关于风轮机叶片用的避雷系统的改进技术方案

一种用于风轮机叶片的接收器装置，所述接收器装置包括能连接至避雷系统的引下线的接收器部件，其中所述接收器部件被绝缘构件封装。本发明专利技术延及风轮机叶片中避雷用的设备，所述设备包括连接至引下线的上述接收器装置，并且本发明专利技术还延及一种为风轮机叶片组装避雷设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于风轮机叶片的接收器装置，所述接收器装置包括能连接至避雷系统的引下线的接收器部件，其中所述接收器部件被绝缘构件封装。本专利技术延及风轮机叶片中避雷用的设备，所述设备包括连接至引下线的上述接收器装置，并且本专利技术还延及一种为风轮机叶片组装避雷设备的方法。【专利说明】关于风轮机叶片用的避雷系统的改进
本专利技术涉及用于提高风轮机叶片抗雷击能力的风轮机叶片结构以及相关的制造过程。
技术介绍
风轮机易受雷电攻击，有时发生在塔架、机舱以及转子轮毂上，但是最常发生在风轮机的叶片上。雷击事件潜在地引起对风轮机叶片的物理损害，并且也潜在地引起对风轮机的内部控制系统的电损害。风轮机常安装在广阔的开放空间中，这使雷击屡见不鲜。因此，近年来，风轮机制造者非常尽力地设计风轮机，使得这些风轮机能够有效应对雷击过程中传给风轮机的能量以便避免叶片受损以及更换叶片过程中与风轮机停工时间相关的成本。公知风轮机叶片用的避雷系统。在一个实施例中，导电的雷电接收器元件布置在叶片的外表面上以接收雷击。因为接收器元件是导电的，所以对于叶片的相对不导电的材料而言，雷电更可能优先附着于接收器元件。接收器元件连接至缆线或者“引下线”，缆线或者“引下线”在叶片内部延伸至基部并且借助布置至轮毂、机舱以及塔架中的电荷转移路径的电枢装置从基部连接至地电位。因此这样的避雷系统使得雷电能够被从叶片安全引导至地电位，从而使损害的风险最小化。然而，离散的接收器元件在叶片制造过程中安装起来相对复杂，而且这些接收器元件留下很大一部分叶片区域面临遭受雷击的风险。风轮机叶片上雷击作用的观测揭示出:叶片叶梢处发生雷击的比例最高。为了解决此问题，W02005/031158提出了一种具有实心金属叶梢的风轮机叶片。尽管实心金属叶梢提供稳健的导电体以承受多次雷击，但是在一些情况下雷电可能仍击中叶梢的叶片内侧，从而潜在地使叶片受损。W02013/007267中描述了另一中避雷装置，其提出:将风轮机叶片划分成多个不同的地带，每个地带设置有不同的保护措施，根据叶片地带内预计的雷击影响选择保护措施。在此，诸如叶梢之类的高风险雷击地带可由诸如实心金属叶梢之类的稳健保护措施保护，而低风险雷击地带中的保护措施可潜在性地被完全移除。以此为背景设计出本专利技术。
技术实现思路
因此，在第一方面中，本专利技术提供一种具有接收器装置的风轮机叶片，该接收器装置包括能连接至避雷系统的引下线的接收器部件，其中所述接收器部件被电绝缘构件封装。在一个实施方式中，作为电绝缘构件的绝缘构件是可模制的部件，优选为聚氨酯或者其他高介电聚合物，从而此绝缘构件可绕接收器部件压力模制以完全封装接收器部件。这样的装置为接收器部件提供紧密配合的不导电壳体，并且确保环境条件下抑制从接收器部件引发流光及电晕。便利的是，接收器部件可以布置成:该接收器部件能电联接至分别设置在叶片的迎风表面与背风表面上的雷电接收器元件。为此目的，在一个实施方式中，接收器部件包括单个接收器基座，该接收器基座能与第一接收器元件及第二接收器元件接合。而在另一实施方式中，接收器部件包括与第一叶片表面区域关联的第一接收器基座以及与第二叶片表面区域关联的第二接收器基座，其中第一接收器基座与第二接收器基座被绝缘构件封装。绝缘构件可以是环形的，而且可以成形为邻近接收器基座相关的叶片表面区域支撑第一接收器基座和第二接收器基座中的每一者。在此情况下，绝缘构件可以是例如C形形状的。在接收器部件包括不止一个接收器基座的情况下，这些接收器基座可借助优选在绝缘构件内延伸的电气链连接。为了提供组装过程中的灵活性，电气链可以是诸如镀锌铜之类的编织导体。接收器部件可以连接至风轮机叶片的下引系统中。为了确保电连接的完整性，接收器部件利用适当的焊接技术(例如放热式焊接)优选而非排他地连接至引下线。为了防止雷击附着至接收器部件或者引下线，可以使这些部件绝缘。接收器基座可以联接至引下线，其中接收器基座与引下线被电绝缘壳体容纳。在一个实施方式中，电绝缘壳体是单元式部件，并且沿引下线的长度被多个接收器基座共用。这提供了长的、完整的绝缘罩，此绝缘罩高效保护容纳于其中的部件免受雷击。在另一方面中，本专利技术提供了一种为风轮机叶片组装避雷设备的方法，该方法包括:按预定模式布置多个接收器基座;将所述多个接收器基座连接至引下线;并且使所述多个接收器基座及所述引下线绝缘。因此，本专利技术的方法提供了组装用于风轮机叶片的集成的接收器以及下引系统的手段，所述接收器以及下引系统能在叶片铺叠阶段安装在复合模中。而且，接收器基座被充分封装在这些接收器基座接触到引下线的区域中，这使得产生了受到极好保护的电气系统。在优选的实施方式中，本方法包括模制绕所述多个接收器基座及引下线模制单元式绝缘壳体，从而提供更高水平的电绝缘。优选的是，在模制单元式壳体之前将接收器基座包绕在相应的绝缘构件中。要理解的是，本专利技术的第一方面的优选以及/或者可选的特征可以与本专利技术的其他方面结合，反之亦然。本专利技术的多个方面被限定于独立权利要求中，有益特征被限定于从属权利要求中。【附图说明】为了更充分地理解本专利技术，现在将参照附图描述本专利技术的一些实施方式，在附图中:图1是配备有避雷系统的风轮机叶片的平面图；图2是图1中的风轮机叶片的一区域的放大图，该图更详细地示出了关于避雷系统的设备；图3是沿线A-A剖取的图2中的风轮机叶片的剖面；图4是沿线B-B剖取的图2中的风轮机叶片的剖面；图5是图1中的风轮机叶片的前缘沿线C-C的剖面图；图6是类似图2中的区域的叶片区域的视图，但是该图示出了避雷子系统的另选实施方式；以及图7是另选的叶梢组件的立体图。【具体实施方式】参照图1，风轮机叶片2结合有避雷系统3。叶片2由具有两个半壳的叶片壳4形成。半壳通常由玻璃纤维加强塑料(称为“GFRP”或者简称为“GRP”)模制而成，该玻璃纤维加强塑料包括嵌入固化的树脂基体中的玻璃纤维织物。叶片壳4的精确构造不是本专利技术的核心，因而为了清楚起见省略更详细的描述。叶片包括根端6、梢端8、前缘10以及后缘12，叶片2可在根端6处附接至风轮机的转子轮毂。叶片2的第一表面14限定空气动力学轮廓表面，该表面在前缘10与后缘12之间延伸。叶片2还包括也在前缘10与后缘12之间延伸的第二表面，该第二表面未在图1的平面图中示出，但在例如图3与图4中标示成附图标记16。当叶片2附接至风轮机的转子轮毂时，气流撞击叶片2的表面16，因此表面16在本领域中也被称为“压力侧”或者“迎风侧” ο相反，表面14也被称为“吸力侧”或者“背风侧”。转至避雷系统3，此避雷系统以“分区”概念为基础，其中，依据区域中受到雷击的可能性以及雷击的严重性，叶片2沿纵向或者“翼展”方向划分成区域或者“地带”。W02013/007267中描述了类似的原理。在此实施方式中，为了避雷的目的，叶片2被分成三个地带，在图1中这些地带被示成地带A、B以及C。基于诸如峰值电流幅值、特定能量、脉冲波形以及每个地带中期望叶片2承受的总电荷之类的一组雷击参数选择每个地带中使用的避雷设备。现在借助实施例简要说明不同的地带。地带A沿翼展方向从叶片的根端6延伸至叶片长度的约60%。在此地带中，叶片2受雷击的风险小，因而将被认为受雷击的发生率低并且电流幅值低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有接收器装置的风轮机叶片，所述接收器装置包括能连接至避雷系统的引下线的接收器部件，其中所述接收器部件被绝缘构件封装。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·索加尔德，D·怀特豪斯，R·贝克，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK