一种风力涡轮机叶片制造技术

本发明专利技术描述了一种部分变桨距风力涡轮机叶片，其中，叶片的浆距系统用作雷电接收器。由于桨距系统相对大的尺寸，能够分散雷击的影响而不造成损坏，并且不需要通常用于在桨距系统周围或远离桨距系统传导雷电的附加叶片特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种风カ涡轮机叶片，特别是涉及ー种具有雷电传导装置的部分变桨距风カ涡轮机叶片。
技术介绍
桨距系统普遍用于风カ涡轮机叶片，以允许风カ涡轮机的片段相对于叶片处的气流俯仰。桨距系统通常包括中空圆柱结构，该中空圆柱结构具有第一桨距片段和第二桨距片段，以及设于轴承跑道或滚子和多个设于该轴承跑道内的滚珠轴承，该轴承跑道位于第一和第二桨距片段之间的界面处。轴承允许桨距系统的第一桨距片段相对于第二桨距片段旋转。參见图1，现有技术的部分变桨距风カ涡轮机叶片的放大部分总体上用10指示。该叶片包括第一叶片片段12和第二叶片片段14，该第一和第二叶片片段12，14通过设于叶片10的桨距接头处的桨距系统16联接在一起，该桨距系统16位于第一和第二叶片片段12，14邻近末端之间。因此，该第二叶片片段14通过桨距系统16能够相对于第一叶片片段12俯仰。从专利号为EP2031245的欧洲专利可知，部分变桨距风カ涡轮机叶片包括内叶片延伸件片段和外叶片延伸件片段，其中，该外叶片延伸件片段通过桨距系统联接于该内叶片延伸件片段，使得外叶片延伸件片段能够相对于内叶片延伸件片段俯仰。由于桨距系统是风力涡轮机构造的关键部件，保护桨距系统16免受风カ涡轮机叶片10上雷击的破坏性影响的标准程序通常是通过在第一和第二叶片片段12，14上布置雷电接收器，以吸引雷击使其远离桨距系统。公开号为No. 101793240A的中国专利申请公开了一种设置于叶片表面外部的雷电接收器，以及雷电引下导体，该导体由软电线提供，该软电线线路穿过设于叶片根部的桨距系统的内部，远离桨距系统轴承。需要非常小心的是，为了确保雷电不与桨距系统本身接触，通过布置雷电引下导体，使得雷电与桨距系统间隔开。然后，雷电引下导体可连接于风力涡轮机塔架或直接连入地面，以分散雷击。为了确保雷电不接触叶片的结构部分，在专利号为EP2243955的欧洲专利中应用了同样的技术启示，其中，整流罩应用至翼部，并且连接于地面电缆或雷电引下导体，以保护或防护两段式叶片的金属接头。用于部分变桨距转子叶片的进一歩改造，包括在邻近桨距系统的叶片片段中布置雷电接收器，和/或在桨距系统周围设置法拉第笼，以保护包含的部件，同样也为任何雷电引下导体设定路线来避开桨距系统本身。这种方法导致风力涡轮机叶片生产中出现额外步骤，导致了成本、生产耗费等等的増加。本专利技术的目的是提供ー种部分变桨距风カ涡轮机叶片，该叶片不需要这样的结构特征来为桨距系统提供保护，使其不受雷击影响。
技术实现思路
这一目的是通过ー种部分变桨距风カ涡轮机叶片来实现的，该叶片包括内叶片延伸件片段、外叶片片段和桨距系统，所述外叶片片段通过所述桨距系统联接于所述内叶片延伸件片段，使得所述外叶片片段能够相对于所述内叶片延伸件片段俯仰，其中，所述桨距系统包括至少ー个导电元件，并且其中，所述部分变桨距叶片包括联接于所述桨距系统的雷电引下导体，并且其中，所述桨距系统的所述至少一个导电元件在所述桨距系统的外表面设置为雷击直接可见的，因此用作所述部分变桨距风カ涡轮机叶片的雷电接收器。“直接可见的”理解为，导电元件的电导率高于叶片周围部分的电导率。在优选的实施例中，这相当于具有眼睛也可见的导电元件。通过设置对雷击直接可见的桨距系统的导电元件，一方面的理解是，导电元件具有接闪点。该接闪点会吸引雷击。更优选地，所述桨距系统的至少ー个导电元件在所述桨距系统的外表面具有接闪 点。一个实施例中，叶片片段用相对弱的导体制作，例如玻璃纤维，并且导电元件用铝制作。这种实施例中，导电元件对雷击明显可见，并且导电元件会吸引雷击。另ー个实施例中，导电元件用钢铁制作，叶片片段用电导率高于玻璃纤维的碳材料制作。同样，导电元件对雷击可见。另ー个实施例中，导电元件用涂层涂覆，该涂层类似于叶片片段的涂层或表面。该涂层可穿孔，使得部分导电元件对雷击直接可见。另ー个实施例中，制备导电元件，使得桨距系统中的导电元件表面的电导率高于叶片的电导率。因此，导电元件对雷击直接可见。因此，桨距系统本身是雷电接收器，该接收器不需要为桨距系统提供保护使其免受雷击影响的结构特征。根据ー种可选择的实施方式，提供ー种部分变桨距风カ涡轮机叶片，该叶片包括内叶片延伸件片段，外叶片片段和桨距系统，所述外叶片片段通过所述桨距系统联接于所述内叶片延伸件片段，使得所述外叶片片段能够相对于所述内叶片延伸件片段俯仰，其中，所述桨距系统包括至少ー个导电元件，并且其中，所述部分变桨距叶片包括联接于所述桨距系统的雷电引下导体，所述桨距系统用作所述部分变桨距风カ涡轮机叶片的雷电接收器。通过将桨距系统本身用作雷电导体，并且将雷电引下导体直接连接于桨距系统，不再需要在部分变桨距叶片的桨距接头周围设置単独的雷电接收器。这提供了更简化的部分变桨距叶片的结构，该结构不需要在桨距系统附近设置相对复杂的保护元件和线路。随后可设置雷电引下导体，联接于任何合适的设于风カ涡轮机塔架结构中的导电元件，用于接收和分散雷击。优选地，所述导电元件是桨距系统的静止部分中的一部分。可以理解的是，桨距系统的静止部分是不俯仰部分。通常，相对于内叶片延伸件片段静止。因此，雷击可非常容易地并且沿最短线路被转移至雷电引下导体。优选地，雷电引下导体包括设于内叶片延伸件片段的第一雷电导体和设于外叶片片段的第二雷电导体，每个第一雷电导体和第二雷电导体均连接至桨距系统。因此，雷击可从外叶片片段经由第二雷电导体，穿过桨距系统，传导至内叶片延伸件片段中的第一雷电导体，用于进一歩分散。优选地，桨距系统具有桨距系统的内桨距片段和外桨距片段，其中，内桨距片段和外桨距片段导电地连接。可推断得出的是，需要建立用于传导电流，能量密度和电荷的连接。优选地，桨距系统是大体上圆形的桨距系统，其直径至少为2米。进ー步优选地，桨距系统直径约为2. 4米。由于桨距系统尺寸増加，这允许桨距系统更有效地用作雷电接收器，在沿着风カ 涡轮机叶片的长度方向的某一点处设置的巨大的导电材料。桨距系统增加的尺寸允许桨距系统的元件有效地传导所需要的电流、能量密度和电荷。优选地，所述至少一个导电元件围绕所述桨距系统的外圆周表面设置，其中，所述桨距系统的外圆周表面的面积至少为O. 5平方米。相对大的暴露表面积提供良好的接触点，以接收和吸收雷击。暴露面积用公式Area (面积)=2 π rh计算(r是桨距系统半径，h是桨距系统暴露片段的高度)。对于直径约2. 4米的桨距系统，具有的暴露片段宽度约为10厘米，暴露面积约为O. 75m2。由于桨距系统具有这种级别的暴露面积，接收面积对雷击是可见的，并且增加雷电攻击暴露面积的可能性。进ー步，随着面积的旋转，该面积的一部分也将在不同的旋转角度暴露。优选地，所述桨距系统包括多个设于至少ー个桨距系统跑道中的轴承，其中，选择所述轴承和所述跑道表面之间的表面接触面积，以引导雷击穿过桨距系统，而不损坏桨距系统部件。该选择可通过关于导电材料和连接的常识或通过咨询雷电保护的标准參考文献而完成。參考文献包括国际电エ委员会(IEC)标准。见以下。因此，根据当前IEC标准对于一段时间内雷击的特定预期，可选择轴承和所述跑道表面之间的接触面积，以传导< 200kA的电流。该标准可随时间而变化，并且本领域的技术人员可选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.22 DK PA201170133;2012.03.20 DK PA201270121.部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其包括内叶片延伸件片段(12，22)，外叶片片段(14，24)和桨距系统(16，26)，所述外叶片片段(14，24)通过所述桨距系统(16，26)联接于所述内叶片延伸件片段(12，22)，使得所述外叶片片段(14，24)能够相对于所述内叶片延伸件片段(12，22)俯仰，其中，所述桨距系统(16，26)包括至少ー个导电元件，并且其中，所述部分变桨距叶片(10，20)包括联接于所述桨距系统的雷电引下导体(28，30)，并且其中，所述桨距系统(16，26)的所述至少一个导电元件在所述桨距系统(16，26)的外表面(27)设置对雷击(35)直接可见的，因此用作所述部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)的雷电接收器。2.如权利要求I所述的部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其特征在于，所述导电元件是所述桨距系统(16，26)的静止部分的一部分。3.如权利要求I或2所述的部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其特征在于，雷电引下导体(28，30)包括设于内叶片延伸件片段(12，22)的第一雷电导体(28)和设于外叶片片段(14，24)的第二雷电导体(30)，每个第一和第二雷电导体(28，30)连接至所述桨距系统(16，26)。4.如以上任ー权利要求所述的部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其特征在于，所述桨距系统(16，26)具有桨距系统(16，26)的内桨距片段(26a)和外桨距片段(26b)，其中，内和外桨距片段(26a，26b)导电地连接。5.如以上任ー权利要求所述的部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其特征在于，所述桨距系统(16，26)为直径至少2米的大体圆形的桨距系统(16，26)。6.如以上任ー权利要求所述的部分变桨距风カ涡轮机叶片(10，20)，其特征在干，所述至少一个导电元件绕所述桨距系统(16，26)的外圆周表面设置，其中，所述桨距系统(16,26)的外圆周表面的面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·格雷伯，
申请(专利权)人：远景能源丹麦有限公司，
类型：发明
国别省市：