叶片及风力发电机组制造技术

本发明专利技术提供一种叶片及风力发电机组。所述叶片包括：吸力面壳体和压力面壳体；腹板，沿着所述叶片的展向支撑在所述吸力面壳体与所述压力面壳体之间，将所述叶片内腔分为位于前缘侧的前腔和位于后缘侧的后腔；气囊，设置在所述前腔和所述后腔中的至少一个中，所述气囊中充有气体并与所述前腔或所述后腔的内表面贴合。根据本发明专利技术，可同时提高叶片在低阶模态下和高阶模态下的结构阻尼，可降低叶片冲击和疲劳载荷以及叶片失速颤振或弯扭耦合颤振。劳载荷以及叶片失速颤振或弯扭耦合颤振。劳载荷以及叶片失速颤振或弯扭耦合颤振。

【技术实现步骤摘要】
叶片及风力发电机组


[0001]本专利技术涉及风力发电
，更具体地讲，本专利技术涉及一种叶片及风力发电机组。

技术介绍

[0002]风力发电机组的叶片的结构阻尼比通常在0.1％
‑
0.7％左右，叶片在风载的作用下，由于其自身结构阻尼的不足，叶片
‑
叶轮系统容易发生失速、弯扭耦合颤振等现象。
[0003]在现有技术中，可通过动力吸振器、油液减振装置和压电装置对叶片进行减振。然而，动力吸振器只能对叶片的某个频率进行减振，不能整体提高叶片的结构阻尼。油液减振装置由于结构复杂，不适合在狭小的叶片空腔中安装，且容易引发漏油和滑块卡死等故障，降低了系统的可靠性。虽然压电装置中的压电材料可以通过电流，在结构内部产生应变，增加叶片阻尼，但是系统会耗费电能且压电装置寿命较短，另外，还需额外增加控制器，导致成本较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能够同时提高低阶模态下和高阶模态下的结构阻尼的叶片及风力发电机组。
[0005]本专利技术的另一目的在于有效降低叶片冲击和疲劳载荷的叶片及风力发电机组。
[0006]本专利技术的另一目的在于有效降低叶片失速颤振或弯扭耦合颤振的叶片及风力发电机组。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供一种叶片，所述叶片包括：吸力面壳体和压力面壳体；腹板，沿着所述叶片的展向支撑在所述吸力面壳体与所述压力面壳体之间，将所述叶片内腔分为位于前缘侧的前腔和位于后缘侧的后腔；气囊，设置在所述前腔和所述后腔中的至少一个中，所述气囊中充有气体并与所述前腔或所述后腔的内表面贴合。通过在前腔和后腔中的至少一个中设置气囊，当叶片发生变形时，气囊与叶片表面之间发生相对剪切运动，在气囊的内部气压的作用下，气囊与叶片表面之间的摩擦力较大，可增加叶片自身的结构阻尼。因此，根据本专利技术的叶片可同时提高叶片在低阶模态下和高阶模态下的结构阻尼，可降低叶片冲击和疲劳载荷以及叶片失速颤振或弯扭耦合颤振。
[0008]可选地，所述气囊包括空心孔，所述空心孔穿透所述气囊。通过在气囊中设置穿透气囊的空心孔使气囊具有中空结构，当叶片发生变形时，气囊可更容易变形，因此气囊可更加紧贴前腔或后腔的内表面，增大与其的摩擦面积，进一步增大结构阻尼。
[0009]可选地，所述叶片包括多个前腔挡板，所述多个前腔挡板在所述前腔中支撑在所述吸力面壳体与所述压力面壳体之间，所述多个前腔挡板沿所述叶片的展向彼此分开以将所述前腔分成多个前腔子空间。
[0010]可选地，所述气囊包括多个前腔气囊，所述多个前腔子空间中的每个中设置有至少一个所述前腔气囊。根据本专利技术，通过将前腔分割成多个前腔子空间，并在每个前腔子空
间中设置至少一个前腔气囊，可更容易根据每个前腔子空间的形状来设计前腔气囊的形状，以使前腔气囊更好地与前腔子空间的壁面贴合，从而进一步增大叶片自身的结构阻尼。
[0011]可选地，所述多个前腔子空间中的每个中设置有彼此贴合的至少两个所述前腔气囊，至少两个所述前腔气囊的形状彼此不同。因此，可根据前腔子空间在弦向上的形状变化来设计至少两个前腔气囊的形状以提高前腔气囊与前腔子空间的内表面的接触面积。另外，形状彼此不同的至少两个前腔气囊之间可彼此贴合，从而在叶片发生变形时，前腔气囊除了与叶片的内表面摩擦之外，彼此贴合的前腔气囊之间也可相互摩擦，以摩擦热的方式释放振动能量，从而提高叶片的结构阻尼。
[0012]可选地，每个所述前腔挡板包括在所述叶片的弦向上彼此分开的至少两个前腔挡板分部，每个前腔挡板分部在所述叶片的弦向上的宽度为该位置所述叶片的弦长的1/20
‑
1/5。在所述叶片的展向上彼此相邻的所述前腔气囊穿过前腔挡板分部之间的空间彼此贴合。从而，在不显著增大叶片重量的情况下增大展向上彼此相邻的气囊之间的贴合面积，提高叶片的结构阻尼。如果每个前腔挡板分部在叶片的弦向上的宽度大于该位置叶片的弦长的1/5，则前腔挡板分部之间的空间可能过小导致叶片的展向上相邻的前腔气囊之间的贴合面积过小，另外，前腔挡板的重量会过重导致增大叶片重量。
[0013]可选地，所述叶片包括多个后腔挡板，所述多个后腔挡板在所述后腔中支撑在所述吸力面壳体与所述压力面壳体之间，所述多个后腔挡板沿所述叶片的展向彼此分开以将所述后腔分成多个后腔子空间。
[0014]可选地，所述气囊包括多个后腔气囊，所述多个后腔子空间中的每个中设置有至少一个后腔气囊。根据本专利技术，通过将后腔分割成多个后腔子空间，并在每个后腔子空间中设置至少一个后腔气囊，可更容易根据每个后腔子空间的形状来设计后腔气囊的形状，以使后腔气囊更好地与后腔子空间的壁面贴合，从而进一步增大叶片自身的结构阻尼。
[0015]可选地，所述多个后腔子空间中的每个中设置有彼此贴合的至少两个所述后腔气囊，至少两个所述后腔气囊的形状彼此不同。因此，可根据后腔子空间在弦向上的形状变化来设计至少两个后腔气囊的形状以提高后腔气囊与后腔子空间的内表面的接触面积。另外，形状彼此不同的至少两个后腔气囊之间可彼此贴合，从而在叶片发生变形时，后腔气囊除了与叶片的内表面摩擦之外，彼此贴合的后腔气囊之间也可相互摩擦，以摩擦热的方式释放振动能量，从而提高叶片的结构阻尼。
[0016]可选地，每个所述后腔挡板包括在所述叶片的弦向上彼此分开的至少两个后腔挡板分部，每个后腔挡板分部在所述叶片的弦向上的宽度为该位置所述叶片的弦长的1/20
‑
1/5。在所述叶片的展向上彼此相邻的所述后腔气囊穿过后腔挡板分部之间的空间彼此贴合。从而，在不显著增大叶片重量的情况下增大展向上彼此相邻的气囊之间的贴合面积，提高叶片的结构阻尼。如果每个后腔挡板分部在叶片的弦向上的宽度大于该位置叶片的弦长的1/5，则后腔挡板分部之间的空间可能过小导致叶片的展向上相邻的后腔气囊之间的贴合面积过小，另外，后腔挡板的重量会过重导致增大叶片重量。
[0017]可选地，所述前腔气囊和所述后腔气囊在所述叶片的展向上分布在距离所述叶片的叶根三分之一至五分之四的范围内。这是因为叶片在靠近叶根处变形很小，没必要设置气囊，而靠近叶尖位置，叶片内腔很小，设置气囊的空间不够。
[0018]可选地，所述多个前腔子空间中的每个中设置有一个前腔气囊，所述前腔气囊具
有椭圆体形状，所述椭圆体形状的中部的弦向截面的面积最大，朝所述叶片的叶根和叶尖方向，所述椭圆体的弦向截面的面积逐渐减小。所述多个后腔子空间中的每个中设置有两个后腔气囊，所述两个后腔气囊中的靠近所述腹板的后腔气囊具有截头圆锥体形状或圆柱形形状，所述两个后腔气囊中的靠近所述叶片的后缘的后腔气囊具有三棱柱形状或圆柱形形状。通过设置具有以上形状的前腔气囊和后腔气囊，可增大气囊与前腔或后腔的内表面的接触面积，从而增大叶片自身的结构阻尼。
[0019]可选地，所述气囊的表面上设置有突起。当气囊的表面上设置有突起时，可增大气囊与叶片的内壁面之间的摩擦力，增大气囊与腹板的摩擦力并增大彼此贴合的相邻气囊之间的摩擦力，从而可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片，其特征在于，所述叶片包括：吸力面壳体(11)和压力面壳体(12)；腹板(13)，沿着所述叶片的展向支撑在所述吸力面壳体(11)与所述压力面壳体(12)之间，将所述叶片内腔分为位于前缘侧的前腔(14)和位于后缘侧的后腔(15)；气囊(20)，设置在所述前腔(14)和所述后腔(15)中的至少一个中，所述气囊(20)中充有气体并与所述前腔(14)或所述后腔(15)的内表面贴合。2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述气囊(20)包括空心孔(20a)，所述空心孔(20a)穿透所述气囊(20)。3.根据权利要求1或2所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括多个前腔挡板(31)，所述多个前腔挡板(31)在所述前腔(14)中支撑在所述吸力面壳体(11)与所述压力面壳体(12)之间，所述多个前腔挡板(31)沿所述叶片的展向彼此分开以将所述前腔(14)分成多个前腔子空间(14a)。4.根据权利要求3所述的叶片，其特征在于，所述气囊(20)包括多个前腔气囊(21)，所述多个前腔子空间(14a)中的每个中设置有至少一个所述前腔气囊(21)。5.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述多个前腔子空间(14a)中的每个中设置有彼此贴合的至少两个所述前腔气囊(21)，至少两个所述前腔气囊(21)的形状彼此不同。6.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于，每个所述前腔挡板(31)包括在所述叶片的弦向上彼此分开的至少两个前腔挡板分部，每个前腔挡板分部在所述叶片的弦向上的宽度为该位置所述叶片的弦长的1/20
‑
1/5，在所述叶片的展向上彼此相邻的所述前腔气囊(21)穿过前腔挡板分部之间的空间彼此贴合。7.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括多个后腔挡板(32)，所述多个后腔挡板(32)在所述后腔(15)中支撑在所述吸力面壳体(11)与所述压力面壳体(12)之间，所述多个后腔挡板(32)沿所述叶片的展向彼此分开以将所述后腔(15)分成多个后腔子空间(15a)。8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于，所述气囊(20)包括多个后腔气囊(22、23)，所述多个后腔子空间(15a)中的每个中设置有至少一个后腔气囊(22、23)。9.根据权利要求8所述的叶片，其特征在于，所述多个后腔子空间(15a)中的每个中设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟恩地，周经纬，高杨，
申请(专利权)人：江苏金风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：