CN106438225A - 风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺 - Google Patents

风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺 Download PDF

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张建伟
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张瑞恩
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Abstract

本发明提供了一种风力发电机叶片避雷装置，其包括风机叶片，设于风机叶片上的接闪器，套装在风机叶片叶尖部且与接闪器导电联接的金属防护套，所述金属防护套为丝网结构，在金属防护套上设有避雷针，避雷针由针体和针帽组成，针帽置于金属防护套丝网下部，针体穿置于丝网上部。结合该风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，本发明有效解决了金属防护套的自重大问题，安全性好，保证了风机的正常运行和工作效率，并且防雷效果好，能够实现批量化的安装使用，摆脱了现有技术中的使用局限。

Description

风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺
技术领域
本发明涉及一种风力发电机叶片防雷装置，特别涉及一种风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺。
背景技术
由于风力发电机大多设置在空旷高地，风机叶片受雷击影响较大，特别是叶片的叶尖部，在实际使用中损毁情况尤为严重，所以目前无论是使用方还是设计方均对风力发电机叶片的避雷问题越来越重视。在有关技术资料和文献中也出现了很多在叶片叶尖部加装防护套的技术方案，比如在专利文献中就公开了一种实用新型名称为风力发电机叶片叶尖防雷装置，专利号为201521069300.1，该设计虽然结构合理，安装牢固，能够对叶片的叶尖部起到良好的防雷保护作用，但是由于套装在叶片叶尖部的金属防护套本体为一端开口的套形结构，自重较大，而风机叶片一般长度在35-75m，多采用轻质的复合材料制作，正常运行的风机，叶尖部位的速度可达60-110m/s，可以看出在叶尖部位加装的金属防护套自重越大，所受的离心力就越大，所以金属防护套的自身重量对整个风机的运转影响很大。此外，实际应用中的风机叶片有相当一部分为手工制作，每个叶片的叶尖部位的轮廓外形都有差异，致使金属防护套需要量身定做，否则很难匹配。而量身定做效率低、成本高，同时还影响风机的正常运行，并且对于遭受雷击、损坏等修复过的叶片叶尖部，金属防护套就更难安装。
发明内容
本发明提供一种风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺，得以有效解决金属防护套的自重大问题，安全性好，保证了风机的正常运行和工作效率，并且防雷效果好，能够实现批量化的安装使用，摆脱了现有技术中的使用局限。
为达到上述目的，本发明提供一种风力发电机叶片避雷装置，包括风机叶片，设于风机叶片上的接闪器，套装在风机叶片叶尖部且与接闪器导电联接的金属防护套，所述金属防护套为丝网结构，在金属防护套上设有避雷针，避雷针由针体和针帽组成，针帽置于金属防护套丝网下部，针体穿置于丝网上部。
进一步的，金属防护套的丝网材料为铜或不锈钢，丝网的单丝直径为0.5-2mm，网孔孔径为单丝直径的1-2倍。
可选的，在风机叶片叶尖部与金属防护套的接触面上，设有环形摩擦纹，叶尖部与金属防护套粘接。
进一步的，在风机叶片叶尖部上与避雷针针帽底部相对应位置，开设有与针帽底部轮廓相适配的沉降槽，避雷针的针帽底部嵌置于沉降槽内。
本发明还提供一种风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，所述工艺包括：
步骤一：打磨，卸下叶片叶尖部的接闪器外置端，均匀打磨叶尖部，打磨区域略大于金属保护套包裹面积，打磨厚度为金属保护套丝网单丝直径的3/4；
步骤二：包裹，将平铺的丝网状金属防护套置于叶片叶尖部，沿叶片叶尖部的迎风沿对折，紧实平整的包裹在叶尖部打磨区域，圆弧过渡部位的褶皱丝网裁除，裁断部位丝股对接焊合；
步骤三：接合，金属防护套接缝处对齐处理，多余材料裁除，接缝处先用金属线缝合，再将对接金属丝焊合；
步骤四：覆胶，在用金属防护套包裹好的叶片叶尖部均匀覆盖涂胶，覆胶高度与金属防护套上表面平齐，金属防护套边缘与叶片过渡位置用胶平滑过渡；
步骤五：晾晒2 – 5h；
步骤六：研磨，研磨金属防护套与胶的结合体，使金属防护套的丝网裸露，研磨深度为金属防护套丝网单丝直径的1/4；
步骤七：安装叶尖部接闪器外置端，使接闪器与金属防护套紧固配合；
步骤八：抛光处理，喷漆封装。
进一步的，在所述步骤一中，打磨时在叶片叶尖部打磨出间隔排布的环形磨擦纹，磨擦纹间距为30mm。
进一步的，在所述步骤七中，在叶尖部和金属防护套对应位置打孔，通过穿置在孔内的螺栓使金属防护套和叶尖部紧固联接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于金属防护套为丝网结构，自重小，安全性好，保证了风机的正常运行和工作效率，同时制作安装简便，通用性好，可比对叶片叶尖制作，无需模具即可成型，不受叶尖形状差异影响，便于量身定做，为批量化的改造工程提供了便捷性，另外丝网结构的金属防护套在叶尖部位形成了屏蔽网，更利于传递雷电，确保雷击电流瞬间导入到导雷通道，提高了避雷效果，而且叶尖部遭受雷击后，会在金属防护套及叶尖部位产生高温，丝网状金属防护套更易于散热，避免因高温而烧伤叶尖部；由于在金属防护套上设有避雷针，避雷针由针体和针帽组成，针帽置于金属防护套丝网下部，针体穿置于丝网上部，避雷针结构设计合理，安装牢固，多个避雷针共同配合使用，更能够切实有效的增强避雷防护效果；综上所述，在使用时，当叶尖遇到雷云或遭受雷击时，由于本发明的结构形式，很容易就可以通过本发明上的避雷针把雷电引入到金属丝网导电套，然后经接闪器快速将电流引入叶片的接地引下线通道释放雷电流，减少雷电对叶尖的损伤，能够承受更大的雷电流冲击，保护叶片，增加风机运行的可靠性。
2、由于金属防护套的丝网材料为铜或不锈钢，丝网的单丝直径为0.5-2mm，网孔孔径为单丝直径的1-2倍，该材料和参数设计在大大降低金属防护套自重的同时，既保证了本发明的强度，又可有效保证导电避雷效果。
3、由于在风机叶片与金属防护套的接触面上，设有环形摩擦纹，风机叶片与金属防护套粘接，金属防护套与风机叶片装配牢固，安全性好。
4、由于在风机叶片上与避雷针针帽底部相对应位置，开设有与针帽底部轮廓相适配的沉降槽，避雷针的针帽底部嵌置于沉降槽内，避雷针装配牢固，安全性好。
5、由于提供了针对本发明产品的安装工艺，制作简单、安装方便，可在叶片出厂时安装，也可用于风机现有叶片的改造，尤其对于批量化改造工程优势更为明显；另外，由于安装工艺中的覆胶工序，除能起到对金属防护套和叶尖部的粘连作用外，还能起到一定的钩挂作用，进一步增强二者的紧固配合，保证了本发明的可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的A-A向视图。
在图1至图2中，
1、金属防护套；2、螺栓；3、避雷针；4、风机叶片叶尖部；5、风机叶片；6、接闪器；7、胶；8、避雷针针体；9、避雷针针帽。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明提出的风力发电机叶片避雷装置及其安装工艺作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精确的比率，仅用以方便、清晰的辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1：如图1-2所示，风力发电机叶片避雷装置，包括风机叶片5，设于风机叶片5上的接闪器6，套装在风机叶片叶尖部4且与接闪器6导电联接的金属防护套1，所述金属防护套1为丝网结构，在金属防护套1上均布有避雷针3，避雷针3由圆柱状针体8和与其一体成形的针帽9组成，针帽9置于金属防护套1丝网下部，针体8穿置于丝网上部。
进一步的，金属防护套1的丝网材料为铜，丝网的单丝直径为0.5mm，网孔孔径为单丝直径的1倍。
可选的，在风机叶片叶尖部4与金属防护套1的接触面上，设有环形摩擦纹，叶尖部4与金属防护套1粘接。
进一步的，在叶尖部4上与避雷针3的针帽9底部相对应位置，开设有与针帽9底部轮廓相适配的沉降槽，避雷针3的针帽9底部嵌置于沉降槽内。
本发明还提供一种上述风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，所述安装工艺包括：
步骤一：打磨，卸下叶片叶尖部4的接闪器6外置端，均匀打磨叶尖部4，打磨区域略大于金属保护套1包裹面积，打磨厚度为金属保护套1丝网单丝直径的3/4；
步骤二：包裹，将平铺的丝网状金属防护套1置于叶片叶尖部4，沿叶片叶尖部4的迎风沿对折，紧实平整的包裹在叶尖部4打磨区域，圆弧过渡部位的褶皱丝网裁除，裁断部位丝股对接焊合；
步骤三：接合，金属防护套1接缝处对齐处理，多余材料裁除，接缝处先用金属线缝合，再将对接金属丝焊合；
步骤四：覆胶，本实施例优选树脂胶，在用金属防护套1包裹好的叶片叶尖部4均匀覆盖涂胶7，覆胶高度与金属防护套1上表面平齐，金属防护套1边缘与叶片过渡位置用胶7平滑过渡；
步骤五：晾晒2h，视胶的性能及气温确定，以胶完全凝固、干透为准；
步骤六：研磨，研磨金属防护套1与胶的结合体，使金属防护套1的丝网裸露，研磨深度为金属防护套1丝网单丝直径的1/4；
步骤七：安装叶尖部接闪器6外置端，使接闪器6与金属防护套1紧固配合；
步骤八：抛光处理，喷漆封装。
进一步的，在所述步骤一中，打磨时在叶片叶尖部4打磨出间隔排布的环形磨擦纹，磨擦纹间距为30mm。
进一步的，在所述步骤七中，在叶尖部4和金属防护套1对应位置打孔，通过穿置在孔内的螺栓2使金属防护套1和叶尖部4紧固联接。
实施例2：金属防护套1的丝网材料为铜，丝网的单丝直径为1mm，网孔孔径为单丝直径的1.5倍，在本发明安装工艺的步骤五中晾晒3.5h，其余结构如实施例1所述。
实施例3：金属防护套1的丝网材料为不锈钢，丝网的单丝直径为2mm，网孔孔径为单丝直径的2倍，在本发明安装工艺的步骤五中晾晒5h，其余结构如实施例1所述。

Claims (7)

1.风力发电机叶片避雷装置，包括风机叶片（5），设于风机叶片（5）上的接闪器（6），套装在风机叶片叶尖部（4）且与接闪器（6）导电联接的金属防护套（1），其特征在于所述金属防护套（1）为丝网结构，在金属防护套（1）上设有避雷针（3），避雷针（3）由针体（8）和针帽（9）组成，针帽（9）置于金属防护套（1）丝网下部，针体（8）穿置于丝网上部。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片避雷装置，其特征在于金属防护套（1）的丝网材料为铜或不锈钢，丝网的单丝直径为0.5-2mm，网孔孔径为单丝直径的1-2倍。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片避雷装置，其特征在于在风机叶片叶尖部（4）与金属防护套（1）的接触面上设有环形摩擦纹，叶尖部（4）与金属防护套（1）粘接。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片避雷装置，其特征在于在叶尖部（4）上与避雷针（3）的针帽（9）底部相对应位置，开设有与针帽（9）底部轮廓相适配的沉降槽，避雷针（3）的针帽（9）底部嵌置于沉降槽内。
5.如权利要求1中所述的风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，其特征在于，包括：
步骤一：打磨，卸下叶片叶尖部（4）的接闪器（6）外置端，均匀打磨叶尖部（4），打磨区域略大于金属保护套（1）包裹面积，打磨厚度为金属保护套（1）丝网单丝直径的3/4；
步骤二：包裹，将平铺的丝网状金属防护套（1）置于叶片叶尖部（4），沿叶片叶尖部（4）的迎风沿对折，紧实平整的包裹在叶尖部（4）打磨区域，圆弧过渡部位的褶皱丝网裁除，裁断部位丝股对接焊合；
步骤三：接合，金属防护套（1）接缝处对齐处理，多余材料裁除，接缝处先用金属线缝合，再将对接金属丝焊合；
步骤四：覆胶，在用金属防护套（1）包裹好的叶片叶尖部（4）均匀覆盖涂胶（7），覆胶高度与金属防护套（1）上表面平齐，金属防护套（1）边缘与叶片过渡位置用胶（7）平滑过渡；
步骤五：晾晒 2-5 h；
步骤六：研磨，研磨金属防护套（1）与胶的结合体，使金属防护套（1）的丝网裸露，研磨深度为金属防护套（1）丝网单丝直径的1/4；
步骤七：安装叶尖部接闪器（6）外置端，使接闪器（6）与金属防护套（1）紧固配合；
步骤八：抛光处理，喷漆封装。
6.根据权利要求5所述的风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，其特征在于在所述步骤一中，打磨时在叶片叶尖部（4）打磨出间隔排布的环形磨擦纹，磨擦纹间距为30mm。
7.根据权利要求5或6所述的风力发电机叶片避雷装置的安装工艺，其特征在于在所述步骤七中，在叶尖部（4）和金属防护套（1）对应位置打孔，通过穿置在孔内的螺栓（2）使金属防护套（1）和叶尖部（4）紧固联接。
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