CN106050552A - 一种具有抗屈曲性能的风机叶片及含有其的风力发电机 - Google Patents

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刘伟超
白宏伟
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Abstract

本发明公开了一种具有抗屈曲性能的风机叶片，包括上壳体、下壳体，叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体通过柔性绳索连接限位；所述上、下壳体之间设有多段柔性绳索。本发明还公开了含有上述风机叶片的风力发电机。本发明采用柔性绳索方式将叶片上、下壳体连接限位，可以有效减少叶片壳体向外鼓包变形的屈曲破坏。该结构具有施工简单，重量轻，不影响叶片结构刚度分布，可用于叶片现场维修等优势，适于推广应用。

Description

一种具有抗屈曲性能的风机叶片及含有其的风力发电机
技术领域
本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种具有抗屈曲性能的风机叶片及含有其的风力发电机。
背景技术
在当今世界面临日益突出的能源、气候和环境问题的情况下，风能这种优质的可再生能源备受关注。风机叶片作为风电机组的重要部件，逐步向着大型化方向发展。目前，市场上已经出现长度80m的叶片，随着技术的发展叶片的尺寸将进一步提升。目前主流的风机叶片一般采用“壳体+主梁+腹板”的结构形式，主梁和腹板组成的工字梁结构为主承力部分，蒙皮和芯材组成的壳体在形成气动形面的同时还承担部分弯曲载荷和剪切载荷。叶片壳体为典型的板壳结构，当风载超过壳体承载能力时，该板壳结构将出现屈曲失稳破坏。特别是对于风机叶片后缘区域，由于板壳尺寸较大，极易发生屈曲破坏，因此有必要通过结构设计提升叶片的抗屈曲能力。
目前提升叶片抗屈曲能力的方法主要有如下四种，一.增加蒙皮纤维层和芯材的厚度；二.在屈曲敏感区域安装一个腹板；三.在屈曲敏感区域安装加强筋；四.在不影响气动效率的情况下采用钝尾缘结构。但是这些方法也会造成叶片重量提升、刚度分布变化、制造工艺难度加大等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种重量轻、制造工艺简单的具有抗屈曲性能的风机叶片，可以有效减少叶片壳体向外鼓包变形的屈曲破坏。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种具有抗屈曲性能的风机叶片，包括上壳体、下壳体，叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体通过柔性绳索连接限位；所述上、下壳体之间设有多段柔性绳索。
进一步地，所述叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体上开设多个孔，上、下壳体上对应的两个孔中穿入一根柔性绳索，所述一根柔性绳索的两端通过固定件分别固定在上、下壳体上。
进一步地，所述叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体上开设多个孔，通过一根柔性绳索将上下壳体上的多个孔穿过，所述柔性绳索的两端通过固定件分别固定在壳体上。
进一步地，所述固定件为玻璃钢板，所述柔性绳索的两端固定在玻璃钢板上，所述玻璃钢板位于壳体外部。
进一步地，所述玻璃钢板通过粘结胶粘结在壳体外部。
进一步地，还包括腹板，所述上、下壳体之间的多段柔性绳索与腹板和叶根端面平行。
进一步地，所述柔性绳索采用尼龙或碳纤维绳索。
进一步地，所述叶片屈曲敏感区域靠近叶片后缘。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种叶片具有抗屈曲性能的风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种风力发电机，包含上述的具有抗屈曲性能的风机叶片。
通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
本发明采用柔性绳索方式将叶片上、下壳体连接限位，可以有效减少叶片壳体向外鼓包变形的屈曲破坏。该结构具有施工简单，重量轻，不影响叶片结构刚度分布，可用于叶片现场维修等优势，适于推广应用。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是一种柔性绳索连接结构形式的风机叶片结构示意图；
图2是图1中的柔性绳索连接部分的局部放大剖视图(由叶片后缘看向叶片前缘)；
图3是另一种柔性绳索连接结构形式的风机叶片结构示意图。
具体实施方式
本发明通过对叶片屈曲方式的分析发现，叶片壳体大多发生向外鼓包变形的屈曲破坏。针对该破坏形式，本发明提出了一种新颖的结构形式，将叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体通过柔性绳索连接限位，上、下壳体之间设有多段柔性绳索，可以有效减少叶片壳体向外鼓包变形的屈曲破坏。
具体如图1-2所示，风机叶片包括上壳体1、下壳体2、腹板3，经结构分析确定叶片屈曲敏感区域(图中为靠近叶片后缘)后，在叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体1、2上等距开设多个圆孔，上、下壳体1、2的一组圆孔连线基本与腹板3和叶根端面平行。将一根柔性绳索4通过圆管工装从两个圆孔中穿过，柔性绳索4两端固定在两个玻璃钢圆板5上，玻璃钢圆板5位于壳体外部，柔性绳索4长度与叶片静止状态下两个圆孔之间的直线距离一致。两个玻璃钢圆板5使用粘接胶粘接固定在叶片壳体外部，如图2所示。采用相同施工工艺，完成其他位置的施工，施工完成后的示意图如图1。柔性绳索4采用尼龙、碳纤维等柔性绳索，要求绳索的拉伸延伸率较低。
也可采用一根柔性绳索将上、下壳体1、2上的多个圆孔穿过，柔性绳索4两端使用玻璃钢圆板5固定。玻璃钢圆板5使用粘接胶粘接固定在叶片壳体外部，如图3所示。
上述仅是列举了柔性绳索4采用穿孔方式连接上、下壳体1、2，还可以采用其他多种连接方式，如在壳体内部有挂环等方式，柔性绳索4穿过挂环连接上、下壳体1、2，另外，上述多段柔性绳索4的也可交叉设置，均可达到本发明的抗屈曲目的。
本发明将迎风面和背风面两侧壳体连接，在不影响叶片结构刚度的基础上，可以防止大部分叶片屈曲行为的发生，有效提升叶片的稳定性。
本发明还提供了一种包含上述具有抗屈曲性能的风机叶片的风力发电机，便于叶片现场维修。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有抗屈曲性能的风机叶片，包括上壳体、下壳体，其特征在于，叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体通过柔性绳索连接限位；
所述上、下壳体之间设有多段柔性绳索。
2.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体上开设多个孔，上、下壳体上对应的两个孔中穿入一根柔性绳索，所述一根柔性绳索的两端通过固定件分别固定在上、下壳体上。
3.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述叶片屈曲敏感区域对应的上、下壳体上开设多个孔，通过一根柔性绳索将上下壳体上的多个孔穿过，所述柔性绳索的两端通过固定件分别固定在壳体上。
4.根据权利要求2或3所述的风机叶片，其特征在于，所述固定件为玻璃钢板，所述柔性绳索的两端固定在玻璃钢板上，所述玻璃钢板位于壳体外部。
5.根据权利要求4所述的风机叶片，其特征在于，所述玻璃钢板通过粘结胶粘结在壳体外部。
6.根据权利要求1-3任一项所述的风机叶片，还包括腹板，其特征在于，所述上、下壳体之间的多段柔性绳索与腹板和叶根端面平行。
7.根据权利要求1-3任一项所述风机叶片，其特征在于，所述柔性绳索采用尼龙或碳纤维绳索。
8.根据权利要求1-3任一项所述的风机叶片，其特征在于，所述叶片屈曲敏感区域靠近叶片后缘。
9.一种风力发电机，其特征在于，包含权利要求1-8任一项所述的具有抗屈曲性能的风机叶片。
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