CN102518569A - 风力发电机用叶片和具有其的风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机用叶片，具有主叶片段，还包括附加叶片段，所述附加叶片段可拆卸地连接在所述主叶片段的第一叶根部。本发明提供的风力发电机用叶片能够适用于高风速风场和低风速风场，扩大了叶片使用风区的范围，附加叶片段的叶根既可以是打孔叶根也可以是预埋叶根，连接螺栓的个数也不受限制，叶根与整机连接的适配性更好。并且，当需要改变叶片整体的长度时只需重新设计和制作用于生产附加叶片段的模具，主叶片段的模具可以使用现有的模具，节省了生产成本。此外，主叶片段与附加叶片段的制造和运输互不干涉可以分别制造分别运输，即使同时运输也不会占用过多的面积，而且在装车和卸车的搬运工程中也不会耗费太多的人力。

Description

风力发电机用叶片和具有其的风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机用叶片。此外，本发明还涉及一种具有上述风力发电机用叶片的风力发电机。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。风能的蕴量巨大，据统计，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能约为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能很早就被人们所利用，例如通过风车来抽水、磨面等，逐渐地，人们开始关注如何利用风能来发电。

二十世纪三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制出了一些小型风力发电装置。这些小型风力发电机广泛地被应用在多风的海岛和偏僻的乡村，它们的发电成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，这些小型风力发电机当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。到了1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成了200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75％送入电网，其余供给附近的一所学校用。1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米，叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力，风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦。

我国在风力发电事业上也一直没有停下脚步，并且已经取得了一定的成绩，特别是在“十五”期间，我国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月，我国风电装机总量已经达到700万千瓦，占我国发电总装机容量的1％，位居世界第五。然而随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国的风力发电事业也面临着一些新的挑战。例如在我国风力发电事业的起步阶段，当时我国的高风速风场资源比较丰富，各种设备的研制大多都是针对高风速风场的，其中最具代表性的就是风力发电机使用的叶片。针对高风速风场设计的叶片长度不需要很长，配合高风速的风就能够获得较高的发电效率。

但是如今我国的高风速风场资源已经逐渐变得稀少，低风速风场资源日益丰富，于是风力发电领域的技术人员开始将工作重心转向低风速风场发电，之前用于高风速风场的设备也已经有相当一部分被转用在低风速风场，但是由于低风速风场与高风速风场存在着较大的差异，这样做之后实际取得的效果并不能令人满意。还是以风力发电机使用的叶片为例，用于高风速风场的叶片长度有限，在低风速风场中使用无法保证风能的充分利用，发电效率较低。

于是风力发电领域的技术人员开始对叶片的形状和结构进行改进，以使其适应低风速风场，主要的作法就是加长叶片的长度，使得用于低风速风场的叶片相比用于高风速风场的叶片在扫风面积上有了很大程度的增加，而且由于叶片的长度需要根据实际情况来设计确定，针对不同的叶片在制造时都要重新制备模具加大了生产成本，而且大体积的叶片也会给运输造成不便。

为了解决大体积叶片运输不便的问题，风力发电领域的技术人员已经做出了一定的改进，例如申请号为200920150976.1的实用新型专利公开了一种用于风力发电机的分段叶片，该分段叶片如图1所示，包括两部分叶片主体1和2，在运输时主体1和2不连接，这样能够减少分段叶片的占地面积，只需使用较短的车辆即可运输；到达工作现场后，二者通过连接体3连接为一体装配到风力发电机上。

但是这种分段叶片每一种规格只适用于一种场合，需要根据不同的情况设计不同的尺寸规格，适配性较差，并且每改变一次尺寸规格都要重新设计相应的模具，而设计制作一套新的模具花费非常高，将会较大幅度地增加分段叶片的生产成本。目前的风力发电技术领域需要一种在能够满足方便运输的同时具有更好的适配性，生产成本更低的风力发电机用叶片。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机用叶片，该风力发电机用叶片在方便运输的同时具有更好的适配性和更低的生产成本。本发明的另一目的是提供一种具有上述风力发电机用叶片的风力发电机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机用叶片，具有主叶片段，还包括附加叶片段，所述附加叶片段可拆卸地连接在所述主叶片段的第一叶根部。

优选地，在所述第一叶根部设置有第一螺栓套，在所述附加叶片段的叶尖部设置有与所述第一螺栓套配合的螺栓。

优选地，在所述第一叶根部和所述附加叶片段的叶尖部设置有用于可拆卸连接所述主叶片段和所述附加叶片段的法兰盘。

优选地，所述附加叶片段上与所述叶尖部相对的一端为第二叶根部，所述第二叶根部设置有第二螺栓套或者连接孔。

优选地，所述主叶片段的材质为玻璃钢、碳纤维或者铝合金。

优选地，所述附加叶片段的材质为玻璃钢、铝合金或者碳纤维。

本发明还提供了一种具有上述风力发电机用叶片的风力发电机。

本发明提供的风力发电机用叶片在现有主叶片段的基础上增加了可拆卸安装在主叶片段的第一叶根部上的附加叶片段，在用于高风速风场时可以只使用主叶片段，在用于低风速风场时可以将附加叶片段连接在主叶片段上，以实现本发明的风力发电机用叶片在高风速风场和低风速风场的应用，扩大了叶片使用风区的范围；并且，当需要改变叶片整体的长度时，只需对附加叶片段进行设计，重新设计和制作用于生产附加叶片段的模具，主叶片段的模具可以延续使用现有的模具，无需单独设计制造用于生产主叶片段的模具，这样就节省了生产成本；此外，由于主叶片段与附加叶片段的连接是可拆卸的，二者的制造和运输互不干涉，可以分别制造分别运输，即使同时运输也不会占用过多的面积，而且在装车和卸车的搬运工程中也不会耗费太多的人力。

附图说明

图1为现有技术中的分段叶片结构示意图；

图2为本发明的风力发电机用叶片的结构示意图；

图3为图2中I处放大图；

图4为64孔附件叶片段的第二叶根部的结构示意图；

图5为92孔附件叶片段的第二叶根部的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种风力发电机用叶片，该风力发电机用叶片在方便运输的同时具有更好的适配性和更低的生产成本。本发明的另一核心是提供一种具有上述风力发电机用叶片的风力发电机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2所示的本发明风力发电机用叶片的一种实施方式的结构图。

从图2中可以看出，该种实施方式以现有的主叶片段10为基础，将附加叶片段30连接在主叶片段10的第一叶根部11，为了使整个叶片在运输过程中不占用过多的面积，主叶片段10和附加叶片段30之间的连接采用可拆卸的连接方式。

按照上述风力发电机用叶片的具体实施方式，在将风力发电机用叶片用于高风速风场时可以只使用主叶片段10，在用于低风速风场时可以将附加叶片段30连接在主叶片段10上，这样就实现了风力发电机用叶片在高风速风场和低风速风场的应用，拓宽了风力发电机用叶片的风场适用范围。并且，当需要改变叶片整体的长度时，只需对附加叶片段30按照实际需要进行设计，重新设计和制作用于生产附加叶片段30的模具，主叶片段10的模具可以延续使用现有的模具，无需单独设计制造用于生产主叶片段10的模具，从而达到节省生产成本的目的；此外，由于主叶片段10与附加叶片段30的连接是可拆卸的，二者的制造和运输互不干涉，可以分别制造分别运输，即使同时运输也不会占用过多的面积，而且在装车和卸车的搬运工程中也不会耗费太多的人力。

下面参照图3具体说明主叶片段10和附加叶片段30的连接结构。

如图3所示，在主叶片段10的第一叶根部11采用预埋的方式设置有第一螺栓套13，在附加叶片段30的叶尖部31设置有与第一螺栓套13配合的螺栓33，主叶片段10与附加叶片段30通过第一螺栓套13与螺栓33的配合而可拆卸地连接为一个整体安装在风力发电机上。除了图3示出的连接方式外，主叶片段10与附加叶片段30的连接还可以按照一种未在图中示出的方式完成，即在主叶片段10的第一叶根部11和附加叶片段30的叶尖部31设置法兰盘，通过将两个法兰盘对齐后用螺栓紧固来完成主叶片段10与附加叶片段30的可拆卸连接。

除了主叶片段10与附加叶片段30的连接结构，从图3中还可以看出，在附加叶片段30上与叶尖部31相对的一端形成第二叶根部35，可以在该第二叶根部35上预埋第二螺栓套37，或者在第二叶根部35上打孔设置图4和图5所示的连接孔39，至于螺栓套37和连接孔39的个数可以不受限制，在实际生产中只需根据整机机组的要求进行设计即可，例如现有的2.5MW的叶根与整机机组的连接，即可以采用图4所示的64孔的连接设计，也可以采用图5所示的92孔的连接设计。

风力发电机用叶片的设计除了根据实际需要设定适宜的长度外，还要根据不同的情况对风力发电机用叶片进行载荷计算，并根据计算结果对已经确定形状和长度的风力发电机用叶片进行铺层优化，以满足风力发电机用叶片的载荷要求。

至于风力发电机用叶片的材质，通常采用玻璃钢、碳纤维或者铝合金等其它可用于制造叶片的材料，对于一些个别情况还可以使用航空航天材料。具体到主叶片段10和附加叶片段30，二者在材质的选用上并不存在相互的限制，二者既可以使用相同的材质也可以使用不同的材质，只要满足实际应用场合的要求即可。

除了上述的风力发电机用叶片外，本发明还提供了一种具有上述风力发电机用叶片的风力发电机。当该风力发电机被应用在低风速风场环境中时，可以仅将主叶片段10和附加叶片段30组装为一个整体安装在该风力发电机上使用，当该风力发电机被应用在高风速风场环境中时，就可以将附加叶片段30从主叶片段10上拆下，将主叶片段10单独安装在风力发电机上使用。至于该风力发电机的结构以及风力发电机用叶片在其上的安装结构均可以参考该技术领域的现有技术，本文不再对此进行赘述。

以上对本发明所提供的风力发电机用叶片和具有该风力发电机用叶片的风力发电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种风力发电机用叶片，具有主叶片段(10)，其特征在于，还包括附加叶片段(30)，所述附加叶片段(30)可拆卸地连接在所述主叶片段(10)的第一叶根部(11)。

2.如权利要求1所述的风力发电机用叶片，其特征在于，在所述第一叶根部(11)设置有第一螺栓套(13)，在所述附加叶片段(30)的叶尖部(31)设置有与所述第一螺栓套(13)配合的螺栓(33)。

3.如权利要求1所述的风力发电机用叶片，其特征在于，在所述第一叶根部(11)和所述附加叶片段(30)的叶尖部(31)设置有用于可拆卸连接所述主叶片段(10)和所述附加叶片段(30)的法兰盘。

4.如权利要求1至3中任一项所述的风力发电机用叶片，其特征在于，所述附加叶片段(30)上与所述叶尖部(31)相对的一端为第二叶根部(35)，所述第二叶根部(35)设置有第二螺栓套(37)或者连接孔(39)。

5.如权利要求4所述的风力发电机用叶片，其特征在于，所述主叶片段(10)的材质为玻璃钢、碳纤维或者铝合金。

6.如权利要求4所述的风力发电机用叶片，其特征在于，所述附加叶片段(30)的材质为玻璃钢、铝合金或者碳纤维。

7.一种风力发电机，具有风力发电机用叶片，其特征在于，所述风力发电机用叶片为权利要求1至6中任一项所述的风力发电机用叶片。

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