[實用新型]一種水平軸風電葉片葉根氣囊結構

有效

• 申請號: 201920292541.4
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN209687654U
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 張磊;郭光星;楊科
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D80/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種水平軸風電葉片葉根氣囊結構，通過在基礎葉片的葉根段外部膠接呈薄盤狀的葉根氣囊，優化了基礎葉片葉根部分的氣動外形，避免了現有通過在基礎葉片上簡單粘貼以延長葉片長度所造成的結構強度低、穩定性差等問題，在幾乎不增加基礎葉片重量的前提下，提升了葉片的能量利用效率，增加了風電機組的實際輸出功率。

技術領域

本實用新型屬于風力發電機葉片優化改造領域，涉及一種風電葉片葉根結構，尤其涉及一種水平軸風電葉片葉根氣囊結構。

背景技術

風力機主要靠風電葉片捕獲風能，風電葉片的長度直接影響風力機捕獲風能的能力和風力發電機組的輸出功率。在低風速下增加風電葉片長度可以有效的提高風力機的發電量。但隨著風電機組裝機容量的不斷提升，葉片更加細長，在氣動力、重力等多種載荷作用下，葉片也不可避免地發生彎曲和扭轉變形。而這樣的變形嚴重影響風電機組的性能，包括發電效率下降、疲勞破壞等，因此為了保證機組更安全穩定地運行，就需要降低葉片的質量。此外，使用尺寸更大的葉片，會大幅增加建設成本和安裝難度，更為困難的是運輸問題。

風電葉片成本約占整機機組成本的15％-20％，如果對現役風電葉片進行整體更換勢必增加過高的改造成本，增加發電成本，因此葉片的整體更換不利于提高風電機組改造的經濟性。設計一種結構可靠，實施簡單的風電葉片增功裝置和實施工藝，降低改造成本，是非常重要的。

現有的葉片增功裝置多是葉尖延長技術，多在現有的葉片結構基礎上簡單粘接一復合材料殼體來延長葉片的長度，該方案施工難度較高，工藝流程復雜，施工周期長。如果設計及工藝控制不完善，易導致結構強度和穩定性差等不利影響。并且最為關鍵的是，并不能夠有效地減輕葉片的質量。采用葉根外形優化的技術同樣可以實現提升葉片的能量利用效率，增加風電機組的實際輸出功率，但目前鮮有應用，本實用新型以此為突破口進行展開。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

針對現有技術的上述缺陷和不足，本實用新型提供了一種水平軸風電葉片葉根氣囊結構，通過在基礎葉片的葉根段外部膠接呈薄盤狀的葉根氣囊，優化了基礎葉片葉根部分的氣動外形，避免了現有通過在基礎葉片上簡單粘貼以延長葉片長度所造成的結構強度低、穩定性差等風險，在幾乎不增加基礎葉片重量的前提下，提升了葉片的能量利用效率，增加了風電機組的實際年發電量。

(二)技術方案

在描述問題的解決方案之前，先定義一些特定詞匯是有幫助的。

本實用新型所述的「補強」，一般用于風電葉片常規設計所不能涉及的局部，用于增強結構局部不連續或應力集中可能帶來的強度不足。

本實用新型所述的「展向」，一般指風電葉片沿長度的方向，從葉根指向葉尖或從葉尖指向葉根。

本實用新型所述的「弦向」，一般指風電葉片沿寬度的方向，從葉片前緣指向葉片尾緣或從葉片尾緣指向葉片前緣。

本實用新型所述的「自由端」，一般指相應結構或材料的終端，因其不存在向外延伸方向的約束。

本實用新型為解決其技術問題所采取的技術方案為：

一種水平軸風電葉片葉根氣囊結構，包括基礎葉片和葉根氣囊，其特征在于，

所述葉根氣囊充氣后整體呈薄盤狀，沿葉片弦向展開后至少包括前緣分界區域、上翼面區域和下翼面區域，其中，

--所述前緣分界區域，其內表面通過結構膠粘接在所述基礎葉片的葉根區域的前緣部分的外表面上，并分別在所述基礎葉片的葉根區域的壓力面和吸力面上沿弦向向尾緣方向延伸一定距離；

--所述上翼面區域，沿弦向依次包括上翼面前緣區域、上翼面中部區域和上翼面尾緣區域，其中，