[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)電葉片預(yù)應(yīng)力索多向減振裝置及連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810946870.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109058049B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李萬(wàn)潤(rùn);李剛剛;吳榮榮;吳國(guó)民;向榮江;潘旭賓;楊丹青;萬(wàn)偲偲;杜永峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D13/20
• 分類號(hào): F03D13/20;F03D13/10;F03D80/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種預(yù)應(yīng)力索風(fēng)電葉片的多向減振裝置及連接方法，預(yù)應(yīng)力T?MAX絞盤(pán)纖維纜繩分為主纜繩和次纜繩，主纜繩作為葉片內(nèi)部的主要傳力構(gòu)件，通過(guò)次攬繩與葉片連接。附屬構(gòu)件包括拉伸彈簧、萬(wàn)向接頭及R型鋼筋拉環(huán)；拉伸彈簧兩端均與主纜繩相連；萬(wàn)向接頭用于各構(gòu)件的連接；所述的R型鋼筋拉環(huán)用于次纜繩與葉尖的連接。阻尼系統(tǒng)由常用的旋轉(zhuǎn)電渦流阻尼器、位移放大動(dòng)滑輪組及變形記憶力合金彈簧組成，并采用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑將阻尼系統(tǒng)的底板固定在葉片根部的內(nèi)表面，通過(guò)預(yù)應(yīng)力T?MAX絞盤(pán)纖維纜繩將傳遞來(lái)的位移由動(dòng)滑輪組將其放大后，由細(xì)鋼索帶動(dòng)電渦流阻尼旋轉(zhuǎn)，并拉伸變形記憶力合金彈簧來(lái)消耗能量，達(dá)到葉片多向減振的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)減振控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是預(yù)應(yīng)力索風(fēng)電葉片的減振技術(shù)。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種儲(chǔ)存豐富，取之不盡的新型清潔能源，因其開(kāi)發(fā)利用簡(jiǎn)單，分布地域廣泛，已經(jīng)成為全球能源開(kāi)發(fā)利用的重要方向。風(fēng)能作為可再生能源的重要組成部分之一，在引起研究者廣泛關(guān)注的同時(shí)，也得到各國(guó)政府的大力支持。

據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）2018年2月14日發(fā)布的全球風(fēng)電市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，截止2017年底全球累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到539.581GW，我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量以及累計(jì)裝機(jī)容量均居世界首位，總裝機(jī)容量占全球總裝機(jī)容量的35%左右。按照國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，截止2020年底，我國(guó)將新增風(fēng)電裝機(jī)約8000萬(wàn)千瓦，新增投資約7000億元，全國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)確保達(dá)到210GW以上。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，風(fēng)機(jī)葉片直徑每增大6%，風(fēng)能利用率可增加約12%，現(xiàn)有風(fēng)電的風(fēng)輪直徑可達(dá)120m，雖然增大葉片直徑可以捕獲更多的風(fēng)力資源，但葉片長(zhǎng)度的增加會(huì)導(dǎo)致葉片在平面內(nèi)與平面外兩個(gè)方向的振動(dòng)大幅增加，同時(shí)由于葉片結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比較大，葉片結(jié)構(gòu)為一個(gè)柔度較大的殼體，只有根部受到約束，容易發(fā)生多向振動(dòng)，這將加速葉片疲勞損傷，并減少其有效使用壽命，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致葉片斷裂。因此，降低風(fēng)電葉片在各種載荷作用下的多向振動(dòng)，是風(fēng)電機(jī)組亟待解關(guān)鍵問(wèn)題之一。

在風(fēng)電葉片的減振設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)材料的要求很高，不僅需要具有高強(qiáng)度、高抗腐蝕性以及耐疲勞等性能，還需具有較輕的重量，在提高風(fēng)電葉片減振性能的同時(shí)，還需要控制葉片重量，使風(fēng)電葉片的減振性能和重量影響均達(dá)到最恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)效果。輕質(zhì)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力的T-MAX絞盤(pán)纖維纜繩主要用于戶外運(yùn)動(dòng)車(chē)輛越野自救等，其重量只有相同破斷力鋼纜的1/7，這有效降低了負(fù)重。

風(fēng)電機(jī)組工作于復(fù)雜多變的大氣環(huán)境中，由于受氣動(dòng)載荷影響的較為嚴(yán)重，不易在風(fēng)電葉片上打孔，而環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑具有抗剪及抗拉強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，而且還有較高的不均勻扯離強(qiáng)度，使膠接接頭在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能承受振動(dòng)、疲勞及沖擊載荷等，不易對(duì)機(jī)械構(gòu)件產(chǎn)生氣動(dòng)影響，同時(shí)還具有較高的耐熱性和耐候性（室溫下，抗剪強(qiáng)度>25MPa，抗拉強(qiáng)度≥33MPa，不均勻扯離強(qiáng)度>40kN/m）。同時(shí)風(fēng)電葉片受到的作用是不穩(wěn)定的，其振動(dòng)隨時(shí)間不斷發(fā)生改變，記憶力合金彈簧是一種原子排列很有規(guī)則、體積變?yōu)樾∮?.5%的馬氏體相變，在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)撤去外力后，在一定的溫度下，可恢復(fù)原來(lái)的形狀；萬(wàn)向螺栓接頭體積小，質(zhì)量輕，能夠隨著外荷載作用不斷改變傳力方向，使得所連接的裝置一直沿著外荷載方向，發(fā)揮出最佳性能，并且連接方便，施工簡(jiǎn)單。

故將上述的幾種材料的優(yōu)勢(shì)引入風(fēng)電葉片減振中來(lái)，通過(guò)設(shè)計(jì)使用合理的連接，配合恰當(dāng)?shù)淖枘嵯到y(tǒng)，不僅可以有效的控制葉片重量的增加，而且可以降低葉片在復(fù)雜荷載作用下的多向振動(dòng)，增加葉片長(zhǎng)度，更好接收風(fēng)能。因此，為了有效的降低在各種荷載作用下風(fēng)電葉片的多向振動(dòng)，提高風(fēng)電的安全系數(shù)和使用壽命，提出了一種大型風(fēng)電葉片預(yù)應(yīng)力索多向減振裝置及連接方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種大型風(fēng)電葉片預(yù)應(yīng)力索多向減振裝置及連接方法。