CN105500696A - 一种风电叶片叶尖延长方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片叶尖延长方法，通过将叶尖延长段利用结构胶粘接在基础叶片上，以增加叶片长度，从而达到增加发电量的目的，在不破坏基础叶片外形的前提下，本发明通过搭建注胶系统，可将结构胶均匀地布满叶尖延长段与原有叶片的粘接区域，有效地提高了粘接强度，并降低了施工复杂性，减少了施工时间与施工成本。

Description

一种风电叶片叶尖延长方法
技术领域
本发明涉及风力发电领域，更具体涉及一种风电叶片叶尖延长方法。
背景技术
对于在役的风电机组，提高风机的发电量和减少维护成本是提高其经济性的主要途径，在同等风况条件下，提高叶片机组的发电功率是增加风能捕获的有效方式，从空气动力学角度，可以从优化现有叶片的气动效率(如VGs，襟翼，翼刀等)和延长现有叶片的长度来实现增加叶片功率输出。前者受来流风况和叶片气动外形的综合影响，需要对叶片气动流场的三维流动特性准确把握。而风轮输出功率与直径的平方成正比，增加叶片长度是实现风电机组增功的最直接方法。研究表明：在平均风速偏低时，适当增加叶片长度可在保证载荷处于机组安全运行情况下显著提高年发电量，降低度电成本。叶片加长途径包括叶尖加长和叶根加长，其中，从叶片尖端加长具有叶片增重少、安装/维护成本低、可靠性高，是一种具有良好市场前景的增功举措。
叶尖延长技术通过气动设计充分考虑外形连续性、气动效率和噪声等因素获得叶尖延长段外形，进而预制延长段实体，并将延长段与主体叶片相连接。其中，适当的连接技术要求保证连接强度及机组安全运行的同时，还需考虑现场施工复杂性及施工成本。
目前已公开的相关专利均采用破坏原有叶片叶尖，利用腹板或辅助支撑装置连接，如CN102529092、CN102032099等，该连接方式现场施工复杂，甚至需重新拆装原有叶片，大幅增加了施工成本及时间。为此，本发明针对不破坏原有叶片外形前提下提出一种风电叶片叶尖延长方法。
发明内容
针对现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种风电叶片叶尖延长方法，在有效延长叶片长度的前提下，可确保叶片延长段的连接强度，并且不破坏基础基础叶片的胶接方式，并可保证结构胶分布均匀充实。为此本发明通过合理设计叶片延长段结构并搭建注胶系统，提高了注胶过程的可控性和胶接质量的可重复性，减少了依赖于现场施工人员经验的不确定性影响，并降低了施工难度。
本发明为解决其技术问题所采取的技术方案为：
一种风电叶片叶尖延长方法，所述叶尖延长段通过结构胶粘接在基础叶片上，以增加叶片长度，从而达到增加发电量的目的，其特征在于，所述方法包括制作叶尖延长段，制作并安装辅助工装，搭建注胶系统，注胶及后处理四个步骤。
SS1.制作叶尖延长段
根据叶片输出功率增加的目标，在保证基础叶片的整体形状和结构保持不变的前提下，通过气动设计得到所述叶尖延长段的长度、轮廓以及所述叶尖延长段相对于所述基础叶片的空间位置；所述叶尖延长段，包括延长段主体以及位于所述延长段主体一端的延长段连接端，所述延长段连接端为一端开口的中空腔体，所述中空腔体的内轮廓通过将所述基础叶片的叶尖连接段的外形轮廓向外扩展所需结构胶厚度得到，使得所述中空腔体的内轮廓与所述基础叶片的叶尖连接段的外形轮廓形状相适配；所述延长段主体的外表面设有若干吊环，所述延长段连接端沿其周向设有若干注胶孔，所述注胶孔贯通所述延长段连接端的内外侧表面。
本步骤中，叶尖延长段内侧轮廓通过将基础叶片叶尖连接段外形轮廓向外扩展所需结构胶厚度获得，其目的是为后续注胶过程预留结构胶所需空间，以保证结构胶均匀分布在粘接区域，提高胶接强度。
SS2.制作并安装辅助工装
所述辅助工装，安装于基础叶片上，用于吊装拉紧并定位所述叶尖延长段。根据基础叶片外形设计制作所述辅助工装，并在基础叶片上标记所述辅助工装安装位置，进而将所述辅助工装安装于基础叶片上。
本步骤中，利用辅助工装拉紧叶尖延长段，其目的是在后续注胶过程中提供反作用力约束结构胶使其均匀分布在粘接区域。
SS3.搭建注胶系统
所述注胶系统，包括空压机、导气管、储胶罐以及导胶管，所述空压机与所述储胶罐的进气口通过所述导气管连接，所述储胶罐的出胶口与所述叶尖延长段的注胶孔通过所述导胶管相连。
SS4.注胶及后处理
首先，将所述叶尖延长段通过所述吊环吊装在所述辅助工装上，并按设计位置定位叶尖延长段；其次，将所需结构胶注入所述储胶罐，之后使所述空压机上电工作，通过所述导气管给所述储胶罐注入高压空气，进而推动所述储胶罐中的结构胶通过所述导胶管流向所述叶尖延长段和基础叶片间的粘接区域；再次，待结构胶充满并溢出所述叶尖延长段和基础叶片间的粘接区域，关闭所述空压机并停止向所述储胶罐注入高压空气，擦除所述叶尖延长段和基础叶片间粘接区域溢出的结构胶；最后，待结构胶完全固化，拆除所述辅助工装、吊环以及导胶管，并进行填充或打磨等表面处理，使所述叶尖延长段与基础叶片表面光顺过渡。
优选地，所述结构胶选用与基础叶片所用树脂为同一体系的粘接材料。
优选地，步骤SS1中，所述注胶孔可以与所述叶尖延长段一体成型，也可在所述叶尖延长段成型后加工制作。
优选地，步骤SS1中，在所述叶尖延长段的吸力面与压力面均布置有所述注胶孔。
优选地，步骤SS4中，所述辅助工装通过拉紧螺栓连接所述叶尖延长段的吊环。
通过以上技术方案可知，本发明的叶尖延长方法，同现有技术相比具有以下显著的技术优点：在不破坏基础叶片外形的前提下，有效延长了叶片长度，通过搭建注胶系统，可将结构胶均匀地布满叶尖延长段与基础叶片的粘接区域，有效地提高了粘接强度，提高了注胶过程的可控性和胶接质量的可重复性，减少了依赖于现场施工人员经验的不确定性影响，并降低了施工复杂性，减少了施工时间与施工成本。
附图说明
图1利用本发明的叶尖延长段粘接方法延长后的叶片结构示意图；
图2叶尖延长段结构示意图；
图3叶尖延长段粘接的注胶过程示意图。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明的叶尖延长方法，是通过结构胶2将叶尖延长段1粘接在基础叶片3上，以增加叶片长度，达到增加发电量的目的，其特征在于，所述方法包括制作叶尖延长段，制作并安装辅助工装，搭建注胶系统，注胶及后处理四个步骤。
1、制作叶尖延长段
叶尖延长段1如图2所示，包括延长段连接端1.4、延长段主体1.1、吊环1.2以及注胶孔1.3，延长段连接端1.4的内轮廓通过将基础叶片3叶尖连接段外形轮廓向外扩展所需结构胶2厚度得到，延长段主体1.1轮廓通过气动设计得到，吊环安装于1.2延长段外侧1.1，注胶孔1.3处于延长段1的粘接区域，并贯通延长段内侧1.4和延长段外侧1.1，延长段制作采用但不限于传统真空吸注成型方法。
2、制作并安装辅助工装
所述辅助工装4，如图3所示，安装于基础叶片3上，通过拉紧螺栓5吊装拉紧并定位叶尖延长段1。根据基础叶片3外形设计制作辅助工装4，并在基础叶片3上标记辅助工装4安装位置，进而将辅助工装4安装于基础叶片3上。
3、搭建注胶系统
所述注胶系统，如图3所示，包括空压机7、导气管6、储胶罐8以及导胶管9，空压机7与储胶罐8的进气口通过导气管6连接，储胶罐8的出胶口与叶尖延长段1的注胶孔1.3通过导胶管9相连。
4、注胶及后处理
首先，将叶尖延长段1通过吊环1.2和拉紧螺栓5吊装在辅助工装4上，并按设计位置定位叶尖延长段1；其次，将所需结构胶2注入储胶罐8，之后使空压机7上电工作，通过导气管6给储胶罐8注入高压空气，进而推动储胶罐8中的结构胶2通过导胶管9流向叶尖延长段1和基础叶片3间的粘接区域；再次，待结构胶2充满并溢出叶尖延长段1和基础叶片3间的粘接区域，关闭空压机7并停止向储胶罐8注入高压空气，擦除叶尖延长段1和基础叶片3间粘接区域溢出的结构胶2；最后，待结构胶2完全固化，拆除辅助工装4、吊环1.2以及导胶管9，并进行填充或打磨等表面处理，使叶尖延长段1与基础叶片3表面光顺过渡。
以上所述仅为本发明的一个实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的思路和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种风电叶片叶尖延长方法，通过结构胶将叶尖延长段粘接在基础叶片的叶尖连接段上，其特征在于，所述方法包括制作叶尖延长段，制作并安装辅助工装，搭建注胶系统，注胶及后处理四个步骤：
SS1.制作叶尖延长段
根据叶片输出功率增加的目标，在保证基础叶片的整体形状和结构保持不变的前提下，通过气动设计得到所述叶尖延长段的长度、轮廓以及所述叶尖延长段相对于所述基础叶片的空间位置；
所述叶尖延长段，包括延长段主体以及位于所述延长段主体一端的延长段连接端，所述延长段连接端为一端开口的中空腔体，所述中空腔体的内轮廓通过将所述基础叶片的叶尖连接段的外形轮廓向外扩展所需结构胶厚度得到，使得所述中空腔体的内轮廓与所述基础叶片的叶尖连接段的外形轮廓形状相适配；
所述延长段主体的外表面设有若干吊环，所述延长段连接端沿其周向设有若干注胶孔，所述注胶孔贯通所述延长段连接端的内外侧表面。
SS2.制作并安装辅助工装
根据基础叶片的外形轮廓设计制作辅助工装，所述辅助工装在使用时安装于所述基础叶片上，用于吊装拉紧并定位所述叶尖延长段，所述基础叶片上需要标记所述辅助工装的安装位置。
SS3.搭建注胶系统
所述注胶系统，包括空压机、导气管、储胶罐以及导胶管，所述注胶系统在工作时，所述空压机与所述储胶罐的进气口通过所述导气管连接，所述储胶罐的出胶口与所述叶尖延长段粘接区域的各注胶孔通过所述导胶管相连。
SS4.注胶及后处理
首先，将所述叶尖延长段通过所述吊环吊装在所述辅助工装上，按设计位置将所述叶尖延长段定位套装在所述基础叶片的叶尖连接段上，并预留出所述叶尖延长段连接端和基础叶片叶尖连接段之间的粘接区域；
其次，将所需结构胶注入所述储胶罐，之后使所述空压机上电工作，通过所述导气管向所述储胶罐注入高压空气，推动所述储胶罐中的结构胶通过所述导胶管流向所述叶尖延长段和基础叶片间的粘接区域；
再次，待结构胶充满并溢出所述叶尖延长段和基础叶片间的粘接区域，关闭所述空压机并停止向所述储胶罐注入高压空气，擦除所述叶尖延长段和基础叶片间粘接区域溢出的结构胶；
最后，待结构胶完全固化，拆除所述辅助工装、吊环以及导胶管，并进行填充或打磨等表面处理，使所述叶尖延长段与基础叶片外表面光顺过渡。
2.根据权利要求1所述的风电叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述结构胶选用与基础叶片所用树脂为同一体系的粘接材料。
3.根据权利要求1所述的风电叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述注胶孔可以与所述叶尖延长段一体成型，也可在所述叶尖延长段成型后加工制作。
4.根据权利要求1所述的风电叶片叶尖延长方法，其特征在于，在所述叶尖延长段的吸力面与压力面均布置有所述注胶孔。
5.根据权利要求1所述的叶尖延长方法，其特征在于，所述辅助工装通过拉紧螺栓连接所述叶尖延长段的吊环。
6.根据权利要求1所述的风电叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述叶尖延长段制作可采用但不限于传统真空吸注成型方法。
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