CN102953933B - 盘管式风机发电机叶片及其调节方法 - Google Patents

盘管式风机发电机叶片及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种盘管式风机发电机叶片及其调节方法，该结构包括叶片主体、盘管、连接管、水箱、排注水控制系统等。该结构可以自动调节叶片的总重量，在风速过大时通过给叶片内部的盘管注水来增加叶片的质量，在风速降低到适用范围时通过把盘管内的水抽到水箱来减小叶片的质量，这样使叶片转速近似不变，从而扩大风力发电机经济风速的适用范围，同时可以增加叶片刚度，降低叶片承受外来干扰的能力，提高叶片转动的稳定性。

Description

盘管式风机发电机叶片及其调节方法
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，涉及一种盘管式风力发电机新型叶片结构。
背景技术
风能是一种清洁的可再生能源，是包括我国在内的很多国家积极倡导发展的新能源之一。然而利用风能的一个很大的局限是经济风速范围较窄。一般来说，3～20m/s的风速是目前风力发电机的所能适应的经济风速。风力发电机的启动风速为3～4m/s，切出风速(停机风速)为25m/s左右。当风速低于启动风速时，风力机不能发电；当风速超过切出风速时，风力发电机必须停机。扩大风速使用范围在工程实际中有很大的实际意义。
风力发电机是把风能转化为电能的装置，工作在一定的风速范围之内。在很多情况下，无论风速如何变化，要求风力发电机的转速保持恒定并且不能超过限定值。这就要求风力发电机在风速变大时，降低叶片的能量捕获，减少叶片受到的冲击。叶片的转动动能可以表示为E＝1/2Jω2。式中，E为转动动能，J为转动惯量，ω为叶片的转动角速度。可以看出，当风速过大造成叶片转动动能变大时，通过增加叶片质量来提高转动惯量J的值，可以使叶片的转动角速度ω近似保持不变。
发明内容
本发明的目的在于解决现有上述风力发电机的技术不足，提出一种盘管式风机发电机叶片及其调节方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种盘管式风机发电机叶片，包括叶片主体、盘管、连接管、水箱，以及排注水控制系统所述盘管位于叶片主体的中空部分，连接管将盘管和水箱连接起来，水箱置于塔筒底部，排注水控制系统置于机舱控制柜内。
作为本发明的优选实施例，所述盘管在叶片主体中空的腹板两侧对称布置，且盘管的管壁与腹板直接接触。
作为本发明的优选实施例，所述盘管盘出的圆形在靠近叶根处半径较大，在靠近叶尖处较小，形成沿叶片长度方向逐渐变小的结构。
作为本发明的优选实施例，所述盘管式风机发电机叶片进一步有安装在叶片迎风方向正前方的排注水指示棒。
作为本发明的优选实施例，所述排注水指示棒的上下两端与三个叶片的叶尖均安装光电指示装置。
一种盘管式风机发电机叶片的调节方法，叶片为中空结构，该中空结构内设置有盘管，该盘管通过连接管与水箱连接，连接管设置有由排注水控制系统控制的阀门；当风速超过正常的风速范围时，排注水控制系统启动注水程序，依次为旋转至最顶端的叶片内的盘管注水；当风速小于正常范围时，排注水控制系统启动排水程序，依次从旋转至最低端的叶片内的盘管排水。
作为本发明的优选实施例，在注水程序，当某个叶片旋转至最顶部时，该叶片发出光电信号并由排注水指示棒接收，排注水指示棒将该信号发送给排注水控制系统为该叶片内的盘管注水，依次类推完成所有叶片的注水；在排水程序，当某个叶片旋转至最底部时，该叶片发出光电信号并由排注水指示棒接收，排注水指示棒将该信号发送给排注水控制系统为该叶片内的盘管排水，依次类推完成所有叶片的排水。
本发明在叶片的中空部分设置盘管，该盘管通过连接管与水箱连接，当风速大于风速范围时，通过排注水控制系统为叶片的盘管内注水，增加叶片质量，反之，从盘管内排水，减小叶片质量。如此，本发明可以在风速过大时降低风轮的能量捕获，扩大风力发电机的风速使用范围，同时增强叶片的安全性。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是叶片内盘管的示意图。
图中的标号分别表示：1、叶片主体；2、盘管；3、连接管；4、水箱；5、排注水控制系统；6、排注水指示棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明解释：
参照图1和图2，在叶片主体1的中空部分增加盘管2，盘管2置于中空的腹板两侧，对称布置，直接与腹板接触，所述盘管盘出的圆形在靠近叶根处半径较大，在靠近叶尖处较小，形成沿叶片长度方向逐渐变小的外形结构。盘管2通过连接管3与水箱4连接，水箱4置于塔筒内部的底部，连接管设置水泵和阀门，由排注水控制系统控制。排注水控制系统5置于机舱的控制箱内，负责自动调节水的进出盘管。排注水指示棒6安装在叶片迎风方向的正前方，竖直安装，排注水指示棒6的上下两端分布着上下两个指示点(即光电指示装置)，上指示点指示往哪个叶片的盘管注水，下指示点指示从哪个叶片排水。
当风速在正常的范围内，风力发电机正常运行，盘管2中没有水。当风速超过正常的风速使用范围时，排注水控制系统5启动注水程序，连接管3的阀门打开，水泵运行，把水箱4中的水通过连接管3向上输送。当某一叶片通过最上方位置时，排注水指示棒6获得信号并且反馈给排注水控制系统5，此时水就注给了最上方的叶片的盘管2。随着叶片的旋转，当下一个叶片旋转至最上方位置时，排注水指示棒6重新获得信号并且反馈给排注水控制系统5，此时水就注给了这个叶片的盘管。以此类推。当把三个盘管全部注满水后，工作完成，相关阀门闭合，同时水泵结束运行。这样，叶片的总重量增加，会使叶片的角速度近似不变或不至于升高太大，继续工作在正常范围内，即就是扩大了风速适用范围；同时，叶片总重量的增加同时增强了叶片的刚度和稳定性。当风速减小至正常范围内，排注水控制系统5启动排水程序，阀门打开，水泵运行，当某一叶片通过最下方位置时，排注水指示棒6获得信号并且反馈给排注水控制系统5，处于最下方位置的叶片的盘管内的水被排出。随着叶片的旋转，当下一个叶片通过最下方位置时，那么该叶片的盘管内的水就被排出，当把三个盘管全部抽完水后，完成作业，阀门闭合，同时水泵结束运行，风力发电机处于正常工作范围。

Claims (5)

1.一种盘管式风机发电机叶片，其特征在于：包括叶片主体(1)、盘管(2)、连接管(3)、水箱(4)，以及排注水控制系统(5)所述盘管(2)位于叶片主体(1)的中空部分，连接管(3)将盘管(2)和水箱(4)连接起来，水箱(4)置于塔筒底部，排注水控制系统(5)置于机舱控制柜内；所述盘管(2)在叶片主体中空的腹板两侧对称布置，且盘管的管壁与腹板直接接触；所述盘管盘出的圆形在靠近叶根处半径较大，在靠近叶尖处较小，形成沿叶片长度方向逐渐变小的结构；注水时，依次为旋转至最顶端的叶片内的盘管注水，排水时，依次从旋转至最低端的叶片内的盘管排水。
2.根据权利要求1所述的一种盘管式风机发电机叶片，其特征在于：所述盘管式风机发电机叶片进一步有安装在叶片迎风方向正前方的排注水指示棒(6)。
3.根据权利要求2所述的一种盘管式风机发电机叶片，其特征在于：所述排注水指示棒(6)的上下两端与叶片的叶尖均安装光电指示装置。
4.一种盘管式风机发电机叶片的调节方法，其特征在于：叶片为中空结构，该中空结构内设置有盘管，该盘管通过连接管与水箱连接，连接管设置有由排注水控制系统控制的阀门；当风速超过正常的风速范围时，排注水控制系统启动注水程序，依次为旋转至最顶端的叶片内的盘管注水；当风速小于正常范围时，排注水控制系统启动排水程序，依次从旋转至最低端的叶片内的盘管排水。
5.根据权利要求4所述的盘管式风机发电机叶片的调节方法，其特征在于：在注水程序，当某个叶片旋转至最顶部时，该叶片发出光电信号并由排注水指示棒接收，排注水指示棒将该信号发送给排注水控制系统为该叶片内的盘管注水，依次类推完成所有叶片的注水；在排水程序，当某个叶片旋转至最底部时，该叶片发出光电信号并由排注水指示棒接收，排注水指示棒将该信号发送给排注水控制系统为该叶片内的盘管排水，依次类推完成所有叶片的排水。
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