在下面的描述中所揭示的。不同權(quán)利要求類別的特征可以視情況組合以給出本文未描述的另外的實(shí)施例。

轉(zhuǎn)子葉片的翼型部分通過若干參數(shù)來限定，例如其弦長，即，前緣和后緣之間的距離。在下文中，術(shù)語“翼型延伸部分”和“弦延伸部分”可以被可互換地使用。

葉片長度是從葉片的處于其到輪轂和風(fēng)力渦輪機(jī)的其余部分的附接處的根部端至遠(yuǎn)側(cè)末端端部的距離。在下文中，術(shù)語“葉片長度”被用于表示原葉片在沒有本文所述的末端延伸部的情況下的長度。