风力涡轮机叶片制造技术

风力涡轮机叶片包括齐平安装在叶片吸力侧中的凹槽内的气闸板。气闸板能够从凹槽内的缩回位置驱动至打开位置，在打开位置，气闸板与吸力侧横向或垂直延伸。自动防故障式致动器可连接至气闸板，并配置为在致动器通电时将气闸板保持在缩回位置，以及在致动器断电时将气闸板释放至打开位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主题通常涉及风力涡轮机，尤其涉及风力涡轮机转子叶片，其具有一个或多个气闸板或作为气闸起作用的“扰流器”。
技术介绍
风能被认为是目前可利用的最清洁、最环保的能源之一，与此有关对风力涡轮机的关注渐增。现代风力涡轮机一般包括塔、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片利用公认的翼型原理从风获取动能，并且通过转动能传递该动能以使轴转动，该轴将转子叶片连接至齿轮箱，或者如果未使用齿轮箱则直接连接至发电机。然后发电机将机械能转变为可被调用到公用电网的电能。为了确保风能依然是可行的能源，已经做了努力通过调整风力涡轮机的大小和容量来增加能量输出，包括增加转子叶片的长度和表面积。然而，偏航力的幅度和转子叶片的负载通常是叶片长度以及风速、涡轮机操作状态、叶片硬度和其他变量的函数。这些增加的负载不仅使得转子叶片和其他风力涡轮机部件产生疲劳，而且还会增加转子叶片突发灾难性故障的风险，例如当过量的负载引起叶片的偏斜从而导致塔罢工时。因而，现代风力涡轮机的操作中负载控制是重要的考虑因素。主动变桨距控制系统被广泛使用，通过改变叶片的桨距来控制转子叶片上的负载。许多风力涡轮机上的紧急关闭系统使用主动变桨距控制系统在紧急情况下迅速地顺浆(feather)叶片以降低升力并停止转子。然而，这种类型的关闭系统并不是没有缺陷。例如，在变桨距控制系统断电的情况下，备用电源(例如，蓄电池组)必须保持(充好电的)，并且与发动机一起被安排来顺桨叶片。利用液压变桨距控制系统，断电会导致液压耗损，并且通过弹簧将叶片顺浆到安全位置。然而，液压系统显著地增添了对风力涡轮机的维护成本，移动整个叶片所需的弹簧更大且成本更高。美国专利号4，692，095描述了风力涡轮机叶片，其在叶片的低压面具有主动扰流器，主动扰流器可迅速展开以控制超速情况。扰流器连至电动操作离合器，电动操作离合器正常情况下将扰流器保持在齐平安装位置。在超速情况中，离合器释放绳子，经由弹簧打开扰流器。然而，扰流器克服气流对叶片的力而打开，弹簧必须具有足够的大小和强度以在转子减速时保持扰流器是打开的。同样地，离合器必须具有足够的大小和强度以克服弹簧的力缩回扰流器。因此，该行业将得益于用于风力涡轮机转子叶片的改进型紧急关闭系统。
技术实现思路
本专利技术的方案和优势将在下面的说明中部分描述，或从该说明中显而易见，或可以通过本专利技术的实践而获知。在一个方案中，风力涡轮机转子叶片设置有压力侧，该压力侧在前缘和后缘联接至吸力侧，并且限定了叶片的内腔。一个或多个气闸板齐平地安装在吸力侧中的凹槽内，并且能够从凹槽内的缩回位置致动至打开位置，在打开位置气闸板与吸力侧横向延伸。气闸板具有铰接端和邻近前缘的自由端，以使在打开位置，气闸板被吸力侧上的气流偏置而停留在打开位置。自动防故障式致动器可操作地连接至气闸板，并配置为在致动器通电状态下将气闸板保持在缩回位置。在致动器断电时致动器将气闸板释放至打开位置。在特定实施例中，控制器与致动器通信，并且响应于关闭条件信号(例如来自负载传感器)对致动器去电力以导致气闸板展开。致动器可以配置不同。例如，在一个实施例中，致动器可以是电控弹簧延伸式致动器，其具有弹簧偏置杆，弹簧偏置杆连接至气闸板并且在致动器断电时将气闸板驱动至打开位置。在另一个实施例中，致动器可以包括锁，锁将气闸板固定在缩回位置，并且在锁断断电时释放气闸板。进一步的实施例中，偏置元件可以与气闸板一起配置，以在致动器断电时产生气闸板离开凹槽的初始移动，由此吸力侧上的气流随后将气闸板移动至打开位置。例如，致动器可以包括连接至气闸板的杆，偏置元件包括布置成作用于杆上的弹簧。复位弹簧可以布置成一旦叶片已经减慢或者停止就逆着偏置弹簧将杆复位至气闸板的缩回位置。在另一个实施例中，致动器可以包括锁，锁将气闸板固定在缩回位置，并且在锁断电时释放气闸板，当锁释放时偏置元件作用在气闸板上。例如，偏置元件可以是布置于凹槽内的弹簧，以便在锁释放时直接作用在气闸板的下侧面上。在另一个实施例中，致动器可以包括缆线，缆线连接至气闸板的下侧面并且卷绕在电控离合器上，其中在断电时，离合器释放，而偏置元件将气闸板移出凹槽到达这样的位置:以使吸力侧上的气流随后将气闸板移动至打开位置。在其他实施例中，致动器可以包括连接至杆的电控形状记忆弹簧，杆在形状记忆弹簧断电时将气闸板驱动至打开位置。通过恢复电力，弹簧缩回并且拉伸气闸板至缩回位置。在另一个实施例中，停止弦可以与气闸板一起配置，停止弦独立于致动器来限定气闸板移动至打开位置的范围。本专利技术的主题还包括风力涡轮机叶片的实施例，其包括可垂直展开的气闸板，气闸板具有齐平安装在吸力侧内的顶端。气闸板能够从叶片内腔的缩回位置致动到打开位置，在打开位置，气闸板大致垂直于延伸吸力侧。自动防故障式致动器可连接至气闸板，并配置为在致动器通电时将气闸板保持在缩回位置，以及在致动器断电时释放气闸板并将气闸板移动至打开位置。致动器可以以不同方式配置于可垂直展开的气闸板中。例如，致动器可以是电控形状记忆弹簧致动器，在形状记忆弹簧致动器断电时其将气闸板驱动至打开位置，以及在随后供给电力至形状记忆弹簧致动器时其将气闸板拉回到缩回位置。在可选实施例中，致动器可以包括锁，锁将气闸板固定在缩回位置，并且在锁断电时释放气闸板。致动器可以进一步包括布置成在锁释放时将气闸板移动至打开位置的弹簧。复位驱动装置(例如齿轮驱动器或者任何其他适合的机械、电力或者气动驱动器)可以配置成将气闸板移动至缩回位置。本专利技术还包括风力涡轮机，其具有配置有所述气闸板的一个或多个涡轮机叶片。本专利技术还包括用于关闭风力涡轮机的各种方法实施例，风力涡轮机具有配置有所述气闸板的一个或多个涡轮机叶片。特别的方法包括:通过不同于正常桨距控制关闭的手段，检测要求风力涡轮机的加速或紧急关闭的风力涡轮机的操作条件。在检测该操作条件后，通过去除可连接至每个气闸板的自动防故障式致动器的电力，来展开配置在每个涡轮机叶片上的一个或多个气闸板。自动防故障式致动器配置为在自动防故障式致动器通电时将相应的气闸板相对于涡轮机叶片的吸力侧保持在缩回位置，以及在自动防故障式致动器断电时释放气闸板用于自动展开至打开位置。启动关闭的所检测的操作条件可以是任何一个条件或条件的组合。例如，在一个实施例中，所检测的操作条件可以指示与风力涡轮机可一起配置的安全系统未被启用。安全系统可以经由一个或“多余”的安全链配置，以在转子或发电机超速条件、过度震动、变桨距控制系统故障，或控制器系统故障时开始风力涡轮机的制动。在另一个实施例中，所检测的操作条件可以指示与风力涡轮机可一起配置的变桨距控制系统的缺失或故障，不考虑安全系统的状态。在进一步的实施例中，所检测的操作条件可以是从与风力涡轮机可一起配置的风力涡轮机控制器产生紧急关闭指令(由于任何原因)。风力涡轮机通常配置为给配电网供电。在这种情况下，所检测的操作条件可以指示电网或对电网供电能力的缺失。在展开气闸板之后，该方法可以进一步包括检测涡轮机转子何时停止以及涡轮机叶片是否通过变桨距控制顺浆到空档位置。如果这些条件满足，方法可以进一步包括将叶片顺浆到空档位置并将风力涡轮机置于关闭状态。在关闭状态中，可以向自动防故障式致动器供给电力以缩回气闸板。根据气闸板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机叶片，包括：压力侧和吸力侧，所述压力侧和所述吸力侧在前缘和后缘处联接并且限定了所述风力涡轮机叶片的内腔；气闸板，其齐平安装在所述吸力侧的凹槽内，所述气闸板从所述凹槽内的缩回位置至打开位置是可致动的，在所述打开位置所述气闸板从所述吸力侧横向延伸；所述气闸板具有铰接端和邻近所述前缘的自由端，以使在所述打开位置，所述气闸板被所述吸力侧上的气流偏置而停留在所述打开位置；以及可操作地连接至所述气闸板的自动防故障式致动器，所述致动器配置为在所述致动器通电时将所述气闸板保持在所述缩回位置，以及在所述致动器断电时将所述气闸板释放至所述打开位置。

【技术特征摘要】
2011.10.27 US 13/282,6081.一种风力涡轮机叶片，包括: 压力侧和吸力侧，所述压力侧和所述吸力侧在前缘和后缘处联接并且限定了所述风力涡轮机叶片的内腔； 气闸板，其齐平安装在所述吸力侧的凹槽内，所述气闸板从所述凹槽内的缩回位置至打开位置是可致动的，在所述打开位置所述气闸板从所述吸力侧横向延伸； 所述气闸板具有铰接端和邻近所述前缘的自由端，以使在所述打开位置，所述气闸板被所述吸力侧上的气流偏置而停留在所述打开位置；以及 可操作地连接至所述气闸板的自动防故障式致动器，所述致动器配置为在所述致动器通电时将所述气闸板保持在所述缩回位置，以及在所述致动器断电时将所述气闸板释放至所述打开位置。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，包括邻近所述前缘间隔开的多个所述气闸板。3.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，进一步包括与所述致动器通信的控制器，所述控制器响应关闭条件信号对所述致动器断电以导致所述气闸板展开。4.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中所述致动器包括电控弹簧延伸式致动器，所述弹簧延伸式致动器具有弹簧偏置杆，所述弹簧偏置杆连接至所述气闸板并且在所述致动器断电时将所述气闸板驱动至所述打开位置。5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片，进一步包括弹簧延伸式致动器，所述弹簧延伸式致动器经配置与所述复位驱动装置一起将所述气闸板移动至所述缩回位置。6.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中所述致动器包括锁，所述锁将所述气闸板固定在所述缩回位置，并且在所述锁断电时释放所述气闸板。7.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，进一步包括与所述气闸板一起配置的偏置元件，所述偏置元件在所述致动器断电时产生所述气闸板离开所述凹槽的初始移动，由此所述吸力侧上的气流随后将所述气闸板移动至所述打开位置。8.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片，其中所述致动器包括连接至所述气闸板的杆，所述偏置元件包括经设置以作用于所述杆上的偏置弹簧。9.根据权利要求8所述的风力涡轮机叶片，进一步包括复位弹簧，所述复位弹簧布置成一旦叶片已经减慢或者停止就对抗所述偏置弹簧以将所述杆复位至所述气闸板的所述缩回位置。10.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片，其中所述致动器包括锁，所述锁将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：EL麦克格拉思，RW里奇维，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：