[發(fā)明專利]修理將風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片連接到轉(zhuǎn)子輪轂的接頭的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880088279.X
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN111656005B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·蒂埃博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): F03D1/06
• 分類號(hào): F03D1/06;F03D80/50
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

公開了一種修理將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子輪轂的接頭的方法，其中，接頭包括在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的根部端中的多個(gè)襯套。該方法包括：從風(fēng)力渦輪機(jī)葉片抽出選定的襯套，該抽出導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中的襯套空腔；修復(fù)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中的襯套空腔；提供替換插入件，其中，插入件包括替換襯套和圍繞替換襯套的至少一部分設(shè)置的罩；將替換插入件定位到修復(fù)的襯套空腔中；以及將替換插入件固定到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，并且更具體地涉及一種修理將風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片連接到轉(zhuǎn)子輪轂的接頭的方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力渦輪機(jī)用于使用可再生資源且不燃燒化石燃料來(lái)產(chǎn)生電能。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)將來(lái)自風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力。一種水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)包括：塔架；機(jī)艙，該機(jī)艙位于塔架的頂點(diǎn)處；以及轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有中心輪轂和多個(gè)葉片，所述多個(gè)葉片聯(lián)接到輪轂并且從輪轂向外延伸。轉(zhuǎn)子支撐在從機(jī)艙延伸的軸上，該軸直接或間接地與容納在機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)操作性聯(lián)接。因此，當(dāng)風(fēng)迫使葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

近年來(lái)，風(fēng)力已經(jīng)成為更有吸引力的替代能源，并且在陸地上和在近海處，風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)電場(chǎng)等的數(shù)量都顯著增加。另外，風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸也顯著增加，現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在長(zhǎng)度上延伸50至80米之間，并且預(yù)期在未來(lái)會(huì)進(jìn)一步增加。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片長(zhǎng)度的增加為風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)者和制造者引入了許多令人關(guān)注的設(shè)計(jì)考慮。例如，隨著葉片長(zhǎng)度的增加，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片至轉(zhuǎn)子輪轂之間的接頭可能經(jīng)受增加的應(yīng)力，所述應(yīng)力呈現(xiàn)了挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)考慮，以便確保接頭能夠承受在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作壽命期間預(yù)期的負(fù)載。

風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和轉(zhuǎn)子輪轂之間的常規(guī)接頭包括聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的根部端并且從該根部端延伸的螺紋柱螺栓，該螺紋柱螺栓繼而聯(lián)接到與轉(zhuǎn)子輪轂相關(guān)聯(lián)的變槳軸承。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片通常由一種或多種復(fù)合材料制成，所述復(fù)合材料由纖維材料和樹脂形成。這種材料通常不具有提供牢固固定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性，可以將螺紋柱螺栓直接插入該牢固固定機(jī)構(gòu)中。例如，可在轉(zhuǎn)子葉片的根部端處的復(fù)合材料中攻出孔或鉆孔，以提供柱螺栓可在其上實(shí)現(xiàn)連接的互補(bǔ)螺紋。然而，復(fù)合材料具有不足以經(jīng)由柱螺栓在葉片和輪轂之間傳遞負(fù)載的剪切強(qiáng)度，并且在界面處將發(fā)生復(fù)合材料的劣化。

因此，制造商試圖設(shè)計(jì)一種接頭，該接頭將在葉片的根部端和轉(zhuǎn)子輪轂之間的連接處出現(xiàn)的力更均勻地分布。例如，在一個(gè)設(shè)計(jì)中，軸向孔沿著風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的端面的圓周形成。然后將內(nèi)螺紋金屬襯套定位在軸向孔內(nèi)并粘合地結(jié)合在軸向孔中，以將金屬襯套基本上嵌入轉(zhuǎn)子葉片的復(fù)合材料內(nèi)?；蛘?，在葉片制造的鋪設(shè)過程期間，金屬襯套可定位在葉片模具中，位于葉片的根部端處的各種殼體層壓件內(nèi)。然后，葉片可被注入有樹脂并固化以形成最終葉片，襯套作為原始葉片制造的一部分被集成到葉片的根部端中。在任何情況下，柱螺栓然后與金屬襯套螺紋接合。在轉(zhuǎn)子葉片和轉(zhuǎn)子輪轂之間作用的力通過柱螺栓起作用，并且因此經(jīng)由金屬襯套傳遞，金屬襯套操作以將力更均勻地分布在具有較軟的復(fù)合材料的界面區(qū)域上。

雖然當(dāng)前的連接接頭通常足以實(shí)現(xiàn)其支撐轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子輪轂之間的負(fù)載的預(yù)期目的，但在一些情況下，在襯套/復(fù)合材料界面處的粘合劑結(jié)合或葉片材料可能變得受損，從而導(dǎo)致襯套在復(fù)合葉片材料內(nèi)松動(dòng)。這可能在葉片的壽命期間發(fā)生，可能是由于不正確的操作或異常的應(yīng)力或異常的疲勞水平或由于一系列不可預(yù)測(cè)的因素。如果足夠數(shù)量的襯套受損，則葉片與轉(zhuǎn)子輪轂之間的接頭可能不能夠容易地承受在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間出現(xiàn)的負(fù)載和應(yīng)力，并且可能出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。例如，襯套(其粘合劑或附接由于過載等而受損)可能隨著時(shí)間的推移而趨于使其自身變松。為了避免這種情況，建議對(duì)葉片/轉(zhuǎn)子輪轂接頭進(jìn)行定期檢查，以確保接頭的完整性。如果在檢查期間確定足夠數(shù)量的襯套受損，則在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作可重新開始之前可能需要替換整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。當(dāng)然，這種替換是非常昂貴的。這不僅包括附加葉片的成本，而且還包括與葉片替換所需的大型起重機(jī)和其他設(shè)備、實(shí)現(xiàn)替換所需的勞動(dòng)力以及替換過程期間風(fēng)力渦輪機(jī)的損失操作時(shí)間相關(guān)的成本。