[發明專利]葉片調整裝置、葉輪、風力發電機組及其葉片調整方法

有效

• 申請號: 202010598612.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113847205B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 拜亮;劉巖;薛英保;武青虎;李釗
• 申請（專利權）人: 新疆金風科技股份有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D1/06
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 劉敏

本發明涉及一種葉片調整裝置、葉輪、風力發電機組及其葉片調整方法。該葉片調整裝置應用于風力發電機組的葉片，包括：導向裝置，設置于葉片的葉尖內；供繩裝置，設置于葉片的遠離葉尖的位置，供繩裝置用于提供拉繩，拉繩在供繩裝置與葉尖之間的迎風面一側延伸，經由導向裝置引導至葉片的背風面一側，拉繩遠離供繩裝置的第一端固定至背風面一側；其中，供繩裝置通過控制拉繩的長度來動態調整葉片的彎折幅度。本發明可以根據風速大小動態調整葉片的彎折幅度，在滿足葉片的葉尖與塔筒之間的凈空距離的同時有效增加葉片的掃風面積，盡可能地減小葉輪的安裝傾角或者預變形。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種葉片調整裝置、葉輪、風力發電機組及其葉片調整方法。

背景技術

風力發電機組通過葉片捕獲風能，以將風的動能轉化為電能并入電網。隨著風力發電行業的發展，葉片的長度越來越大，最長的葉片已經超過100米。另外，由于葉片重量的限制，葉片的材料只能選擇密度較低的玻璃纖維等非金屬材料。這意味著葉片的柔性很大，并且葉片越長，柔性越大，導致葉片在大風的作用下變形也越來越大。葉片的變形可能使得葉片轉動到豎直方向的最低點時葉尖與塔筒之間的凈空距離過小，一旦葉尖碰到塔筒，往往會發生掃塔事故。

圖1是現有技術中的一種風力發電機組的結構示意圖。風力發電機組包括：塔筒T、設置于塔筒T頂部的機艙C和葉輪10，葉輪10包括輪轂3和沿輪轂3的圓周方向分布的葉片2。

為了防止葉片2的葉尖21與塔筒T之間的凈空距離L過小，導致葉尖21碰到塔筒T發生掃塔的事故，現有技術采取的技術方案有兩種：一種技術方案是將葉輪3以預定傾角θ安裝，通常該傾角θ＝5°～7°，這樣葉尖21的初始狀態即遠離塔筒T。另一種技術方案是將葉片2自身進行一定的預變形，即使葉片2的背風面SS一側朝向迎風面PS一側彎曲，以使葉尖21的初始狀態遠離塔筒T。或者，同時使用上述兩種技術方案，即將葉輪3以預定的傾角θ安裝，同時葉片2自身進行一定的預變形，以補償葉片2在運行過程中因風速過大產生靠近塔筒T的變形。

然而這種做法存在下述問題：葉輪3以預定傾角θ安裝，減小了實際參與風能捕獲的葉片2的掃風面積；葉片2的預變形設計在風力發電機組滿負荷發電時正好可以抵消預葉片2的變形，但當風力發電機組不是滿負荷時，這種預變形也減少了掃風面積，掃風面積的減少必然帶來發電量的損失。為了獲取盡可能多的風能，葉片必須做的更長，以獲得同等的掃風面積，增加了整個風機的重量，提高了風力發電機組的制作成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種葉片調整裝置、葉輪、風力發電機組及其葉片調整方法，該葉片調整裝置可以動態調整葉片的彎折幅度，在滿足葉片的葉尖與塔筒之間的凈空距離的同時有效增加葉片的掃風面積。

一方面，本發明提供了一種葉片調整裝置，應用于風力發電機組的葉片，葉片調整裝置包括：導向裝置，設置于葉片的葉尖內；供繩裝置，設置于葉片的遠離葉尖的位置，供繩裝置用于提供拉繩，拉繩在供繩裝置與葉尖之間的迎風面一側延伸，經由導向裝置引導至葉片的背風面一側，拉繩遠離供繩裝置的第一端固定至背風面一側；其中，供繩裝置通過控制拉繩的長度來動態調整葉片的彎折幅度。

根據本發明的一個方面，拉繩的第一端位于導向裝置的靠近葉尖的一側；或者，拉繩的第一端位于導向裝置的遠離葉尖的一側。

根據本發明的一個方面，導向裝置包括支撐架和設置于支撐架上的導向件，支撐架設置于葉尖的迎風面與背風面之間，導向件用于將拉繩由葉尖的背風面引導至迎風面一側。

根據本發明的一個方面，支撐架靠近迎風面的一端和靠近背風面的一端分別設置有允許拉繩穿過的豁口。

根據本發明的一個方面，導向件為與支撐架固定連接的結構件；或者，導向件為與支撐架可轉動連接的滾輪；導向件上設置有引導拉繩的導向槽。

根據本發明的一個方面，葉片調整裝置還包括固定件，固定件為片狀結構件或者掛鉤，用于將拉繩的第一端固定于背風面一側。