CN110234871A - 防雷装置 - Google Patents
防雷装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110234871A CN110234871A CN201780084526.4A CN201780084526A CN110234871A CN 110234871 A CN110234871 A CN 110234871A CN 201780084526 A CN201780084526 A CN 201780084526A CN 110234871 A CN110234871 A CN 110234871A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- recipient
- blade
- rotor blade
- protection device
- terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 abstract 1
- 208000025274 Lightning injury Diseases 0.000 description 12
- 238000012857 repacking Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/30—Lightning protection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
本发明描述了一种风力涡轮机转子叶片(1)的防雷装置,其包括:至少一个端子(3),其连接到布置在叶片内部中的引下线(4);以及多个引雷器(2、R),其电连接到所述端子(3);并且其中至少一个引雷器(2)包括:内部连接器(20),其用于与所述端子(3)进行电接触;以及后缘接受器(2),其被布置成沿与所述转子叶片(10)的行进方向(R)相反的方向(F)延伸超过所述转子叶片(10)的后缘(TE)。本发明还描述了一种包括根据权利要求1至9中的任一项所述的防雷装置的风力涡轮机转子叶片(10);以及一种给风力涡轮机转子叶片(10)配备这种防雷装置的方法。
Description
技术领域
本发明描述了:一种风力涡轮机转子叶片防雷装置;一种风力涡轮机转子叶片;以及一种给风力涡轮机转子叶片配备防雷装置的方法。
背景技术
风力涡轮机通常配备有防雷系统(LPS),其用于最小化或避免雷击期间的损坏。雷击可能发生在风力涡轮机的任何暴露部分处,并且这些暴露部分通常配备有接受器和引下线的专门装置。随着塔架高度和叶片长度的增加(特别是在海上风力涡轮机的情况下),叶片通常最易受雷击。而且,在具有高电风暴发生率的地理区域中,即使具有相对适中高度的风力涡轮机的叶片也可能每年遭受许多雷击。为保护转子叶片,先前方法是将接受器布置在叶片表面处的合适位置处,并且将该接受器连接到沿着叶片内部的长度延伸的引下线(down conductor)。通常,一个接受器布置在转子叶片尖端处,并且多个侧面接受器沿着转子叶片的表面在其长度的一些部分上分布。
已知类型的接受器(或“吸引器”)包括实心金属件,其具有几乎与转子叶片的外部表面齐平的头部、以及旋拧到布置在转子叶片内部的端子或基座中的螺纹连接器。端子通过引下线被电接地。在该已知方法中,接闪器(lightning receptor)嵌入叶片表面中。在电风暴期间,带电粒子(“离子云”)的静电场将形成在充当吸引器的任何暴露物体(例如转子叶片)周围,所述转子叶片中的每一者收集在其叶片周围(特别是在叶片尖端区域中)的离子云。然而,当风力涡轮机在电风暴的累积过程中或者在电风暴期间运行时,风力涡轮机叶片周围的离子云将被冲洗经过叶片的后缘。这是由叶片表面的吸力侧上方的空气流引起的,所述吸力侧用于使离子云朝向流过叶片的后缘的真空囊移位。因此,现有技术接受器的有效性受到叶片的旋转的危害,这导致接受器不是最佳地放置在离子云中。由于转子叶片的有效性在很大程度上取决于气流的边界层可以被维持的良好程度,因此现有技术接受器的外表面不能从叶片的表面向外延伸太远。相反,接受器嵌入叶片本体中,并且接受器主体的较大部分在叶片的表面下方。在雷击期间,所述主体需要经受非常高的电流。因此,无法简单地通过朝向叶片的较薄的后缘区域横向地移动现有技术接受器来补救被移位的离子云以及降低的接受器效率的问题,因为这将暴露其主体的大部分,这将极大地干扰叶片的空气动力学性能。
此外,存在与现有技术接受器相关联的结构风险,因为接受器被嵌入转子叶片中,以基本上定位成与叶片表面齐平。在接受器受到雷击的情况下,叶片表面通常在环绕接受器的暴露表面的区域中被烧毁。这种热损坏可能导致裂缝,所述裂缝又准许水分进入。在该区域中存在于叶片表皮下方的任何水分都可能导致随后雷击中的蒸汽爆发。叶片故障和/或昂贵的修理工作可能因这种类型的损坏而发生。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种克服上文概述的问题的改善的转子叶片防雷装置。
该目的通过如下来实现:根据权利要求1所述的转子叶片防雷装置;根据权利要求10所述的风力涡轮机转子叶片;以及根据权利要求12所述的给风力涡轮机转子叶片配备防雷装置的方法。
根据本发明,风力涡轮机转子叶片的防雷装置包括:至少一个端子,其连接到布置在叶片内部中的引下线;以及多个接闪器,其电连接到端子;并且其中至少一个接受器包括:端子连接器,其用于与端子进行电接触;以及后缘接受器,其被布置成沿与转子叶片的行进方向相反的方向延伸超过转子叶片的后缘。在本发明的上下文中,端子连接器和后缘接受器可以形成为一体、或者彼此电连接,使得端子连接器和后缘接受器可以被视为单个导电部件。
本发明的转子叶片防雷装置的优点在于雷电附着点从叶片表面被向外移动,从而避免在引言中描述的已知防雷装置的问题。在风力涡轮机的运行期间,本发明的防雷装置的后缘接受器将使雷电附着点远离叶片移动到后缘的尾流中。通过使后缘接受器突出到当叶片移动穿过空气时立即跟在叶片后面的离子云中而使所述接受器更具吸引力(即,更可能吸引雷击)。当叶片静止时,本发明的转子叶片防雷装置同样有效,因为后缘接受器仍用于使雷电附着点远离叶片结构移动。
风力涡轮机转子叶片包括根部区域、翼面区域和叶片尖端区域。根据本发明,风力涡轮机转子叶片还包括上文所述类型的防雷装置,所述防雷装置具有:至少一个端子,其连接到布置在叶片内部中的引下线;以及具有后缘接受器的至少一个引雷器,所述后缘接受器被布置成沿与转子叶片的行进方向相反的方向延伸超过转子叶片的后缘。
由于后缘接受器使吸引点沿后缘的方向从叶片进一步移出,因此实际雷击将在距叶片表面的一距离处“击中”接受器。这避免了上文所述的材料和结构损坏,使得可以有利地延长实现本发明防雷装置的转子叶片的耐用性或寿命。对于安装在具有高雷击频率的区域中的风力涡轮机的转子叶片尤其如此。
根据本发明,给风力涡轮机转子叶片配备防雷装置的方法包括如下步骤:在叶片内部中提供至少一个端子并且将所述端子电连接到布置在叶片内部中的引下线;提供包括后缘接受器的引雷器,所述后缘接受器被布置成沿与转子叶片的行进方向相反的方向延伸超过转子叶片的后缘;以及将所述后缘接受器电连接到所述端子。
本发明的方法的步骤可以在安装之前在新构造的叶片上被执行,由此具有后缘接受器的引雷器可以替换常规的转子叶片防雷装置的引雷器,或者除常规的转子叶片防雷装置的引雷器以外还可以实现具有后缘接受器的引雷器。同样地,可以执行本发明的方法的步骤以改装已经安装的转子叶片的防雷装置。
如在以下描述中所揭示的,由从属权利要求给出本发明的特别有利的实施例和特征。可以适当地组合不同权利要求类别的特征以给出本文中未描述的其他实施例。
在下文中,术语“风力涡轮机转子叶片”、“转子叶片”和“叶片”是同义词并且可以在下文中可互换地使用。
在下文中,可以假定风力涡轮机包括LPS,其中转子叶片的引下线通过毂和风力涡轮机塔架电连接到地。技术人员将熟悉用于实现从叶片的引下线到地的不间断的电流路径所必需的装置,并且在下文中将不再详细地讨论细节。
在下文中,在不以任何方式限制本发明的情况下,可以假定引雷器包括导电材料,其优选地为铜和/或不锈钢、或任何其他合适的金属。优选地,引雷器的材料是端子的材料的电气等效物。术语“接受器”、“吸引器”、和“引雷器”可以被视为同义词并且在下文中可互换地使用。
引雷器优选地借助于合适强健的连接被连接到端子,所述端子布置在叶片内部中或嵌入叶片内部中。优选地,引雷器的内部连接器被实现为用于与端子的螺纹连接。例如,引雷器的内部连接器可以成形为具有外螺纹的螺栓,并且端子可以包括用于接收引雷器的螺纹连接器的对应螺纹套管。
转子叶片的防雷装置可以包含一个或多个端子。端子通常在沿着叶片的长度的合适位置处放置在叶片内部、通常朝向叶片尖端区域,这是因为暴露的叶片尖端最常被雷电击中。端子电连接到一个或多个引下线,而不是沿着叶片内部朝向叶片根部端延伸。位于叶片内部的端子以某种合适的方式电连接到至少部分地位于叶片的外侧上的引雷器。通常,引雷器布置在叶片的最易受雷击影响的区域处。端子可以连接到单个引雷器、或者可以实现成连接到两个或更多个引雷器。
在本发明的优选实施例中,后缘接受器充当单接受器端子(即,被设计成连接到仅一个引雷器的端子)的接受器。该实施例是设置在叶片的吸力侧或压力侧中的已知类型的接受器的替代方案。相反,在本发明的防雷装置的该优选实施例中,后缘接受器在一端处直接紧固到端子,并且延伸穿过叶片本体进入到后缘后面的空气中。在本发明的防雷装置的该实施例中,引雷器未设置在叶片表面中,并且有效地消除了损坏叶片表皮的风险。
后缘接受器的“吸引力”在某种程度上将取决于各种因素,诸如其被制成所用的材料、其厚度、其导电性、其沿着叶片的位置等等。然而,控制后缘接受器的“吸引力”的主要因素将是其长度。因此,选择实际上向外延伸超过后缘的后缘接受器的长度以实现对雷击的所期望程度的吸引。优选地,后缘接受器延伸超过后缘达至少10 mm、更优选地达至少50mm。虽然不可能限定后缘接受器的长度的上限,并且由于离子云具有有限大小,出于实用目的,后缘接受器优选地延伸超过叶片的后缘不多于500 mm。
在本发明的特别优选的实施例中,后缘接受器被实现成使得其延伸部分基本上沿着转子叶片的翼弧线(camber line)的延续部分布置。在这种实施例中,后缘接受器的一部分在端子与叶片的外边缘之间有效地嵌入后缘中,而后缘接受器的其余部分延伸到就在后缘后面的空气中。“翼弧线”是用于定义翼面横截面形状的术语,并且从叶片的前缘延伸到叶片的后缘。虽然翼弧线通常描述贯穿翼面的平滑曲线,但是其通常朝向后缘伸直。该直线的延伸部可以限定后缘接受器的暴露部分的合适取向或位置。优选地,后缘接受器的至少暴露部分(即,延伸到超过后缘的空气中的部分)具有细长形式。例如,后缘接受器可以具有带有矩形横截面的扁平带的形式、或者可以为具有圆形横截面的杆状、或者可以具有任何其他合适形状。
通过后缘接受器的电流将致使其变得非常热,并且转子叶片的任何周围材料也将被加热。后缘通常是翼面的最薄部分。对于某些类型的叶片和/或朝向叶片的尖端区域,叶片的在后缘处的厚度可以是仅几毫米。因此,在本发明的优选实施例中,当后缘接受器嵌入这种薄的后缘中时,增大在所述后缘接受器周围的转子叶片的厚度。这可以被可视化为封闭后缘接受器的嵌入部分的“凸出部”。所述凸出部可以被形成为呈现低轮廓以便最小化其对叶片的空气动力学性能的影响,并且可以有效地经受由雷击导致的热量。
借助本发明的防雷装置,通过后缘接受器的改善的吸引力可以显著地改善转子叶片的LPS的性能,并且可以有利地延长转子叶片的寿命。在本发明的优选实施例中,特别是在非常长的转子叶片的情况下,防雷装置可以包括两个端子以及被布置成向外指向后缘后面的空气中的两个后缘接受器。在该优选实施例中,第一端子尽可能靠近于叶片尖端布置,并且第二端子从叶片尖端进一步向内布置。以这种方式,可以有效地最小化对甚至非常长的叶片的雷击损坏,从而延长其寿命并且降低维护成本。
在本发明的另一优选实施例中,后缘接受器可以连接到常规的单接受器端子的现有接受器。例如,转子叶片防雷装置可以包括设置在转子叶片的一侧中(在吸力侧上或在压力侧上)的圆盘形(puck-shaped)接受器。该常规接受器延伸穿过叶片本体以连接到端子,并且当风力涡轮机叶片静止时可以有效地接收雷击。在改装步骤中,该接受器可以适于接收沿着叶片的表面从所述接受器延伸并且向外延伸超过叶片的后缘的后缘接受器。在本发明的这种改装实施例中,通过将后缘接受器安装到现有引雷器来“升级”现有引雷器。可以通过后缘接受器来改善现有LPS的性能,因为后缘接受器突出到离子云中,所述离子云在风力涡轮机叶片旋转时跟随在叶片的后缘的尾流中。
同样地,在本发明的另一优选实施例中,后缘接受器可以连接到多接受器端子。例如,转子叶片防雷装置可以包括布置在转子叶片的相对侧上的两个嵌入式引雷器(一个在吸力侧上,并且一个在压力侧上)。这些相对布置的接受器中的每一者延伸穿过叶片本体以连接到端子。在改装步骤中,这些接受器中的一者可以适于接收后缘接受器。替代性地,端子自身可以适于接收另一引雷器,即从端子直接延伸穿过后缘区域并且超过后缘的后缘接受器。
在改装实施例中,后缘接受器可以连接到现有技术引雷器的本体,并且被布置成在翼面上方从引雷器本体朝向后缘延伸,并且具有足以确保后缘接受器的某一部分延伸到超过后缘的空气中的总长度。优选地,后缘接受器的定位在叶片上方的任何部分都优选地遵循叶片的形状以最小化其对转子叶片的空气动力学行为的影响。此处,后缘接受器也优选地具有如上文所述的细长形式。
后缘接受器的暴露部分可以如上文所述的那样从后缘笔直地向外延伸,从而基本上与由后缘呈现的直线形成直角。在这种情况下,后缘接受器的暴露部分与翼面翼弧线的延伸部之间的角度出于实用目的将是0°,即,接受器从后缘笔直地向外指向。同样地,后缘接受器的暴露部分可以相对于后缘以高达±60°的角度布置。
本文中所描述的本发明的防雷装置具有提供防雷保护的优点,特别是在风力涡轮机的运行期间,即,当转子叶片旋转并且每一转子叶片在其尾流中拖拽离子云时。因此,本发明的防雷装置特别适用于实现为现有风力涡轮机LPS的附加特征,其通常还被设计成在风力涡轮机的停止期间提供足够的防雷击保护。
根据结合附图考虑的以下具体实施方式,本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而,要理解,附图仅是出于图示目的而设计的,而不是作为对本发明的限制的定义。
附图说明
图1示出了风力涡轮机,其示出了接闪器在转子叶片上的位置;
图2是贯穿转子叶片的横截面并且示出了本发明的防雷装置的第一实施例;
图3是贯穿转子叶片的横截面并且示出了本发明的防雷装置的第二实施例;
图4示出了具有基于图2中所示的实施例的本发明的防雷装置的实施例的转子叶片;
图5示出了具有基于图2中所示的实施例的本发明的防雷装置的另一实施例的转子叶片;
图6示出了具有基于图2中所示的实施例的本发明的防雷装置的另一实施例的转子叶片;
图7示出了具有基于图2中所示的实施例的本发明的防雷装置的另一实施例的转子叶片;
图8是贯穿转子叶片的横截面并且示出了本发明的防雷装置的另一实施例。
在附图中,相同的数字始终指代相同的物体。附图中的物体不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1示出了常规类型的风力涡轮机1,其中三个转子叶片10被布置成沿方向D旋转。叶片10安装到毂11,毂11又附接到容纳在机舱或盖舱(canopy)中的发电机,所述机舱或盖舱又安装在塔架12的顶部上。随着塔架高度和叶片长度的增加(特别是在海上风力涡轮机的情况下),叶片可能非常易受雷击。而且,在具有高电风暴发生率的地理区域中,即使具有相对适中高度的风力涡轮机也可能每年遭受许多雷击。为保护转子叶片10,这些转子叶片配备有防雷装置,所述防雷装置包括在叶片表面处的合适位置处的接受器R。在电风暴期间,离子云C将形成在充当吸引器的任何暴露物体周围,在这种情况下,转子叶片10均收集其叶片尖端区域周围的离子云C。
附图的右下部分处的转子叶片10示出了现有技术实现方案,其中接受器R在叶片10的吸力侧上布置在叶片10的外部区域处。这种类型的接受器R的有效性在风力涡轮机1的运行期间降低,因为旋转叶片10移动穿过空气,并且其离子云C移位到后缘TE的尾流中。现有技术防雷装置的接受器R不再位于其离子云C的中间,而是在一侧,从而失去其对闪电球(lightning bolt)的一些吸引力。
附图的顶部处的转子叶片10示出了本发明的实现方案,其中后缘接受器2从叶片的后缘TE延伸到离子云C中。即使在风力涡轮机1的运行期间也维持接受器2的有效性,因为接受器2始终在离子云C内部。
附图的左手侧上的转子叶片10示出了本发明的另一实现方案,其中现有技术防雷装置的接受器R通过后缘接受器2已经被“升级”,后缘接受器2从叶片的后缘TE延伸到离子云C中。即使在风力涡轮机1的运行期间也维持接受器R的有效性,因为后缘接受器2始终在离子云C内部。
图2是贯穿转子叶片10的横截面并且示出了本发明的防雷装置的第一实施例的后缘接受器2。后缘接受器2形成为杆或棒,其具有用于连接到叶片10的内部中的端子3的螺纹端部20。后缘接受器2的具有长度Lexp的部分将暴露于在后缘TE后面的空气中,并且具有长度Lemb的剩余部分将嵌入叶片10中。暴露长度Lexp优选地延伸超过至少10 mm、更优选地超过至少50 mm。杆状后缘接受器2的直径针对至少50 mm2的有利横截面面积优选地为大约8mm,使得后缘接受器2可以安全地承载雷击的高电流。
端子3以任何合适方式连接到作为风力涡轮机的LPS的叶片至地(blade-to-ground)的电流路径的一部分的引下线4,并且这种建立的构造适用于本发明的所有附图。为接收后缘接受器2,通道101已经设置在叶片10的后缘区域中。在后缘接受器2已经插入到通道101中并且螺纹端部20已经紧固在端子3的对应套管中之后,可以使用密封剂来密封后缘接受器2和通道101之间的任何间隙,以便防止水分进入密闭空间。因此,密封剂降低了雷击期间膨胀的冷冻水和/或蒸汽爆发带来的损坏的可能性。该步骤可以理解为适用于下文中的任何类似实施例。
图3是贯穿转子叶片10的横截面并且示出了本发明的防雷装置的第二实施例的后缘接受器2。在这种情况下,后缘接受器2也形成为杆或棒,其具有用于连接到叶片10的内部中的端子3的螺纹端部20,并且通道101已经设置在叶片10的后缘区域中,以用于接收后缘接受器2。附图示出了通道101已经形成为或多或少地沿着叶片10的翼弧线(camber line)L定位,使得后缘接受器2将充当翼弧线L的延伸部。
此处,后缘接受器2的具有长度Lexp的部分也暴露于在后缘TE后面的空气中,并且具有长度Lemb的剩余部分嵌入叶片10中。在该实施例中,现有技术接受器R位于叶片10的吸力侧和压力侧上。因此,该实现方案可以是本发明的防雷装置的改装实施例,其中已知类型的端子3适于在除两个接受器R以外还接收后缘接受器2。
图4示出了具有基于图2中所示的实施例的本发明防雷装置的实施例的转子叶片10。此处,两个端子(未示出)嵌入叶片10中:一个接近叶片尖端10T并且一个在叶片翼面10AF中。第一后缘接受器2连接到叶片尖端10T中的端子,并且第二后缘接受器2连接到叶片翼面10AF中的端子。附图还示出了叶片的旋转方向D以及叶片10上方气流的方向F,并且示出了接受器2对气流基本上没有影响。这是重要的考虑因素,因为风力涡轮机转子叶片10的有效性在很大程度上取决于气流的边界层可以被维持的良好程度。安装在叶片10的吸力侧上的现有技术接受器必须定位成靠近于叶片的表面,并且该要求已经降低了现有技术接受器作为引雷器的有效性。
图5是贯穿转子叶片10的横截面并且示出了如上文在图2至4中所描述的实施例中的后缘接受器2。此处,叶片10的后缘区域相对厚,使得后缘TE呈现扁平面,并且后缘接受器2可以在其嵌入长度上完全包含在后缘区域内。该附图的放大图示出了后缘接受器2的角度或歪斜布置的可能范围。在后缘接受器2被布置成与翼弧线L成角度β(在±60°的范围内)的情况下,要理解,端子3将位于附图中所示的对角线中的一者的端部处。优选地,后缘接受器2将被布置成定位在翼弧线的平面中,使得其不会从叶片的后缘部分向上或向下弯曲。
图6是贯穿转子叶片10的横截面并且示出了本发明的防雷装置的另一实施例中的后缘接受器2。在该实施例中,叶片10的后缘区域非常薄,使得后缘接受器2的上表面和下表面在后缘接受器2的嵌入部分的一些部分上方保持暴露。
图7示出了具有本发明的防雷装置的另一实施例的转子叶片,并且可以用于补救上文在图6中描述的情形。此处,叶片10的后缘部分在环绕形成为用于接收后缘接受器2的通道的区域中已经增厚。该增厚区域102可以成形以最小化其对叶片10的空气动力学性能的影响。
图8是贯穿转子叶片10的横截面并且示出了本发明的防雷装置的另一实施例。此处,现有的转子叶片防雷装置的接受器R已经适于接收后缘接受器2。可以通过在接受器R中形成螺纹孔并且插入图2中所示类型的杆状后缘接受器2来实现接受器R的这种改装适应。这种改装解决方案针对已经安装的转子叶片10可以相对容易地被执行,因为仅需要用已经适于接收后缘接受器2的接受器替换现有接受器。在这种情况下,后缘接受器2的长度被选择成从接受器R延伸到超过后缘TE的期望距离。
虽然已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明,但是要理解,可以在不背离本发明的范围的情况下对其作出许多另外的修改和变化。
为清楚起见,要理解,在本申请通篇中,“一”或“一个”的使用并不排除多个,并且“包括”并不排除其他步骤或元件。
Claims (15)
1.一种风力涡轮机转子叶片(1)的防雷装置,其包括:至少一个端子(3),其连接到布置在叶片内部中的引下线(4);以及多个引雷器(2、R),其电连接到所述端子(3);并且其中至少一个引雷器(2)包括
-内部连接器(20),其用于与所述端子(3)进行电接触;以及
-后缘接受器(2),其被布置成沿与所述转子叶片(10)的行进方向(D)相反的方向(F)延伸超过所述转子叶片(10)的后缘(TE)。
2.根据权利要求1所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)连接到单接受器端子(3)。
3.根据权利要求1所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)连接到多接受器端子(3)的一个引雷器(R)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)延伸超过所述后缘(TE)达至少10 mm、更优选地达至少50 mm。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)具有细长形式。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)基本上布置在所述转子叶片(10)的翼弧线(L)的平面中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)与所述转子叶片(10)的所述翼弧线(L)成±60°的范围内的角度(β)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的防雷装置,其中,后缘接受器(2)在所述端子(3)和所述后缘(TE)之间部分地嵌入所述转子叶片(10)中。
9.根据权利要求8所述的防雷装置,其中,所述转子叶片(10)的厚度在封闭所述后缘接受器(2)的部分地嵌入部分的叶片本体区域(102)中被增大。
10.一种风力涡轮机转子叶片(10),其包括根部区域、翼面区域(10AF)和叶片尖端区域(10T),并且还包括布置在所述翼面区域(10AF)和/或所述叶片尖端区域(10T)中的根据权利要求1至9中的任一项所述的防雷装置。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机转子叶片,其包括:第一后缘接受器(2),其电连接到布置在所述叶片尖端区域(10T)内的第一端子(3);以及第二后缘接受器(2),其电连接到布置在所述翼面区域(10AF)内的第二端子(3)。
12.一种给风力涡轮机转子叶片(10)配备防雷装置的方法,所述方法包括如下步骤:
-在叶片内部中提供至少一个端子(3)并且将所述端子(3)电连接到布置在所述叶片内部中的引下线(4);
-提供后缘接受器(2),其被布置成沿与所述转子叶片(10)的行进方向(D)相反的方向(F)延伸超过所述转子叶片(10)的后缘(TE);以及
-将所述后缘接受器(2)电连接到所述端子(3)。
13.根据权利要求12所述的方法,其包括如下步骤:形成用于接收后缘接受器(2)的所述端子(3),所述后缘接受器(2)基本上沿着所述转子叶片(10)的翼弧线(L)布置并且部分地嵌入所述叶片(10)的后缘区域中。
14.根据权利要求13所述的方法,其包括如下步骤:增加环绕所述后缘接受器(2)的嵌入部分的后缘区域中的叶片厚度。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法,其包括如下步骤:使现有技术接受器(2)适于接收后缘接受器(2)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017201093.2 | 2017-01-24 | ||
DE102017201093 | 2017-01-24 | ||
PCT/EP2017/078778 WO2018137806A1 (en) | 2017-01-24 | 2017-11-09 | Lightning protection arrangement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110234871A true CN110234871A (zh) | 2019-09-13 |
CN110234871B CN110234871B (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=60543501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780084526.4A Active CN110234871B (zh) | 2017-01-24 | 2017-11-09 | 防雷装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11118571B2 (zh) |
EP (1) | EP3551880B1 (zh) |
CN (1) | CN110234871B (zh) |
WO (1) | WO2018137806A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2944620T3 (es) * | 2018-08-15 | 2023-06-22 | Lm Wind Power As | Soporte receptor de rayos |
US11608815B2 (en) * | 2018-11-20 | 2023-03-21 | Lm Wind Power A/S | Wind turbine blade lightning protection system |
ES2774169B2 (es) * | 2019-01-16 | 2021-03-10 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology SL | Sistema de disipación de la carga eléctrica para una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica y método relacionado |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101341332A (zh) * | 2005-12-20 | 2009-01-07 | Lm玻璃纤维有限公司 | 包含具有不变横截面的尾缘的风力涡轮机转子叶片 |
CN101354016A (zh) * | 2007-07-24 | 2009-01-28 | 通用电气公司 | 风轮机保护 |
CN101517227A (zh) * | 2006-09-15 | 2009-08-26 | 歌美飒创新技术公司 | 优化的风轮机叶片 |
EP2226497A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | Lm Glasfiber A/S | Wind turbine blade with a lightning protection system |
CN102459880A (zh) * | 2009-05-18 | 2012-05-16 | Lm玻璃纤维制品有限公司 | 基础部具有非正弧高的风力涡轮机叶片 |
US20120141277A1 (en) * | 2011-09-09 | 2012-06-07 | General Electric Company | Integrated Lightning Receptor System and Trailing Edge Noise Reducer for a Wind Turbine Rotor Blade |
CN102661240A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风力发电机组风轮叶片防雷装置及其安装方法 |
CN104220747A (zh) * | 2011-11-23 | 2014-12-17 | Lmwp专利控股有限公司 | 具有传导的根部套管的风力涡轮机叶片 |
CN104454388A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 苏州汇诚智造工业设计有限公司 | 一种降噪防雷风力发电机叶片及其制造方法 |
CN104514691A (zh) * | 2013-10-03 | 2015-04-15 | 歌美飒创新技术公司 | 用于风轮机叶片的集成有防结冰系统的防雷保护系统 |
CA2943859A1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-10-08 | Wobben Properties Gmbh | Method for attaching a toothed rear edge to a blade rear edge of a rotor blade |
CN105829708A (zh) * | 2013-10-17 | 2016-08-03 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 关于风轮机叶片用的避雷系统的改进 |
US20160290321A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wind power generation system |
JP2016217340A (ja) * | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 株式会社落雷抑制システムズ | 風力発電装置用ブレード |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090246025A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | General Electric Company | Wind turbine protection |
US9267386B2 (en) | 2012-06-29 | 2016-02-23 | United Technologies Corporation | Fairing assembly |
-
2017
- 2017-11-09 WO PCT/EP2017/078778 patent/WO2018137806A1/en unknown
- 2017-11-09 CN CN201780084526.4A patent/CN110234871B/zh active Active
- 2017-11-09 US US16/478,511 patent/US11118571B2/en active Active
- 2017-11-09 EP EP17808009.9A patent/EP3551880B1/en active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101341332A (zh) * | 2005-12-20 | 2009-01-07 | Lm玻璃纤维有限公司 | 包含具有不变横截面的尾缘的风力涡轮机转子叶片 |
CN101517227A (zh) * | 2006-09-15 | 2009-08-26 | 歌美飒创新技术公司 | 优化的风轮机叶片 |
CN101354016A (zh) * | 2007-07-24 | 2009-01-28 | 通用电气公司 | 风轮机保护 |
EP2226497A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-08 | Lm Glasfiber A/S | Wind turbine blade with a lightning protection system |
CN102459880A (zh) * | 2009-05-18 | 2012-05-16 | Lm玻璃纤维制品有限公司 | 基础部具有非正弧高的风力涡轮机叶片 |
US20120141277A1 (en) * | 2011-09-09 | 2012-06-07 | General Electric Company | Integrated Lightning Receptor System and Trailing Edge Noise Reducer for a Wind Turbine Rotor Blade |
CN104220747A (zh) * | 2011-11-23 | 2014-12-17 | Lmwp专利控股有限公司 | 具有传导的根部套管的风力涡轮机叶片 |
CN102661240A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 国电联合动力技术有限公司 | 一种风力发电机组风轮叶片防雷装置及其安装方法 |
CN104514691A (zh) * | 2013-10-03 | 2015-04-15 | 歌美飒创新技术公司 | 用于风轮机叶片的集成有防结冰系统的防雷保护系统 |
CN105829708A (zh) * | 2013-10-17 | 2016-08-03 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 关于风轮机叶片用的避雷系统的改进 |
CA2943859A1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-10-08 | Wobben Properties Gmbh | Method for attaching a toothed rear edge to a blade rear edge of a rotor blade |
CN106164481A (zh) * | 2014-04-02 | 2016-11-23 | 乌本产权有限公司 | 用于将锯齿状后缘安装在转子叶片的叶片后缘上的方法 |
CN104454388A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 苏州汇诚智造工业设计有限公司 | 一种降噪防雷风力发电机叶片及其制造方法 |
US20160290321A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wind power generation system |
JP2016217340A (ja) * | 2015-05-18 | 2016-12-22 | 株式会社落雷抑制システムズ | 風力発電装置用ブレード |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11118571B2 (en) | 2021-09-14 |
WO2018137806A1 (en) | 2018-08-02 |
CN110234871B (zh) | 2022-01-14 |
EP3551880A1 (en) | 2019-10-16 |
US20190390656A1 (en) | 2019-12-26 |
EP3551880B1 (en) | 2020-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104514691B (zh) | 用于风轮机叶片的集成有防结冰系统的防雷保护系统 | |
EP2712472B1 (en) | Wind turbine blade for a wind turbine | |
ES2859566T3 (es) | Mejoras en relación con los sistemas de protección contra rayos para palas de aerogenerador | |
US7896616B2 (en) | Integrated leading edge for wind turbine blade | |
EP1957791B1 (en) | Lightning protection system for a wind turbine blade | |
US9041410B2 (en) | Wind turbine blade with lightning protection system | |
US20040130842A1 (en) | Lightning protection system for, e.g. a wind turbine, wind turbine blade having a lightning protection system, method of creating a lightning protection system and use thereof | |
CN110234871A (zh) | 防雷装置 | |
CN102691630B (zh) | 一种风力涡轮机叶片 | |
CN103775289A (zh) | 用于风力涡轮机转子叶片的雷电接收器装置 | |
US11248588B2 (en) | Wind turbine blade having a lightning tip receptor | |
WO2018095660A1 (en) | Lightning receptor for a rotor blade of a wind turbine | |
US8215911B2 (en) | Wind power plant with lightning protection arrangement | |
CN109937298A (zh) | 用于具有小翼的转子叶片的雷电防护系统 | |
CN101832234A (zh) | 一种风力发电机组叶片直击雷防护装置 | |
US20130189099A1 (en) | Fluid Turbine Lightning Protection System | |
US10871150B2 (en) | Wind turbine blade having a lightning tip receptor | |
CN110469463A (zh) | 与风叶气动性互补的消雷阵列及无源等离子拒雷系统 | |
DK2589803T3 (en) | LINE DRAWING STRUCTURE FOR WIND GENERATION WINGS | |
CN105604810B (zh) | 引导雷电至雷电接收器 | |
CN111911345B (zh) | 用于风力涡轮机的叶片和风力涡轮机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |