兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、及叶尖的制造方法技术

本发明专利技术提供一种兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、及叶尖的制造方法，属于风电设备技术领域，其中，兆瓦级风电叶片包括：叶片本体，顶端具有用于连接叶尖的安装结构；叶尖，通过所述安装结构可拆卸地连接在所述叶片本体的顶端，所述叶尖全部采用绝缘材料，所述叶尖的厚度在10cm～40cm之间，所述叶尖的顶端采用圆滑过渡；本发明专利技术的兆瓦级风电叶片，在叶尖的顶端不设置接闪器，叶尖全部采用绝缘材料，在叶尖的内部不含有任何导电、半导电物质，并且叶尖的顶端设计为圆滑过渡，从而提高叶尖的绝缘强度，使叶尖在雷电流爬弧过程中，不会出现击穿和滑闪现象，叶尖的防雷保护的可实施性和可靠性均得到较大提高。

【技术实现步骤摘要】
兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、及叶尖的制造方法
本专利技术涉及风电设备
，具体涉及一种兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、以及叶尖的制造方法。
技术介绍
目前，市场应用较广泛的兆瓦级风力发电机组叶片的增效技术包括：气动附件技术和叶片延长技术。其中，叶片延长技术包括：叶根延长技术和叶尖延长技术。叶尖延长增效技术基于传统的动量叶素理论，通过增大风轮扫风面积实现机组增效，具有增效效益显著的特点。目前被广泛应用的方案，是在现有叶片的基础上进行延长，并在进行延长的叶尖上设置防雷系统。具体的，在已有叶片的气动外形上从距离叶尖较近处(例如距离叶尖2m左右)截断，并在截断位置增加新延长的翼型，在新的翼型上设置防雷系统。但是由于叶片越来越长，叶尖翼型绝对厚度越来越小，狭小的空间导致现有的防雷系统存在大量的设计难题以及施工难点，在进行技改施工的过程中存在较大的困难与风险。从而使现有的叶片延长方案的可实施性与可靠性均存在更多的问题及风险，仅仅基于已有条件进行防雷系统的工艺改进，其雷电防护性能较低，在雷暴环境复杂地区极易出现雷击事故。因此，为了解决现有技术的缺陷，有必要提供一种针对叶片延长技术的可靠的防雷保护，并且在一定程度上降低叶片延长难度的定制方案。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的叶片在进行叶尖延长时，设置的叶尖的防雷保护的可实施性较差以及可靠性较低的缺陷，从而提供一种防雷可靠性高的兆瓦级风电叶片。本专利技术还提供一种兆瓦级风电叶片的组装方法、制造方法、以及叶尖的制造方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种兆瓦级风电叶片，包括：叶片本体，具有前缘、后缘、迎风面和背风面，所述叶片本体的顶端具有用于连接叶尖的安装结构；叶尖，通过所述安装结构可拆卸地连接在所述叶片本体的顶端，所述叶尖全部采用绝缘材料，所述叶尖的厚度在10cm～40cm之间，所述叶尖的顶端采用圆滑过渡。作为优选方案，所述叶尖的外壳为采用绝缘复合材料的绝缘蒙皮。作为优选方案，所述叶尖为中空结构。作为优选方案，所述叶尖的内部填充绝缘液体、绝缘固体或者绝缘气体。作为优选方案，所述绝缘气体包括：空气、氮气或七氟异丁腈，所述绝缘液体包括：绝缘油，所述绝缘固体包括：粘接胶、轻木、PET、硅胶或绝缘泡沫。其中，PET俗称涤纶树脂。是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物。作为优选方案，所述叶片本体的安装结构上设置有接闪器，所述接闪器与所述叶片本体内的引下线电连接。作为优选方案，所述叶片本体上在靠近用于连接叶尖的安装结构的区域处设置有接闪器，所述接闪器与所述叶片本体内的引下线电连接。作为优选方案，所述叶尖的厚度在20～40cm之间。作为优选方案，所述叶尖的长度在0.2～5m之间。作为优选方案，所述接闪器具有适于伸入到叶片本体或所述安装结构上的圆柱体，所述圆柱体适于插入到所述叶片本体和所述安装结构内。作为优选方案，所述接闪器采用不锈钢、铝合金、铜或铜合金等导体材料。作为优选方案，所述安装结构包括：插槽和插柱，所述插槽设置在叶尖的根部，所述插柱设置在叶片本体的端部，此时，所述插柱采用绝缘材料，如玻璃钢。作为优选方案，所述接闪器包括用于构成部分所述安装结构的异形结构。所述异形结构为连接在叶片本体的端部的插槽。所述安装结构还包括：插柱，所述插柱设置在叶尖的根部。作为优选方案，所述安装结构还包括：分别设置在叶片本体上和设置在叶尖上的插槽，还包括：连接条，所述连接条的两端分别插设在所述叶片本体的插槽和所述叶尖的插槽内，此时，所述连接条的至少伸入到叶尖内部的部分采用绝缘材料，如玻璃钢。本专利技术还提供一种上述方案中任一项所述的兆瓦级风电叶片中的叶尖的制造方法，包括以下步骤：在叶尖模具内，采用绝缘复合材料，成型具有中空结构的叶尖；将叶尖的外壳内部填充绝缘物质。本专利技术还提供一种上述方案中任一项所述的兆瓦级风电叶片的组装方法，包括以下步骤：提供成型的叶片本体和叶尖；将叶尖和/或叶片本体的安装结构的结合面处设置粘接材料；通过叶尖和叶片本体的安装结构的结合面的贴合进行粘接连接；在叶尖和叶片本体的安装结构的连接处通过包裹绝缘材料进行粘接补强。本专利技术还提供一种上述方案中任一项所述的兆瓦级风电叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：将用于制造叶片本体和叶尖的模具进行组合连接在一起；在叶尖模具内，采用绝缘复合材料成型所述叶尖；在叶片模具内成型所述叶片本体，使所述叶片本体和叶尖在模具内成型为一体。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的风电叶片，具有可拆卸的连接在叶片本体的顶端的叶尖，叶尖整体为绝缘的片状结构，在叶尖的顶端不设置接闪器和引下线，并且将叶尖的顶端设计为圆滑过渡，既没有尖角结构，圆滑过渡可以理解为是从叶片前缘向后缘方向的过渡，也可以是从迎风面向背风面方向的过渡，由于叶尖很薄，且在在叶尖的表面及内部不含有任何导电、半导电物质，因此，叶尖具有足够的绝缘强度，叶尖在雷电流爬弧过程中，不会出现击穿和滑闪现象，叶尖的防雷保护的可实施性和可靠性均得到较大提高。2.本专利技术提供的风电叶片，叶尖的替换截面位置绝对厚度在20-40cm之间具有良好的应用，并且最小不能小于10cm，根据IEC61400-24新版规范要求，越往叶尖区域，叶片遭受雷击损伤的概率越大，针对叶尖的替换截面位置绝对厚度较低(替换截面位置绝对厚度小于40cm)的叶形，很难在叶尖区域增加绝缘来防止内部先导产生。因此，针对该情况，本申请在叶尖雷击风险较大的区域，取消防雷系统，将叶尖顶端设计为弧形，并将叶尖整体设计为不含有任何导电、半导电物质的绝缘结构，以确保叶尖内部不会出现引下通道，可以使雷电流从叶片表面以扫略的形式从叶尖扫略到叶片本体上的接闪器，而不会出现内部击穿情况。3.本专利技术提供的风电叶片，叶尖的内部可以为空心的结构，通过在叶尖的壳体布置足够强度的绝缘复合材料，使绝缘复合材料部分的击穿强度不低于75KV，以增加叶尖的表面绝缘强度，来防止叶片在扫略的过程中不会出现引下通道，使雷电流从叶尖表面以扫略的形式从叶尖扫略到叶片本体的接闪器上，而不会出现内部击穿情况。另外，在叶尖的内部可以考虑增加绝缘物质，可以是绝缘固体、绝缘液体或绝缘气体，其中，绝缘固体包括：粘接胶、轻木、PET、硅胶或绝缘泡沫等轻质绝缘材料，绝缘气体包括：七氟异丁腈、氮气等惰性气体，绝缘液体包括：绝缘油。当叶尖内填充有绝缘气体或绝缘液体的情况下，叶尖壳体为闭合的中空结构，当叶尖内填充为绝缘固体的情况下，叶尖壳体在与叶片本体结合部分可以为开放的结构。通过上述手段，可增加叶尖的绝缘强度，提高确保叶尖内部不会出现引下通道，使雷电流从叶尖表面以扫略的形式从叶尖扫略到叶片本体的接闪器上，而不会出现内部击穿情况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.兆瓦级风电叶片，其特征在于，包括：/n叶片本体(1)，具有前缘(11)、后缘(12)、迎风面(13)和背风面(14)，所述叶片本体(1)的顶端具有用于连接叶尖(2)的安装结构；/n叶尖(2)，通过所述安装结构可拆卸地连接在所述叶片本体(1)的顶端，所述叶尖(2)全部采用绝缘材料，所述叶尖(2)的厚度在10cm～40cm之间，所述叶尖(2)的顶端采用圆滑过渡。/n

【技术特征摘要】
20200701 CN 20201062733701.兆瓦级风电叶片，其特征在于，包括：
叶片本体(1)，具有前缘(11)、后缘(12)、迎风面(13)和背风面(14)，所述叶片本体(1)的顶端具有用于连接叶尖(2)的安装结构；
叶尖(2)，通过所述安装结构可拆卸地连接在所述叶片本体(1)的顶端，所述叶尖(2)全部采用绝缘材料，所述叶尖(2)的厚度在10cm～40cm之间，所述叶尖(2)的顶端采用圆滑过渡。


2.根据权利要求1所述的兆瓦级风电叶片，其特征在于，所述叶尖(2)为中空结构。


3.根据权利要求2所述的兆瓦级风电叶片，其特征在于，所述叶尖(2)的内部填充有绝缘液体、绝缘固体或者绝缘气体。


4.根据权利要求3所述的兆瓦级风电叶片，其特征在于，所述绝缘气体包括：空气、氮气或七氟异丁腈，所述绝缘液体包括：绝缘油，所述绝缘固体包括：粘接胶、轻木、PET、硅胶或绝缘泡沫。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的兆瓦级风电叶片，其特征在于，所述叶片本体的安装结构上设置有接闪器(3)，所述接闪器(3)与所述叶片本体(1)内的引下线(7)电连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：方致阳，李成良，王向东，丁惢，
申请(专利权)人：中材科技风电叶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11