CN111706460A - 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统 - Google Patents

一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111706460A
CN111706460A CN202010423146.2A CN202010423146A CN111706460A CN 111706460 A CN111706460 A CN 111706460A CN 202010423146 A CN202010423146 A CN 202010423146A CN 111706460 A CN111706460 A CN 111706460A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
flap
blade
fixing
motor
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
Application number
CN202010423146.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111706460B (zh
Inventor
常林
刘廷瑞
王陈
郑维伟
徐瞿磊
闫恪涛
于瀛洁
孙涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202010423146.2A priority Critical patent/CN111706460B/zh
Publication of CN111706460A publication Critical patent/CN111706460A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111706460B publication Critical patent/CN111706460B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0296—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor to prevent, counteract or reduce noise emissions
    • 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
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • F03D7/044—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic with PID control
    • 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
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • 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
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/60—Control system actuates through
    • F05B2270/602—Control system actuates through electrical actuators
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，可实现两级襟翼伸出，包括伸出襟翼、固定架、电机模块、驱动架、保护架、固定架固定装置、横向固定架、电源及转换模块、控制单元、条形电磁铁、推动架、输出箱、电机固定架。先通过传感器探测风速信号，当风速大于最小设定值的时候，控制单元驱动电机和驱动杆通过输出箱推出一级襟翼。当探测到的风速信号大于最大设定值时，控制单元继续增大电流推动二级襟翼伸出，进一步增加襟翼长度，从而增加叶片受到的风阻，降低使叶片振动的载荷，起到对叶片的保护作用。设置保护架对驱动杆进行保护。控制策略选用最优PID算法，控制单元、电源及电源转换模块安装在横向固定架上。

Description

一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统
技术领域
本发明公开一种风力发电机装置，特别是涉及一种安装在风力机叶片内部的襟翼系统，还涉及一种通过电机控制可以实现二级襟翼伸出的系统，应用于风力发电装备技术领域。
背景技术
风力发电机叶片作为风力发电机的重要组成部分，近年来成为研究热点。随着风力发电机的发展，叶片的形状由原来相对粗短逐渐发展到更为细长，主流风力机叶轮直径已经达到80米，即单根叶片长度可达40米。叶片越发细长，有些新问题逐渐凸显，叶片气动弹性稳定性就是其中最重要的问题。风力机主要分为垂直轴风力机和水平轴风力机两种类型，而水平轴风力机以其捕获功率大，发展较为成熟，成为目前风力机的主要形式。现在使用最多的是水平轴三叶片风力机。在三叶片水平轴风力机的发展历程中，传统风力机形式粗大，叶片刚度和强度较高，但是近年来随着材料科学、机械设计分析和制造水平的快速提升，风力机叶片的形式变得越来越细长，虽然风能捕获量得到了很大的提高，随之而来刚度和强度较传统叶片降低了很多。叶片在高风速或达到失速条件时发生的动态不稳定现象称为失速颤振。叶片一旦发生颤振，带来的破坏是巨大的。近年来发生在世界各地风场的风力机大风速下的断裂失效也印证了此问题的广泛存在。风力机叶片成本占风机总成本的15％-20％，所以叶片的保护至关重要。
风力机叶片的气动弹性是指风力机叶片在流体气体作用下叶片本身发生变形，但是这种变形本身又对周围流体产生影响的复杂气动问题。具体而言，气弹问题是空气动力、弹性力、惯性力之间相互耦合作用的问题，气弹变形对于流体的影响反过来又对于叶片产生新的气动力，依次往复，如果耦合的结果是收敛的，那么系统将会趋于稳定，叶片气弹系统的振动幅度逐渐减小，最后趋近于可接受范围内的某一稳定值。如果耦合的结果是发散的，那么系统的振动将会不可控，叶片系统的振动振幅将会不断增大，直至超出叶片的承受范围，致使叶片失效破坏。
在传统的技术中，进行叶片的主动控制时主要有以下手段：
(1)采用变桨控制，这种控制方法能够通过控制桨叶的扭转角度从而减少作用在叶片上的风载，但是与此同时这种方法的制造成本极高，并且在维修和日常管理过程中的成本较高，结构非常复杂。
(2)内置智能材料进行控制，这种控制方法可实现叶片的精确控制，但是在蒙皮中内置智能材料的造价较高，并且因为智能材料埋设在蒙皮内部中，因此维护非常困难。
(3)叶片上添加固定襟翼，这种减小叶片振动的方法是十分有效的，但是一般采用的措施是：在制造时就将叶片上固定的襟翼板安装好，一经制成不可改变，但是在叶片工作时该襟翼会增加叶片所受的阻力，影响升力作用。因此，在基于传统技术中无法实现同时考虑叶片的保护以及工作效率下的控制和实施策略无法兼顾，就成了本领域未来需要克服的重要问题。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，考虑叶片的保护以及工作效率下的控制和实施策略无法兼顾的问题，本发明所提出的风机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，通过智能地控制叶片的伸出襟翼从而灵活地对叶片进行保护和控制，与此同时尽量不影响叶片的工作效率。通过在叶片蒙皮内部放置本系统，智能地对叶片襟翼(二级)进行控制，从而在必要时减小叶片的振动,通过伸出襟翼增加阻力，并且在风速不大时，使得襟翼保持收缩状态，不额外浪费风力能源。在控制措施方面，本发明使用最优PID控制方法进行控制参数的自整定，对叶片施加控制。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，主要包括可伸缩的两级伸出襟翼、电机模块、传动机构、固定架和控制系统，所述两级襟翼和电机模块通过固定架安装在风力发电机叶片的内腔中，电机模块中的电机通过传动机构连接驱动两级襟翼；所述控制系统电连接电机，进而控制电机；所述控制系统由安装在风力发电机叶片外表面上的加速度传感器和安装在风力发电机塔筒上的风速传感器组成，所述风速传感器经一个控制单元连接控制电机；所述控制系统依据风速和加速度信号控制电机，电机经传动机构驱动两级襟翼，先使其中的二级襟翼和一级襟翼一起趋向外伸，随着风速和加速度信号进一步加强，一级襟翼被制动而二级襟翼进一步外伸；二级襟翼的外伸增加风力发电机叶片的风阻，从而降低叶片振动载荷，起到保护叶片的作用。
优选地，所述伸出襟翼包括两部分：一级襟翼和二级襟翼。其中，一级襟翼呈中空扁长箱体，二级襟翼设置在其中，形式为一扁实心片体。以电机所在侧为外侧，相反方向为内侧。一级襟翼的朝内部分设置三个固定槽，向外部分设置两个固定槽，两侧各一个固定槽，同时二级襟翼设置相应凸起部分与各固定槽匹配，二级襟翼可在一级襟翼内部上下活动，各固定槽及相应匹配的凸起的长度均与各襟翼长度相同。一级襟翼两侧各设置凸起和凹槽与固定架相匹配，起到固定以及引导运动的作用。一级襟翼的材料可以选择高强度铝合金，二级襟翼的材料可以选择导磁率较高的铁镍合金。一级襟翼的朝内部分和朝外部分的中下部分分别设置两个限位架，限位架为一条形实心杆，下部与所设置位置的底部叶片几何曲线相同，与一级襟翼进行焊接连接，起到限位的作用。
优选地，所述固定架包括纵向固定架、横向固定架、内固定架和外固定架，所述横向固定架设置在两个纵向固定架的中间，与两侧的纵向固定架通过焊接相连。横向固定架上放置电机模块、控制单元和电源及转换模块。电机模块包括伺服电机和电机固定架以及电机上安装的齿轮，可以通过在电机输出轴上通过键连接安装齿轮，电机输出轴末端应带有螺纹，通过安装螺母与垫片进行齿轮的压紧。电机固定架起固定电机的作用，通过电机上自带的螺纹孔与电机固定架进行螺纹连接，电机输出轴上的齿轮与一根转换轴上的齿轮啮合后，实现电机转矩传递；电机固定架放置在输出箱内部，输出箱底部与横向固定架进行焊接相连。
优选地，所述输出箱为一箱体，在箱体两侧开孔。所述输出轴放置在输出箱中，输出轴上中部有齿，在与箱体进行安装的部分，设置两个轴肩，在两端与第一驱动杆进行连接，并且设置第一驱动杆紧定装置进行紧定。
优选地，所述电源及电源转换模块包括电源和电源转换模块两部分。电源可以选用大容量蓄电池，可选地，可以选用DC485000VA型电池。可选地，电源转换模块可以根据实际的需求选用NDR-240系列转换器。电源为整体系统提供能源，而电源转换模块是将电源的输出电压转换为可编程控制器相匹配的电压，通过导线与可编程控制器相连。
优选地，所述固定架中的内固定架与纵向固定架相连，可采取焊接的方式。外固定架与叶片相连，可选地，叶片通过螺柱与外固定架连接，外固定架底部的螺柱通过设置在叶片上的螺纹孔安装完成后与外固定架焊接于一体。为了减少重量，可以选择轻型合金材料，如铝合金，并且设置为内部中空的架体。两套内固定架和外固定架用于固定一套一级襟翼和二级襟翼。
优选地，所述纵向固定架为一矩形实心杆体，上部和下部各在水平方向设置一个螺纹孔，并且上下两端边缘应与叶片相应几何曲线相同，以便安装。纵向固定架与叶片的连接通过固定架固定装置进行安装。该纵向固定架的沿叶片展向的宽度应与一级襟翼宽度沿叶片展向的相当。
优选地，所述固定架通过两端的固定装置安装的叶片的朝外部分是固定装置外架，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置内架的直角的纵向高度，其横向部分的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装。固定装置外架纵向架体上开孔，中间放置螺柱。
优选地，所述纵向固定架的固定装置安装的叶片的朝内部分是固定装置内架，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置内架的直角的短边高度，直角的长边的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装并设置螺纹孔，配合螺栓及垫片，安装在叶片上，此处安装位置的对应位置，叶片上也应设置相应螺纹孔。固定装置内架直角的短边上开孔，中间放置螺柱，螺柱两端设置螺纹，中间可为光滑的圆柱，穿过固定装置内架及固定装置外架上设置的孔。
螺柱两端设置的螺纹上安装紧定螺母及垫片，起到安装后压紧的作用。
优选地，所述控制单元包括A/D转换模块、可编程控制器、伺服驱动器，可选地，可编程控制器选用S7-200型号，A/D转换模块选用EM231可以实现多输入信号的读取和转换、伺服驱动器和伺服电机选用SINAMICS V90伺服驱动器和SIMOTICS S-1FL6伺服电机，可以通过调整可编程控制器的输出为高频脉冲输出方式以改变输出量以及控制电机的伺服驱动器，从而控制正反方向运动。
优选地，所述传感器可以选择加速度传感器与风速传感器，可选地，风速传感器可以选择WSD202-EX型号无线风速传感器，该传感器可设置在风力发电机的塔筒上，通过其自带无线信号接收装置和自带数据传输线与控制单元的A/D转换模块相连。可选地，加速度传感器在叶片上设置两个，通过免胶钉粘在叶片外部，型号可以为：MMS-F-A01无线加速度传感器，通过其自带无线信号接收装置和自带数据传输线与控制单元的A/D转换模块相连。该加速度传感器的设置目的在于：动态地收集和反馈叶片在控制过程中的实时情况，传输数据给控制单元以供实时判断。
优选地，所述驱动杆包括：第一驱动杆、第二驱动杆、推动架。
优选地，所述第一驱动杆包括：第一驱动杆杆体、固定螺栓及配套装置、第一驱动杆紧定装置。第一驱动杆杆体与输出轴相连，通过第一驱动杆杆体两端设置的带键槽的孔与驱动杆通过内置的键连接。外侧设置两套第一驱动杆紧定装置，起到压紧和紧定的作用。所述第一驱动杆紧定装置包括紧定螺母与垫片。第一驱动杆杆体包括两部分，一部分是长直角形式的矩形柱，直角边的长边部分开螺纹孔，中部设置轴肩、光滑圆柱杆以及螺纹，光滑圆柱部分设置键槽，通过键与第二驱动杆杆体进行连接；另一部分为长型矩形柱，柱体下方横向开设螺纹孔，二者通过所设置的螺纹孔与固定螺栓及配套装置相连。固定螺栓及配套装置包括固定螺栓和垫片。
优选地，所述二级襟翼顶端与推动架架体中的U型杆相连，可以使用焊接的方式。所述二级襟翼与一级襟翼的顶端部分结构如下：在一级襟翼内部设置条形电磁铁，使得一级襟翼与二级襟翼可以吸附为一体，当仅需要启动一级襟翼时，因电机输出转矩不大，因此无法克服电磁铁吸引力从而伸出二级襟翼。当需要启动二级襟翼时，此时电机输出转矩进一步增大，推动一级襟翼继续执行伸出动作，此时：一级襟翼外部两个限位架顶住叶片内壁部分，使得一级襟翼无法继续伸出，而电机转矩增大使得二级襟翼克服与一级襟翼之间的电磁铁吸引力，进一步向前顶出，使得二级襟翼伸出。所述条形电磁铁的供电线路可以通过一级襟翼两侧开小孔，从而使得线路沿着内固定架伸出到横向固定架，与电源相连接。所述第二驱动杆包括：第二驱动杆紧定装置、连接装置、前轴承、第二驱动杆杆体、后轴承、合页。所述第二驱动杆紧定装置包括：紧定螺母与垫片，紧定螺母通过与设置在第一驱动杆杆体上的螺纹进行螺纹连接，中间放置垫片起到进一步压紧作用。所述连接装置包括连接螺栓与连接螺母，穿过第二驱动杆杆体上设置的孔进行连接，将第二驱动杆杆体两部分压紧。第二驱动杆杆体包括上下两个部分，形制相同。第二驱动杆杆体前端开孔以方便连接装置的安装。两个第二驱动杆杆体部分均设置弧形凸起，中间安装前轴承，压紧后使用连接装置进行连接和压紧。前轴承内部应设有键槽，通过键与第一驱动杆杆体进行连接。第二驱动杆杆体的两个部分的尾部设置弧形凸起，将后轴承放置在其中，后轴承上类似地设置键槽，通过键与推动架进行键连接。合页为可开合形式的金属连接件，设置在第二驱动杆杆体尾部，起到连接两部分杆体的作用，合页上下两部分与第二驱动杆杆体两部分可以通过铆接或者焊接进行连接。
优选地，所述驱动杆中的一根第二驱动杆通过一个推动架连接二级襟翼，所述推动架包括：推动架架体、推动架连接装置、推动架紧定装置。推动架架体包括中间一段圆柱杆轴和一个U型杆。所述圆柱杆轴形式为一长圆柱体，两端设有螺纹孔，通过推动架连接装置使得推动架架体两个部分相连；圆柱杆轴中间开轴肩、键槽和螺纹。第二驱动杆的后轴承可以通过键连接与该轴进行连接；U型杆两侧设有螺纹孔，通过推动架连接装置与圆柱杆轴进行相连。所述推动架连接装置包括连接螺栓和垫片，在圆柱杆轴两端各设置一套推动架连接装置。所述推动架紧定装置包括一个紧定螺母和垫片，紧定螺母安装在圆柱杆轴上的螺纹部分，通过紧定螺母和垫片可以对后轴承起到压紧的作用。
优选地，所述传动机构中，电机经转换轴联动一根驱动杆，驱动杆的后端装有一个保护架，所述保护架包括：保护架底部、保护架内管、保护弹簧、保护架外管。保护架底部包括两部分：一部分是底端螺柱，与叶片进行螺纹连接，同时叶片上相应的位置也应开设螺纹孔以便安装。螺柱上部分为一较粗的扁形圆柱体，外端设有外螺纹，并且圆柱体上有两个焊接的圆环，以便保护弹簧的连接。圆柱体的与螺柱可以通过焊接进行连接。圆柱体外螺纹与保护架内管进行螺纹连接，相应地，保护架内管底部设有内螺纹。保护架外管从保护架内管中伸出，保护架外管底部外端为一环形体，其最大外径与保护架内管相同，使得保护架外管可以从保护架内管中纵向运动并且保证不脱出。同时保护架外管的底部环形体部分设置两个圆环，两根保护弹簧通过保护架内管与保护架外管分别设置的两个圆环进行勾连，使得保护架外管向上收紧。保护架进行安装时，保护架底部与叶片的相应位置进行连接时还应设置一个辅助安装块。该辅助安装块为一直角楔形，中间设置螺纹孔，直角所对的长边应与所设置位置的叶片几何曲线相同以便安装，该辅助安装块沿叶片展长方向的宽度不应超过保护架内管的外径，可选地，考虑到重量和功能效用，可选择铝合金材料。
优选地，所述控制单元应放置在两个纵向固定架之间设置的横向固定架上。相同的襟翼系统设置两套安装在叶片内部：除控制单元、电源及转换模块、加速度传感器和风速传感器以外，一式两套，根据叶片尺寸的沿展向的变化可能需要改变一些细微尺寸，如高度等，但基本形式不应当改变，安装在叶片内部，在一套控制系统的控制之下，两套襟翼系统共同动作。
优选地，所述一级襟翼沿叶片展向的宽度应与叶片总长度沿展向的1/5相当；所述二级襟翼的三维几何外形应略小于一级襟翼，安装在一级襟翼内部。
本发明原理：
本发明的具体工作过程如下：
首先通过设置在叶片表面的传感器探测风速信号，当风速大于最小设定值的时候，启动控制过程伸出襟翼，包括一级襟翼和二级襟翼，通过控制单元输出电流，对电机进行控制，电机通过输出箱进行正转驱动一级襟翼伸出。当探测到的风速信号大于最大设定值的时候，控制单元继续增大电流，电机进行进一步动作，控制二级襟翼伸出，进一步增加襟翼长度，从而增加叶片受到的风阻，降低使叶片振动的载荷，起到对叶片的保护作用。设置保护架对驱动杆进行保护。控制策略选用最优PID算法，控制单元以及电源及电源转换模块安装在横向固定架上。
与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著的技术进步：
1.本发明装置可根据外部条件动态地伸出襟翼，增加叶片所受风阻力，从而减小叶片的振动；
2.本发明装置通过最优PID控制策略可以智能地驱动电机运动，从而伸出襟翼；
3.本发明装置通过不同的输出指令，可以实现一级襟翼和二级襟翼的伸出，可以进一步增加叶片所受风阻力，进一步减小叶片的振动；
4.本发明装置的所述伸出襟翼伸出系统，克服了传统襟翼的固定形式，兼顾叶片的工作效率与大风速下的叶片保护。
附图说明
图1是整体安装位置示意图；
图2是本发明系统结构示意图；
图3是伸出襟翼工作状态简图，其中，图a为二级襟翼关闭状态图，图b为二级襟翼开放状态图；
图4是保护架示意图；
图5是固定架固定装置示意图；
图6是电机和第一驱动杆示意图；
图7是第二驱动杆示意图；
图8是第二驱动杆和推动架示意图；
图9是内固定架和外固定架示意图；
图10是横向固定架示意图；
图11是工作流程示意图；
图12是PID算法流程图；
图13是输出箱示意图，其中，上方插图为下方的图中A-A处的剖视图；
图14是电机固定架示意图。
图中各部分序号分别表示：
1.加速度传感器；2.本系统装置设置位置；3.纵向固定架；5.伸出襟翼；4.内固定架；6.电机模块；7.外固定架；8.驱动杆；9保护架；10.固定装置；11.横向固定架；12.电源及转换模块；13.控制单元；14.一级襟翼；15.二级襟翼；16.条形电磁铁；17.推动架架体；18.固定凸条；19.保护架底部；20.保护架内管；21.保护弹簧；22.保护架外管；23.第一驱动杆紧定装置；24.第一驱动杆杆体；25.固定螺栓及配套装置；26.第二驱动杆紧定装置；27.第二驱动杆；28.连接装置；29.前轴承；30.第二驱动杆杆体；31.后轴承；32.合页；33.推动架连接装置；34.推动架紧定装置；35.固定装置内架；36.螺栓及垫片；37.螺柱；38.紧定螺母及垫片；39.固定装置外架；40.辅助安装块；41.圆柱杆轴；42.U型杆；43.限位架；44.转换箱；45.电机固定架；46.转换轴；50.电机；60.传动机构；70.电源及转换模块；80.控制单元；90.固定架；100.控制系统。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。
实施例一
在本实施例中，参见图1-图14，一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，包括可伸缩的两级伸出襟翼5、电机模块6、传动机构60、固定架90和控制系统100，所述两级襟翼5和电机模块6通过固定架90安装在风力发电机叶片的内腔中，电机模块6中的电机50通过传动机构60连接驱动两级襟翼5；所述控制系统100电连接电机50，进而控制电机50；所述控制系统100由安装在风力发电机叶片外表面上的加速度传感器1和安装在风力发电机塔筒上的风速传感器组成，所述风速传感器经一个控制单元80连接控制电机50；所述控制系统100依据风速和加速度信号控制电机50，电机50经传动机构60驱动两级襟翼5，先使其中的二级襟翼15和一级襟翼14一起趋向外伸，随着风速和加速度信号进一步加强，一级襟翼14被制动而二级襟翼15进一步外伸；二级襟翼15的外伸增加风力发电机叶片的风阻，从而降低叶片振动载荷，起到保护叶片的作用。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，首先通过设置在叶片表面的传感器探测风速信号，风速满足系统启动条件时启动，固定架和纵向固定架上进行固定和限位的伸出襟翼执行向叶片外伸出的动作。当风速大于最小设定值的时候，通过控制单元输出电流，对电机进行控制，电机通过输出箱进行正转驱动一级襟翼伸出。当探测到的风速信号大于最大设定值的时候，控制单元继续增大电流，电机进行进一步动作，控制二级襟翼伸出，进一步增加襟翼长度，从而增加叶片受到的风阻，降低使叶片振动的载荷，起到对叶片的保护作用。设置保护架对驱动杆进行保护。当探测到风速持续小于最小设定值30秒以后，电机进行反转，反向运行使得驱动杆收回一级襟翼及二级襟翼。控制策略选用最优PID算法，控制单元以及电源及电源转换模块安装在横向固定架上。工作流程图如图11所示。
最优PID算法的原理如下：
(Proportional Integral Differentiation，PID)控制，是经典控制算法的一种，在工业研发生产中得到了广泛的应用。PID控制的本质是一种线性控制，通过比例、积分、微分三个环节的设置，减少预设偏差，达到系统的稳定。其控制过程如下：
根据预设值与输出值来组成偏差，数学表达式如下：
e(t)＝r(t)-y(t)
上式左侧为偏差值，可以对加速度传感器1探测到的加速度信号进行积分，从而得到实时的叶片位移信息，右侧首项为预设值，一般设置为0或一较小数值，末项为输出值，即实时位移信息。通过对于偏差值设置比例、积分、微分的线性组合作为控制输入，对目标系统进行控制，因此称之为PID控制，图12所示即为PID算法的流程图。控制律的数学表达如下：
Figure BDA0002497700560000091
其中，u(t)为控制变量，t为时间，Kp为比例系数，T1为积分时间常数，TD为微分常数。因为在控制过程中，对于系统的描述方法较多的选用状态空间或传递函数描述法，此处给出PID控制律的传递函数描述：
Figure BDA0002497700560000092
s是复变量。G(s)是输入U(s)与输出E(s)之比。
在PID控制器中，对结果有决定性影响的是Kp，KI，KD三个参数值的选择和优化，这个过程称为PID参数的整定。在整定过程中，工业应用中一般通过经验法或者试测法，对于不同的系统、不同的系统输入参数，PID参数的整定并无一定成法。本专利采用一种较为便捷的无约束函数最小值优化的寻优方式，以任意参数为初始点来获取无约束条件下的最优解。最优PID控制是在PID控制基础上构造指标函数，使控制对象响应结果最大或最小。
本文设计目标函数根据ITAE准则，取指标函数为：
Figure BDA0002497700560000093
即控制准则为使目标函数值越小则控制效果越好。最优PID控制是在传统PID控制基础上加以偏差信号的指标函数，控制目标是在全局最优搜索条件下搜寻和整定最优解，从而通过PID控制得到最佳的控制结果，具体体现就是根据实时变化的信号求解出当前最优的比例、积分、微分三项系数值，从而驱动电机和驱动杆进行运动。
结合图例进行进一步说明。
通过图3可看出，所述伸出襟翼包括两部分：一级襟翼14和二级襟翼15。参见图9，一级襟翼14呈中空扁长箱体，二级襟翼15设置在其中，形式为一扁实心片体。以电机模块6所在侧为外侧，相反方向为内侧。一级襟翼14的朝内部分设置三个固定凸条18，向外部分设置两个固定凸条18，两侧各一个固定凸条18，同时二级襟翼15设置相应凹槽与各固定凸条18匹配，二级襟翼15可在一级襟翼14内部上下活动，各固定凸条18及相应匹配的凸起的长度均与各襟翼长度相同。一级襟翼14两侧各设置凸条与内固定架4和外固定架7的凹槽相匹配，起到固定以及引导运动的作用。一级襟翼14的材料可以选择高强度铝合金，二级襟翼15的材料可以选择导磁率较高的铁镍合金。参见图3，一级襟翼14的朝内部分和朝外部分的中下部分分别设置两个限位架43，限位架43为一条形实心杆，下部与所设置位置的底部叶片几何曲线相同，与一级襟翼14进行焊接连接，起到限位的作用。
通过图10可以看出，所述横向固定架11设置在两个纵向固定架3的中间，与两侧的纵向固定架3通过焊接相连。横向固定架11上放置电机模块6、控制单元13和电源及转换模块12。电机模块6包括电机和电机固定架45，通过图13和图14可以看出，通过在电机输出轴上的键连接安装齿轮与一根转换轴46上的齿轮啮合，从而输出电机转矩，电机输出轴末端应带有螺纹，通过安装螺母与垫片进行齿轮的压紧。电机固定架45起固定电机的作用，通过电机上自带的螺纹孔与电机固定架45进行螺纹连接，电机固定架放置在输出箱44内部，输出箱44底部与横向固定架11进行焊接相连。
通过图13可以看出，所述输出箱44为一箱体，在箱体两侧开孔。所述输出轴46放置在输出箱中，输出轴上中部有齿，在与箱体进行安装的部分，设置两个轴肩，在两端与第一驱动杆杆体24进行连接，并且设置第一驱动杆紧定装置23进行紧定，见图6，从而达到通过输出箱44和转换轴46进行电机的扭矩输出的目的。
所述电源及电源转换模块包括电源和电源转换模块两部分，电源可以选用大容量蓄电池。
通过图2可以看出，所述固定架90包括纵向固定架3、横向固定架11、内固定架4和外固定架7，所述固定架包括内固定架4与外固定架7两部分，内固定架4与纵向固定架3相连，可以采取焊接的方式。外固定架7与叶片相连，可选地，叶片通过螺柱与外固定架7连接，外固定架7底部的螺柱通过设置在叶片上的螺纹孔安装完成后与外固定架7焊接于一体。为了减少重量，可以选择轻型合金材料，如铝合金，并且设置为内部中空的架体。两套内固定架4和外固定架7用于固定一套一级襟翼14和二级襟翼15。
通过图2可以看出，所述纵向固定架3为一矩形实心杆体，上部和下部各在水平方向设置一个螺纹孔，并且上下两端边缘应与叶片相应几何曲线相同，以便安装。纵向固定架3与叶片的连接通过固定架固定装置10进行安装。该纵向固定架3的沿叶片展向的宽度应与一级襟翼14宽度沿叶片展向的相当。
通过图5可看出，所述固定装置10安装的叶片的朝外部分是固定装置外架39，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置外架39的直角的纵向高度，其横向部分的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装。固定装置外架39纵向架体上开孔，中间放置螺柱37。
通过图5可以看出，所述固定装置10安装的叶片的朝内部分是固定装置内架35，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置外架35的直角的短边高度，直角的长边的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装并设置螺纹孔，配合固定装置内架35，安装在叶片上，此处安装位置，叶片上也应设置相应螺纹孔。固定装置内架35直角的短边上开孔，中间放置螺柱37，螺柱37两端设置螺纹，中间可为光滑的圆柱，穿过固定装置内架35及固定装置外架39上设置的孔。螺柱37两端设置的螺纹上安装紧定螺母及垫片38，起到安装后压紧的作用。
所述控制单元13包括A/D转换模块、可编程控制器、D/A转换模块，A/D转换模块的功能是将传感器探测到的模拟量信号转换为可编程控制器可以识别的数字信号，可编程控制器进行最优PID算法的实施以及工作状态的判定，D/A转换模块式将可编程控制的输出信号转换为模拟量信号进行输出，输出到电机上驱动电机进行转动。风速传感器和加速度传感器与A/D转换模块通过自带或者配套的信号接收模块相连，A/D转换模块与可编程控制之间通过自带数据线相连，可编程控制器的输出端与电机相连，可以通过调整可编程控制器的输出为高频脉冲输出方式以改变输出量以及控制电机的伺服驱动器，从而控制转矩以及正反方向运动方式。
所述传感器可选择加速度传感器1与风速传感器，通过图1所示的加速度传感器安装位置可以看出其安装位置，可选地，风速传感器可以选择WSD202-EX型号无线风速传感器，该传感器可设置在风力发电机的塔筒上，通过其自带无线信号接收装置和自带数据传输线与控制单元13的A/D转换模块相连。可选地，加速度传感器1在叶片上设置两个，设置位置如图1中所示，通过免胶钉粘在叶片外部，通过其自带无线信号接收装置和自带数据传输线与控制单元13的A/D转换模块相连。该加速度传感器1的设置目的在于：动态地收集和反馈叶片在控制过程中的实时情况，传输数据给控制单元13以供实时判断。
所述驱动杆8包括：第一驱动杆、第二驱动杆27、推动架。
通过图6可以看出，所述第一驱动杆包括：第一驱动杆杆体24、固定螺栓及配套装置25、第一驱动杆紧定装置23。第一驱动杆杆体24与输出轴相连，通过第一驱动杆杆体24两端设置的带键槽的孔与驱动杆通过内置的键连接。外侧设置两套第一驱动杆紧定装置23，起到压紧和紧定的作用。所述第一驱动杆紧定装置23包括紧定螺母与垫片。第一驱动杆杆体24包括两部分，一部分是长直角形式的矩形柱，直角边的长边部分开螺纹孔，中部设置轴肩、光滑圆柱杆以及螺纹，光滑圆柱部分设置键槽，通过键与第二驱动杆杆体30进行连接；另一部分为长型矩形柱，柱体下方横向开设螺纹孔，二者通过所设置的螺纹孔与固定螺栓及配套装置25相连。固定螺栓及配套装置25包括固定螺栓和垫片。
通过图8可以看出，所述二级襟翼15顶端与推动架架体17中的U型杆42相连，可以使用焊接的方式。所述二级襟翼15与一级襟翼14的顶端部分结构如下：在一级襟翼14内部设置条形电磁铁16，使得一级襟翼14与二级襟翼15可以吸附为一体，当仅仅需要启动一级襟翼14时，因电机输出转矩不大，因此无法克服电磁铁吸引力从而伸出二级襟翼15。当需要启动二级襟翼15时，此时电机输出转矩进一步增大，推动一级襟翼14继续执行伸出动作，此时：一级襟翼14外部两个限位架43顶住叶片内壁部分，使得一级襟翼14无法继续伸出，而电机转矩增大使得二级襟翼15克服与一级襟翼14之间的电磁铁吸引力，进一步向前顶出，使得二级襟翼15伸出。所述条形电磁铁16的供电线路可以通过一级襟翼14两侧开小孔，从而使得线路其自身配套导线沿着内固定架4伸出到横向固定架11，与电源相连接。
通过图7可以看出，所述第二驱动杆27包括：第二驱动杆紧定装置26、连接装置28、前轴承29、第二驱动杆27杆、后轴承31、合页32。所述第二驱动杆紧定装置26包括：紧定螺母与垫片，紧定螺母通过与设置在第一驱动杆杆体24上的螺纹进行螺纹连接，中间放置垫片起到进一步压紧作用。所述连接装置28包括连接螺栓与连接螺母，穿过第二驱动杆杆体30上设置的孔进行连接，将第二驱动杆杆体30两部分压紧。第二驱动杆杆体30包括上下两个部分，形制相同。第二驱动杆杆体30前端开孔以方便连接装置28的安装。两个第二驱动杆杆体30部分均设置弧形凸起，中间安装前轴承29，压紧后使用连接装置28进行连接和压紧。前轴承29内部应设有键槽，通过键与第一驱动杆杆体24进行连接。第二驱动杆杆体30的两个部分的尾部设置弧形凸起，将后轴承31放置在其中，后轴承31上类似地设置键槽，通过键与推动架进行键连接。合页32为可开合形式的金属连接件，设置在第二驱动杆杆体30尾部，起到可开合地连接两部分杆体的作用，合页32上下两部分与第二驱动杆杆体30两部分可以通过铆接或者焊接进行连接。
通过图8可以看出，所述推动架包括：推动架架体17、推动架连接装置33、推动架紧定装置34。推动架架体17包括中间一段圆柱杆轴41和一个U型杆42。所述圆柱杆轴41形式为一长圆柱体，两端设有螺纹孔，通过推动架连接装置33使得推动架架体17两个部分相连；圆柱杆轴41中间开轴肩、键槽和螺纹。第二驱动杆27的后轴承31可以通过键连接与该轴进行连接；U型杆42两侧设有螺纹孔，通过推动架连接装置33与圆柱杆轴41进行相连。
通过图8可以看出，所述推动架连接装置33包括连接螺栓和垫片，在圆柱杆轴41两端各设置一套推动架连接装置33。所述推动架紧定装置34包括一个紧定螺母和垫片，紧定螺母安装在圆柱杆轴41上的螺纹部分，通过紧定螺母和垫片可以对后轴承31起到压紧的作用。
通过图4可以看出，所述保护架9包括：保护架底部19、保护架内管20、保护弹簧21、保护架外管22。保护架底部19包括两部分：一部分是底端螺柱，与叶片进行螺纹连接，同时叶片上相应的位置也应开设螺纹孔以便安装。螺柱上部分为一较粗的扁形圆柱体，外端设有外螺纹，并且圆柱体上有两个焊接的圆环，以便保护弹簧21的连接。圆柱体的与螺柱可以通过焊接进行连接。圆柱体外螺纹与保护架内管20进行螺纹连接，相应地，保护架内管20底部设有内螺纹。保护架外管22从保护架内管20中伸出，保护架外管22底部外端为一环形体，最大外径与保护架内管20相同，使得保护架外管22可以从保护架内管20中纵向运动并且保证不脱出。同时保护架外管22的底部环形体部分设置两个圆环，两根保护弹簧21通过保护架内管20与保护架外管22分别设置的两个圆环进行勾连，使得保护架外管22向上收紧。保护架9进行安装时，保护架底部19与叶片的相应位置进行连接时还应设置一个辅助安装块40。该辅助安装块40为一直角楔形，中间设置螺纹孔，直角所对的长边应与所设置位置的叶片几何曲线相同以便安装，该辅助安装块40沿叶片展长方向的宽度不应超过保护架内管20的外径，可选地，考虑到重量和功能效用，可选择铝合金材料。保护架9的作用是在襟翼回收的过程中保证不发生过强的冲击，对驱动杆的回收动作进行缓冲。
通过图10可以看出，所述控制单元13应放置在两个纵向固定架3之间设置的横向固定架11上。通过图1可以看出，相同的襟翼系统设置两套安装在叶片内部：除控制单元13、电源及转换模块12、加速度传感器1和风速传感器以外，一式两套根据叶片尺寸的沿展向的变化可能需要改变一些细微尺寸，如高度等，但基本形式不应当改变，安装在叶片内部，在一套控制系统的控制之下，两套襟翼系统共同动作。所述一级襟翼14沿叶片展向的宽度应与叶片总长度沿展向的1/5相当；所述二级襟翼15的三维几何外形应略小于一级襟翼14，安装在一级襟翼14内部。
所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，可实现两级襟翼伸出，从而增大叶片阻力减小振动的襟翼伸出，包括伸出襟翼、固定架、电机模块、驱动架、保护架、固定架固定装置、横向固定架、电源及转换模块、控制单元、条形电磁铁、推动架、输出箱、电机固定架，以及各部分从属部件和结构。先通过传感器探测风速信号，当风速大于最小设定值的时候，控制单元驱动电机和驱动杆通过输出箱推出一级襟翼。当探测到的风速信号大于最大设定值的时候，控制单元继续增大电流推动二级襟翼伸出，进一步增加襟翼长度，从而增加叶片受到的风阻，降低使叶片振动的载荷，起到对叶片的保护作用。设置保护架对驱动杆进行保护。控制策略选用最优PID算法，控制单元、电源及电源转换模块安装在横向固定架上。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，主要包括可伸缩的两级伸出襟翼(5)、电机模块(6)、传动机构(60)、固定架(90)和控制系统(100)，其特征在于：
所述两级襟翼(5)和电机模块(6)通过固定架(90)安装在风力发电机叶片的内腔中，电机模块(6)中的电机(50)通过传动机构(60)连接驱动两级襟翼(5)；
所述控制系统(100)电连接电机(50)，进而控制电机(50)；
所述控制系统(100)由安装在风力发电机叶片外表面上的加速度传感器(1)和安装在风力发电机塔筒上的风速传感器组成，所述风速传感器经一个控制单元(80)连接控制电机(50)；
所述控制系统(100)依据风速和加速度信号控制电机(50)，电机(50)经传动机构(60)驱动两级襟翼(5)，先使其中的二级襟翼(15)和一级襟翼(14)一起趋向外伸，随着风速和加速度信号进一步加强，一级襟翼(14)被制动而二级襟翼(15)进一步外伸；二级襟翼(15)的外伸增加风力发电机叶片的风阻，从而降低叶片振动载荷，起到保护叶片的作用。
2.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述伸出襟翼(5)包括两部分：一级襟翼(14)和二级襟翼(15)；其中，一级襟翼(14)呈中空扁长箱体，二级襟翼(15)设置在其中，形式为一扁实心片体；以电机(50)所在侧为外侧，相反方向为内侧，一级襟翼(14)的朝内部分设置三个固定槽，向外部分设置两个固定凸条(18)，两侧各一个固定凸条(18)，同时二级襟翼(15)设置相应凹槽与所述固定凸条(18)匹配，则二级襟翼(15)可在一级襟翼(14)内部上下活动，各固定凸条(18)及相应匹配的凹槽的长度均与各襟翼长度相同；一级襟翼(14)两侧各设置凸条和与固定架(90)凹槽相匹配；一级襟翼(14)的朝内部分和朝外部分的中下部分分别设置两个限位架(43)，限位架(43)为一条形实心杆，下部与所设置位置的底部叶片几何曲线相同，与一级襟翼(14)进行焊接连接，起到限位的作用。
3.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述固定架(90)包括纵向固定架(3)、横向固定架(11)、内固定架(4)和外固定架(7)，所述横向固定架(11)设置在两个纵向固定架(3)的中间，横向固定架(11)上放置电机模块(6)、控制单元(80)和电源及转换模块(70)；电机模块(6)包括电机(50)和电机固定架(45)以及电机(50)上安装的齿轮，在电机(50)输出轴上通过键连接安装齿轮，电机(50)输出轴末端带有螺纹，通过安装螺母与垫片进行齿轮的压紧；电机固定架(45)起固定电机的作用，通过电机上自带的螺纹孔与电机固定架(45)进行螺纹连接，电机(50)输出轴上的齿轮与一根转换轴(46)上的齿轮啮合后，实现电机(50)转矩传递；电机固定架(45)放置在输出箱内部，输出箱底部与横向固定架(45)进行焊接相连。
4.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述输出箱(44)为一箱体，在箱体两侧开孔，所述转换轴(46)放置在输出箱(44)中，转换轴(46)上中部有齿，在与箱体进行安装的部分，设置两个轴肩，在两端与第一驱动杆杆体(24)进行连接，并且设置第一驱动杆紧定装置(23)进行紧定。
5.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述传动机构(60)中，电机(50)经转换轴(46)联动一根驱动杆(8)，驱动杆(8)的后端装有一个保护架(9)，所述保护架(9)包括：保护架底部(19)、保护架内管(20)、保护弹簧(21)、保护架外管(22)；
所述保护架底部(19)包括两部分：一部分是底端螺柱，与叶片进行螺纹连接，同时叶片上相应的位置也应开设螺纹孔以便安装；螺柱上部分为一较粗的扁形圆柱体，外端设有外螺纹，并且圆柱体上有两个焊接的圆环，以便保护弹簧(21)的连接；圆柱体的与螺柱可通过焊接进行连接；圆柱体外螺纹与保护架内管(20)进行螺纹连接，相应地，保护架内管底部设有内螺纹；保护架外管(22)从保护架内管(20)中伸出，保护架外管(22)底部外端为一环形体，最大外径与保护架内管(20)相同，使得保护架外管(22)可从保护架内管(20)中纵向运动并且保证不脱出；同时保护架外管(22)的底部环形体部分设置两个圆环，两根保护弹簧(21)通过保护架内管(20)与保护架外管(22)分别设置的两个圆环进行勾连，使得保护架外管(22)向上收紧；保护架(9)进行安装时，保护架底部(19)与叶片的相应位置进行连接时还应设置一个辅助安装块(40)，该辅助安装块(40)为一直角楔形，中间设置螺纹孔，直角所对的长边应与所设置位置的叶片几何曲线相同以便安装，该辅助安装块(40)沿叶片展长方向的宽度不应超过保护架内管(20)的外径。
6.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述第一驱动杆(24)包括：第一驱动杆杆体(23)、固定螺栓及配套装置、第一驱动杆紧定装置(23)；第一驱动杆杆体(24)与转换轴(46)相连，通过第一驱动杆杆体(24)两端设置的带键槽的孔与驱动杆(8)通过内置的键连接，外侧设置两套第一驱动杆紧定装置(23)，起到压紧和紧定的作用；所述第一驱动杆紧定装置(23)包括紧定螺母与垫片；第一驱动杆杆体(24)包括两部分：一部分是长直角形式的矩形柱，直角边的长边部分开螺纹孔，中部设置轴肩、光滑圆柱杆以及螺纹，光滑圆柱部分设置键槽，通过键与第二驱动杆杆体(30)进行连接；另一部分为长型矩形柱，柱体下方横向开设螺纹孔，二者通过所设置的螺纹孔与固定螺栓及配套装置(25)相连，固定螺栓及配套装置(25)包括固定螺栓和垫片。
7.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述第二驱动杆(27)包括：第二驱动杆紧定装置(26)、连接装置(28)、前轴承(29)、第二驱动杆杆体(30)、后轴承(31)、合页(32)；所述第二驱动杆紧定装置(26)包括：紧定螺母与垫片，紧定螺母通过与设置在第一驱动杆杆体(24)上的螺纹进行螺纹连接，中间放置垫片起到进一步压紧作用；所述连接装置(28)包括连接螺栓与连接螺母，穿过第二驱动杆杆体(30)上设置的孔进行连接，将第二驱动杆杆体(30)两部分压紧；第二驱动杆杆体(30)包括上下两个部分，形制相同；第二驱动杆杆体(30)前端开孔以方便连接装置(28)的安装；两个第二驱动杆杆体(30)部分均设置弧形凸起，中间安装前轴承(29)，压紧后使用连接装置(28)进行连接和压紧；前轴承(29)内部应设有键槽，通过键与第一驱动杆杆体(24)进行连接，第二驱动杆杆体(30)的两个部分的尾部设置弧形凸起，将后轴承(31)放置在其中，后轴承(31)上类似地设置键槽，通过键与推动架进行键连接；合页(32)为可开合形式的金属连接件，设置在第二驱动杆杆体(30)尾部，起到连接两部分杆体的作用，合页(32)上下两部分与第二驱动杆杆体(30)两部分可通过铆接或者焊接进行连接。
8.根据权利要求1所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述驱动杆(8)中的一根第二驱动杆(27)通过一个推动架连接二级襟翼(15)，所述推动架包括：推动架架体(17)、推动架连接装置(33)、推动架紧定装置(34)；推动架架体(17)包括中间一段圆柱杆轴(41)和一个U型杆(42)；所述圆柱杆轴(41)形式为一长圆柱体，两端设有螺纹孔，通过推动架连接装置(33)使得推动架架体(17)两个部分相连；圆柱杆轴(41)中间开轴肩、键槽和螺纹；第二驱动杆(27)的后轴承(31)可通过键连接与该轴进行连接；U型杆(42)两侧设有螺纹孔，通过推动架连接装置(33)与圆柱杆轴(41)进行相连；所述推动架连接装置(33)包括连接螺栓和垫片，在圆柱杆轴(41)两端各设置一套推动架连接装置；所述推动架紧定装置(34)包括一个紧定螺母和垫片，紧定螺母安装在圆柱杆轴(41)上的螺纹部分，通过紧定螺母和垫片可对后轴承(31)起到压紧的作用。
9.根据权利要求2所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：固定架(90)中的内固定架(4)与纵向固定架(3)相连，可采取焊接的方式；外固定架(7)与叶片相连，叶片通过螺柱与外固定架(7)连接，外固定架(7)底部的螺柱通过设置在叶片上的螺纹孔安装完成后与外固定架(7)焊接于一体，设置为内部中空的架体；两套内固定架(4)和外固定架(7)用于固定一套一级襟翼(14)和二级襟翼(15)。
10.根据权利要求2所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述二级襟翼(15)顶端与推动架架体(17)中的U型杆(42)相连，可使用焊接的方式；所述二级襟翼(15)与一级襟翼(14)的顶端部分结构如下：在一级襟翼(14)内部设置条形电磁铁(16)，使得一级襟翼(14)与二级襟翼(15)可吸附为一体，当仅仅需要启动一级襟翼(14)时，因电机(50)输出转矩不大，因此无法克服电磁铁(16)吸引力从而伸出二级襟翼(15)；当需要启动二级襟翼(15)时，此时电机(50)输出转矩进一步增大，推动一级襟翼(14)继续执行伸出动作，此时：一级襟翼(14)外部两个限位架(43)顶住叶片内壁部分，使得一级襟翼(14)无法继续伸出，而电机(50)转矩增大使得二级襟翼(15)克服与一级襟翼(14)之间的条形电磁铁(16)吸引力，进一步向前顶出，使得二级襟翼(15)伸出；所述条形电磁铁(16)的供电线路可通过一级襟翼(14)两侧开小孔，从而使得线路沿着内固定架(4)伸出到横向固定架(11)，与电源相连接。
11.根据权利要求3所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述纵向固定架(3)为一矩形实心杆体，上部和下部各在水平方向设置一个螺纹孔，并且上下两端边缘应与叶片相应几何曲线相同，以便安装；纵向固定架(3)与叶片的连接通过固定架固定装置(10)进行安装；该纵向固定架(3)的沿叶片展向的宽度应与一级襟翼(14)宽度沿叶片展向的相当。
12.根据权利要求10所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述纵向固定架(3)通过两端的固定装置(10)安装在叶片的朝外部分是固定装置外架，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置内架的直角的纵向高度，其横向部分的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装；固定装置外架纵向架体上开孔，中间放置螺柱。
13.根据权利要求10所述风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统，其特征在于：所述纵向固定架(3)的固定装置(10)安装的叶片的朝内部分是固定装置内架，形式为直角三角形式，沿叶片展长方向的宽度不超过固定装置内架的直角的短边高度，直角的长边的底部与所安装位置的叶片内壁几何曲线相同以便安装并设置螺纹孔，配合螺栓及垫片，安装在叶片上，此处安装位置，叶片上也应设置相应螺纹孔；固定装置内架直角的短边上开孔，中间放置螺柱，螺柱两端设置螺纹，中间可为光滑的圆柱，穿过固定装置内架及固定装置外架上设置的孔；螺柱两端设置的螺纹上安装紧定螺母及垫片，起到安装后压紧的作用。
CN202010423146.2A 2020-05-19 2020-05-19 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统 Active CN111706460B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010423146.2A CN111706460B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010423146.2A CN111706460B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111706460A true CN111706460A (zh) 2020-09-25
CN111706460B CN111706460B (zh) 2022-11-08

Family

ID=72537647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010423146.2A Active CN111706460B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111706460B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112610409A (zh) * 2021-01-12 2021-04-06 王恩芽 一种稳速变桨式风力发电机
CN112796931A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 西安利和愽机械制造有限公司 一种风力扰流结构
CN112879240A (zh) * 2021-04-06 2021-06-01 温州安荷桥科技有限公司 一种抗风型风电叶片

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110223033A1 (en) * 2011-01-28 2011-09-15 General Electric Company Actuatable surface features for wind turbine rotor blades
US20120134814A1 (en) * 2011-10-27 2012-05-31 General Electric Company Wind turbine rotor blade with fail-safe air brake flaps
US20120134803A1 (en) * 2011-10-27 2012-05-31 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
CN102713262A (zh) * 2009-11-25 2012-10-03 维斯塔斯风力系统有限公司 用于风轮机叶片的襟翼控制
CN208578676U (zh) * 2018-06-21 2019-03-05 汕头职业技术学院 一种风力机尾缘襟翼的伸缩偏转传动装置
CN109681377A (zh) * 2019-01-22 2019-04-26 上海理工大学 一种基于风力机叶片的自动伸缩涡流发生器系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102713262A (zh) * 2009-11-25 2012-10-03 维斯塔斯风力系统有限公司 用于风轮机叶片的襟翼控制
US20110223033A1 (en) * 2011-01-28 2011-09-15 General Electric Company Actuatable surface features for wind turbine rotor blades
US20120134814A1 (en) * 2011-10-27 2012-05-31 General Electric Company Wind turbine rotor blade with fail-safe air brake flaps
US20120134803A1 (en) * 2011-10-27 2012-05-31 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
CN103089535A (zh) * 2011-10-27 2013-05-08 通用电气公司 风力涡轮机叶片
CN208578676U (zh) * 2018-06-21 2019-03-05 汕头职业技术学院 一种风力机尾缘襟翼的伸缩偏转传动装置
CN109681377A (zh) * 2019-01-22 2019-04-26 上海理工大学 一种基于风力机叶片的自动伸缩涡流发生器系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112796931A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 西安利和愽机械制造有限公司 一种风力扰流结构
CN112796931B (zh) * 2020-12-30 2023-06-02 西安利和愽机械制造有限公司 一种风力扰流结构
CN112610409A (zh) * 2021-01-12 2021-04-06 王恩芽 一种稳速变桨式风力发电机
CN112879240A (zh) * 2021-04-06 2021-06-01 温州安荷桥科技有限公司 一种抗风型风电叶片

Also Published As

Publication number Publication date
CN111706460B (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111706460B (zh) 一种风力发电机叶片搭载的可控二级襟翼伸出系统
AU2009243740B2 (en) Wave power plant and method for operating the same
WO2023134239A1 (zh) 一种海浪能发电装置及发电方法
CN202193209U (zh) 大推力发动机用双摆常平座
CN104535353B (zh) 倾斜安装角度可调的风电机组动力学特性模拟试验装置
CN211258881U (zh) 叶片独立变桨装置
CN102734057A (zh) 具有自动调速的风力发电和风力空气压缩双用机
CN114718803A (zh) 一种风力机襟翼气动驱动机构
CN210948979U (zh) 独立变桨叶片
CN206530441U (zh) 一种新型中型风力发电机液压变桨系统
CN110230571B (zh) 叶片独立变桨装置
CN202084554U (zh) T型光伏双轴跟踪支架
CN204330372U (zh) 一种倾斜安装角度可调的风电机组故障模拟实验台
CN208376946U (zh) 一种新型节能电动车
CN210948987U (zh) 叶根独立变桨装置
CN204778495U (zh) 一种调节式臂销复位装置
CN204002714U (zh) 一种风光储联合的游梁式抽油机智能平衡装置机械部分
CN203472550U (zh) 一种悬架运动能量回收机构
CN210948986U (zh) 风力机变桨装置
CN203548072U (zh) 加固套筒式法兰
CN221142577U (zh) 一种车位地锁
CN210371421U (zh) 一种aw气动执行器
CN202007737U (zh) 具有自动调速的风力发电和风力空气压缩双用机
CN219248609U (zh) 一种猕猴桃采摘装置
CN219619366U (zh) 水下机器人用由曲柄连杆机构传动的俯仰调节装置

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