CN112128050B - 降噪结构、叶片及风力发电机组 - Google Patents

降噪结构、叶片及风力发电机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降噪结构、叶片及风力发电机组，降噪结构包括降噪部、连接部和加强部；降噪部包括多个依次设置的降噪齿；连接部与降噪部连接，并用于将降噪结构固定在叶片的尾缘；加强部同时连接多个降噪齿。本发明在降噪结构中加设连接多个降噪齿的加强部，以增大降噪部的长宽比，即在降噪部宽度相同的情况下，加强部能够在保证降噪部强度的同时将降噪齿的长度设置成更大值，降噪部的长宽比增大导致在叶片表面流动的气流与叶片的尾缘垂直方向上的夹角增大，从而使噪音压力脉动值减小，声波值减小，噪音降低。

Description

降噪结构、叶片及风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种降噪结构、叶片及风力发电机组。
背景技术
风力发电机组是通过叶片来吸收风能，叶片在风力作用下产生旋转，并带动风力发电机转轴旋转以进行发电，风力发电机的输出功率主要由叶片吸收风能的性能来决定的。目前，对风力发电机组的单机容量要求越来越高，即对风力发电机组的发电量要求提高，现有技术中一般通过增大叶片的扫风面积来增大风力发电机的输出功率，叶片扫风面积的增加通常意味着叶片长度变长，而叶片长度越长，叶片旋转时的线速度越快，特别是叶片尖部的线速度已经接近甚至超过300km/h，但叶片线速度越快，叶片产生的噪音也就越大。但随着风力发电机组的大形化与风电场的大规模开发建设，远离居民区的空旷风电场越来越稀缺，风电场与居民区之间的距离变得越来越近，因此噪音问题越来越受到社会和环保机构的关注，成为必须考虑和解决的技术问题。
常见的叶片为翼形结构，由于生产工艺的限制，在实际的叶片生产过程中，叶片的尾缘的厚度会大于1.5mm，叶片的尾缘处会形成脱落涡，即形成“后向台阶流”流动现象，而脱落涡噪音是叶片噪音的主要来源，因此通过改变叶片的尾缘的结构，尽可能避免脱落涡现象的产生是一种改善叶片噪音的一种主要措施。
为此，技术人员从仓鸮的羽毛结构得到启示，通过在叶片的尾缘设置类似于仓鸮羽毛的锯齿状的降噪结构，来提高叶片表面的流动稳定性，降低阻力以及叶片转动时所产生的噪音。其中，据研究表明，降噪结构的长宽比越大，对叶片的降噪效果越好。公开号为CN109139358A的专利申请公开了一种风力发电机叶片的降噪后缘结构，通过在叶片的尾缘设置三角形状的平板锯齿来降低叶片的噪音，该种结构强度较高，但是降噪结构的长宽比较小，降噪效果较差。公开号为CN207598417U的专利公开了一种用于风力机的三维毛刷锯齿尾缘降噪装置，通过在锯齿外侧设置毛刷来增大降噪结构的整体长度，这种结构虽然能够增大降噪结构的长宽比，从而提高降噪效果，但是该结构的强度较低，在风载荷以及风吹雨淋的环境中容易受损，降低降噪结构的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中降噪结构的强度和降噪效果不能同时实现的缺陷，提供一种降噪结构、叶片及风力发电机组。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种降噪结构，用于风力发电机组的叶片，所述降噪结构设置于所述叶片的尾缘，所述降噪结构包括降噪部、连接部和加强部；
所述降噪部包括多个依次设置的降噪齿；
所述连接部与所述降噪部连接，并用于将所述降噪结构固定在所述叶片的尾缘；
所述加强部同时连接多个所述降噪齿。
在本方案中，在降噪结构中加设连接多个降噪齿的加强部，以增大降噪部的长宽比，即在降噪部宽度相同的情况下，加强部能够在保证降噪部强度的同时将降噪齿的长度设置成更大值，降噪部的长宽比增大导致在叶片表面流动的气流与叶片的尾缘垂直方向上的夹角增大，从而使噪音压力脉动值减小，声波值减小，噪音降低。
较佳地，所述降噪部的长宽比的最大值为45-55。
在本方案中，降噪部的长宽比相较于传统的长宽比大大增大，而降噪部的长宽比越大，降噪效果越好。
较佳地，所述加强部包括至少一个加强梁，所述加强梁为长条形柱状结构，所述加强梁同时连接多个所述降噪齿。
在本方案中，提供一种加强部的具体结构，长条形柱状的加强梁结构简单，容易成形获取、成本低，且与降噪齿的组装工艺简单，组装效率高。
较佳地，所述加强部为V形或X形结构，所述加强部的开口方向朝向所述降噪齿的延伸方向。
在本方案中，提供一种加强部的结构形状，上述结构的加强部将其两侧的降噪齿划分为长度不同的两部分，加强部与降噪齿的结合形成了三角形的边缘，能够进一步加强降噪效果。
较佳地，所述加强部为一字形结构。
在本方案中，提供一种加强部的结构形状，上述结构的加强部结构简单且组装方便。
较佳地，所述加强部为网状或带状结构，所述加强部覆盖多个所述降噪齿。
在本方案中，提供一种加强部的结构形状，网状或带状的加强部覆盖降噪部的区域更多。
较佳地，所述加强部安装在所述降噪部的压力面上。
在本方案中，由于降噪部的压力面承受的风压较大，降噪部跟随叶片由降噪部的压力面向降噪部的吸力面旋转，上述设置能够使风压向加强部施加朝向降噪部的压力，增强两者连接的牢固性。
较佳地，所述降噪部为齿梳状结构，多个所述降噪齿平行间隔设置，所述降噪齿为长方体结构。
在本方案中，提供一种降噪部和降噪齿的具体结构，降噪齿的结构太过尖锐容易在尖锐处形成细小的高能量涡流，使得叶片在旋转过程中，降噪齿的尖锐处产生强烈的宽频散射噪音，上述降噪齿的结构能够减少降噪齿的尖锐处的宽频散射噪音的产生。
较佳地，所述连接部为板状结构，所述连接部具有用于与所述降噪部连接的第一连接面，所述降噪齿垂直于所述第一连接面。
在本方案中，连接部能够同时连接多个降噪齿，使降噪结构成为一个整体，可以实现降噪结构整体与叶片连接，而不用每个降噪齿单独和叶片连接，大大提高降噪结构与叶片组装的效率，减少组装工时。
较佳地，所述连接部具有用于与所述叶片连接的第二连接面，所述第二连接面为与对应的所述叶片的轮廓相适应的弧面。
在本方案中，上述设置使连接部的第二连接面和叶片连接处完全贴合，增大连接部与叶片之间的粘接面积，提高连接部和叶片粘接的牢固性，防止降噪结构从叶片上脱落。
较佳地，所述降噪结构的材料为耐候性工程塑料或复合材料。
在本方案中，降噪结构长期暴露在自然环境中，经历紫外线的照射和例如雨水等含有酸碱物质的腐蚀，采用上述材料能够提高降噪结构的使用寿命。
一种叶片，所述叶片包括如上所述的降噪结构，所述降噪结构的连接部与所述叶片的尾缘连接。
在本方案中，提供一种降噪结构的应用方式，降噪结构安装在叶片的尾缘，以改变叶片的尾缘的形状，尽可能避免脱落涡现象的产生。
较佳地，所述降噪结构沿叶片的长度方向包括三个长度相同的降噪单元，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，分别为第一降噪单元、第二降噪单元和第三降噪单元，垂直于所述连接部用于与所述叶片连接的第二连接面的垂线为第一垂线，所述第一降噪单元和所述第二降噪单元连接处的所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角为30°-80°，所述第二降噪单元和所述第三降噪单元连接处的所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角为40°-100°。
在本方案中，叶片旋转过程中，叶片在其长度方向上的各部分的线速度不同，气流流过叶片不同部分的尾迹方向也不同，上述设置能够尽可能使降噪齿的延伸方向与对应部分叶片的尾迹方向相同，提高降噪效果。
较佳地，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角依次递增。
在本方案中，自叶片的叶尖至叶根方向，叶片各部分的线速度减小，叶片各部分的尾迹方向与叶片的变桨轴线之间的夹角增大，上述设置能够使降噪齿的延伸方向与对应部分叶片的尾迹方向相同，提高降噪效果。
较佳地，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，所述降噪齿的长度依次递减。
在本方案中，叶片越靠近叶尖的位置线速度越快，产生的噪音也就越大，而降噪齿的长度越长，降噪效果越好，上述设置能够根据叶片各部分产生的噪音大小的不同合理安排降噪齿的长度，减少制造降噪齿的消耗，降低生产成本。
较佳地，所述连接部安装在所述叶片的压力面上。
在本方案中，由于叶片压力面承受的风压较大，叶片在风压作用下由叶片压力面朝向叶片吸力面的方向旋转，上述设置使风压可以向连接部施加朝向叶片的压力，使连接部和叶片粘接更加牢固，降低两者连接断开的可能性，提高降噪结构工作的稳定性。
一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的叶片。
在本方案中，提供一种叶片的应用方式，叶片在风力作用下产生旋转，并带动与之连接的风力发电机组的转轴旋转，以实现风力发电机组发电，风能先转化为机械能，再转化为电能。
本发明的积极进步效果在于：本发明在降噪结构中加设连接多个降噪齿的加强部，以增大降噪部的长宽比，即在降噪部宽度相同的情况下，加强部能够在保证降噪部强度的同时将降噪齿的长度设置成更大值，降噪部的长宽比增大导致在叶片表面流动的气流与叶片的尾缘垂直方向上的夹角增大，从而使噪音压力脉动值减小，声波值减小，噪音降低。
附图说明
图1为本发明实施例1的风力发电机组的主视结构示意图。
图2为本发明实施例1的降噪结构的主视结构示意图。
图3为本发明实施例1的降噪结构的后视结构示意图。
图4为本发明实施例1的降噪结构安装在叶片上的结构示意图。
图5为本发明实施例1的叶片的侧视结构示意图。
图6为图5中B部分的放大图。
图7为图1中A部分的叶片的结构示意图。
图8为图7中C部分的放大图。
图9为本发明实施例2的降噪结构的主视结构示意图。
图10为本发明实施例2的降噪结构的后视结构示意图。
图11为本发明实施例3的降噪结构的主视结构示意图。
图12为本发明实施例3的降噪结构的后视结构示意图。
图13为本发明实施例4的降噪结构的主视结构示意图。
图14为本发明实施例4的降噪结构的后视结构示意图。
图15为本发明实施例5的降噪结构的主视结构示意图。
图16为本发明实施例5的降噪结构的后视结构示意图。
图17为本发明效果实施例的噪音数值比较图。
附图标记说明：
塔架11
轮毂12
叶片2
叶片的前缘21
叶片的尾缘22
叶片压力面23
叶片吸力面24
降噪结构3
降噪齿311
降噪部的压力面312
降噪部的吸力面313
连接部32
第一连接面321
第二连接面322
加强部33
第一降噪结构34
第二降噪结构35
第三降噪结构36
第四降噪结构37
第五降噪结构38
第六降噪结构39
边缘层4
第一垂线5
变桨轴线6
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种风力发电机组，用于将风能转化为电能。风力发电机组包括塔架11、轮毂12、叶片2和机舱，塔架11的下端固定在地面上，塔架11的上端连接有轮毂12、叶片2和机舱，叶片2安装在轮毂12上，轮毂12与机舱转动连接。风力发电机组运行过程中，叶片2在风力的作用下产生旋转，并带动与之连接的轮毂12同步转动，轮毂12与机舱通过转轴连接，用于控制机舱内部的转子能够跟随叶片2和轮毂12同步转动，以实现风力发电机组的发电。风能通过控制叶片2旋转而转化为机械能，机舱内部的转子转动发电又将机械能转化为电能。
如图1-8所示，本实施例中的叶片2为翼形结构，包括叶片的前缘21、叶片的尾缘22、叶片压力面23和叶片吸力面24，叶片的前缘21和叶片的尾缘22之间的直线距离为叶片弦长，叶片2在其长度方向上的不同位置处的叶片弦长不同。叶片压力面23和叶片吸力面24之间的最大距离与叶片弦长的比值为叶片相对厚度，叶片2在其长度方向上的不同位置处的叶片相对厚度也是不同的。沿叶片2的长度方向，叶片2与轮毂12连接的一端为叶根，远离轮毂12的一端为叶尖。其中，叶片2的长度方向为图1中箭头所指的方向。
如图2-8所示，叶片的尾缘22上安装有降噪结构3，降噪结构3包括降噪部、连接部32和加强部33。降噪结构3用于改变叶片的尾缘22的形状，避免叶片的尾缘22处脱落涡现象的产生，降低叶片2旋转时产生的噪音。
本实施例中的降噪部为齿梳状结构，包括多个依次平行间隔设置的降噪齿311，降噪齿311为长方体结构。因为降噪齿311的结构太过尖锐容易在尖锐处形成细小的高能量涡流，使得叶片2在旋转过程中，降噪齿311的尖锐处产生强烈的宽频散射噪音。因此本实施例采用长方体结构的降噪齿311，能够减少降噪齿311的尖锐处的宽频散射噪音的产生。优选地，降噪齿311的尖锐处设置圆角过渡，以降低扰流空气产生的阻力以及进一步减少降噪齿311的尖锐处的宽频散射噪音的产生。进一步优选地，降噪齿311还设置有拔模角，设置拔模角能够方便降噪齿311的生产，使降噪齿311易于从模具中取出。
由于降噪部长期暴露在自然环境中，经历紫外线的照射和例如雨水等含有酸碱物质的腐蚀，为了提高降噪部的使用寿命，降噪部的材料优先选用耐候性工程塑料或复合材料，例如ABS塑料或玻璃钢材料。
连接部32同时连接多个降噪齿311，使降噪结构3成为一个整体，连接部32连接在降噪部和叶片的尾缘22之间，能够实现降噪结构3整体与叶片2连接，避免每个降噪齿311单独和叶片2连接，大大提高降噪结构3与叶片2组装的效率，减少组装工时。本实施例中的连接部32为板状结构，连接部32具有用于与降噪部连接的第一连接面321和用于与叶片2连接的第二连接面322，降噪齿311垂直于连接部32的第一连接面321，连接部32的第二连接面322与叶片压力面23贴合，连接部32的第二连接面322与叶片压力面23之间通过胶水粘接的方式来实现两者的固定。
传统技术中的降噪结构3虽然也具有连接部32且也是通过胶水粘接的方式实现连接部32和叶片2的连接，但是传统技术中的降噪结构3的连接部32多为平板结构，由于叶片2与降噪结构3连接的表面是有弧度变化的，因此传统技术中的降噪结构3的连接部32无法与叶片2完全贴合，从而很容易导致叶片2与降噪结构3之间的连接断开，使降噪结构3从叶片2上脱落。本实施例中的连接部32并非为平板结构，连接部32的第二连接面322为弧面，第二连接面322的形状与对应的叶片2的轮廓相适应，以使连接部32的第二连接面322和叶片2连接处完全贴合，增大连接部32与叶片2之间的粘接面积，提高连接部32和叶片2粘接的牢固性，防止降噪结构3从叶片2上脱落。其中，本实施例中所指的“对应的叶片2的轮廓”是指叶片2用于和第二连接面322粘接的部位的表面轮廓。
在其他可替代的实施方式中，连接部32也可以固定在叶片吸力面24上。由于叶片压力面23承受的风压较大，叶片2在风压作用下由叶片压力面23朝向叶片吸力面24的方向旋转，本实施例中将连接部32固定在叶片压力面23上，即将整个降噪结构3安装在叶片压力面23上，使得风压可以向连接部32施加朝向叶片2的压力，使连接部32和叶片2粘接更加牢固，降低两者连接断开的可能性，提高降噪结构3工作的稳定性。
连接部32与降噪部的连接方式在本实施例中没有具体描述，连接部32与降噪部可以是通过真空灌注、注塑成形等方式一体成形，也可以是两者分别成形之后再通过粘接、焊接等连接方式连接。由于连接部32也是长期暴露在自然环境中，也会经历紫外线的照射和例如雨水等含有酸碱物质的腐蚀，因此连接部32也优先选用耐候性工程塑料或复合材料，提高连接部32的使用寿命。优选地，连接部32的材料和降噪部的材料相同，以使连接部32和降噪部既可以一体成形也可以分别成形后连接，提高降噪结构3组装的灵活性。
如图2-3所示，加强部33同时连接降噪部中所有的降噪齿311，加强部33主要沿降噪齿311的间隔方向延伸，用于增加降噪部的强度，以提高降噪部的长宽比，即在降噪部宽度相同的情况下，加强部33能够在保证降噪部强度的同时将降噪齿311的长度设置成更大值。现有技术中的降噪部的长宽比一般都在1-3的范围内，而本实施例中的降噪部的长宽比的最大值却可以控制在45-55的范围内，即降噪部的长宽比最多可在1-55的范围内，大大增加降噪部的长宽比，提高降噪效果。根据理论计算研究，当降噪部的长宽比小于3时，约减少噪音1-2dB，当降噪部的长宽比为3-6时，约减少噪音2-4dB，长宽比越大，降噪效果越好，甚至能够减少10dB以上的噪音，具体计算方法属于本领域的现有技术，在此不做赘述。其中，降噪部的长宽比是指降噪部的长度和宽度的比值，降噪部的长度方向平行于降噪齿311的长度方向，降噪部的宽度方向平行于降噪齿311的间隔方向。
具体的，叶片2旋转产生的噪音值的大小可以用声压值LA衡量，声压值LA越大，叶片2旋转产生的噪音值越大。其中，
Figure BDA0002750394020000101
p为噪音压力脉动值，p0一般取常数2×10- 5Pa。由于噪音压力脉动值p和p0均为正数，两者的比值也为正数，因此，根据对数函数的特性，噪音压力脉动值p越小，声压值LA也越小。
噪音压力脉动值p与多个因素有关，具体的，
Figure BDA0002750394020000102
U为叶片2的叶尖线速度，L为叶片2展长，δ*为叶片2边界层位移厚度，r为噪音源与接收点之间的距离，γ为叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角，
Figure BDA0002750394020000103
为叶片2表面流动的气流与噪音源与接收点连线之间的夹角。其中，叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ的范围为0°-90°，根据三角函数的特性，叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ越大，噪音压力脉动值p越小。
而研究表明，降噪部的长宽比增大，叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ也增大，且不影响叶片2的叶尖线速度U、叶片2展长L、叶片2边界层位移厚度δ*、噪音源与接收点之间的距离r和叶片2表面流动的气流与噪音源与接收点连线之间的夹角
Figure BDA0002750394020000111
的数值。因此增大降噪部的长宽比能够降低噪音压力脉动值p，进而降低声压值LA，使叶片2旋转产生的噪音值降低。其中，叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ的测量方法属于本领域的现有技术，在此不做赘述。叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ的角度越大，降噪结构3的降噪效果越好，当叶片2表面流动的气流与叶片的尾缘22垂直方向上的夹角γ趋近于90°时，能够实现最大程度的降噪。
本实施例中的加强部33为V形结构，V形结构的加强部33由V形的加强梁形成，加强梁为长条形柱状结构，结构简单，容易成形获取、成本低，且与降噪齿311的组装工艺简单，组装效率高。其中，V形的加强梁可以由两根一字形的加强梁组合而成，也可以由一根一字形的加强梁变形而成，或者由多根加强梁拼接组装形成。
加强部33的开口朝向降噪齿311的延伸方向且朝向连接部32，其中，“加强部33的开口”是指“V”的上端开口，加强部33将其沿降噪齿311长度方向两侧的降噪齿311划分为长度不同的两部分，且加强部33与降噪部的连接处形成了三角形的边缘层4，相当于在降噪部中又形成了一个三角形的降噪结构3，进一步加强降噪效果。
优选地，加强部33安装在降噪部的压力面312上，降噪部的压力面312和叶片压力面23的朝向相同，均是用于承受较大风压的一面，降噪部在风压作用下跟随叶片2由降噪部的压力面312向降噪部的吸力面313旋转，即由叶片压力面23向叶片吸力面24旋转。加强部33安装在降噪部的压力面312上使得叶片2旋转过程中，风压能够向加强部33施加朝向降噪部的压力，增强两者连接的牢固性，防止加强部33和降噪部的连接断开，增强降噪结构3的稳定性。加强部33和降噪部的连接方法在本实施例中没有详细描述，本领域技术人员可以通过粘接或紧固件连接等方式来实现两者的连接。
由于加强部33和降噪部、连接部32一样，均是长期暴露在自然环境中，也会经历紫外线的照射和例如雨水等含有酸碱物质的腐蚀，因此，加强部33和材料可以选用和降噪部相同的耐候性工程塑料或复合材料，以提高降噪结构3的使用寿命。
如图7-8所示，本实施例中的叶片的尾缘22上安装有六个降噪齿311长度不同的降噪结构3，自叶尖至叶根的方向，分别为第一降噪结构34、第二降噪结构35、第三降噪结构36、第四降噪结构37、第五降噪结构38和第六降噪结构39。第一降噪结构34设置在叶片相对厚度为15％-18％的区域，第一降噪结构34沿叶片2长度方向的长度为第一降噪结构34安装位置处的叶片弦长值的0.5％-5％；第二降噪结构35设置在叶片相对厚度为18％-21％的区域，第二降噪结构35沿叶片2长度方向的长度为第二降噪结构35安装位置处的叶片弦长值的1％-10％；第三降噪结构36设置在叶片相对厚度为21％-25％的区域，第三降噪结构36沿叶片2长度方向的长度为第三降噪结构36安装位置处的叶片弦长值的2％-25％；第四降噪结构37设置在叶片相对厚度为25％-30％的区域，第四降噪结构37沿叶片2长度方向的长度为第四降噪结构37安装位置处的叶片弦长值的5％-30％；第五降噪结构38设置在叶片相对厚度为30％-40％的区域，第五降噪结构38沿叶片2长度方向的长度为第五降噪结构38安装位置处的叶片弦长值的6％-25％；第六降噪结构39设置在叶片相对厚度为40％-60％的区域，第六降噪结构39沿叶片2长度方向的长度为第六降噪结构39安装位置处的叶片弦长值的10％-20％。图7和图8中所示的各个降噪结构3沿叶片2长度方向的长度仅作为参考，不为实际长度。
如图8所示，第二降噪结构35至第五降噪结构38中，降噪齿311的长度逐渐缩小，第一降噪结构34中的降噪齿311的长度小于第二降噪结构35中的降噪齿311的长度。叶片2越靠近叶尖的位置线速度越快，产生的噪音也就越大，而降噪齿311的长度越长，降噪效果越好，因此理论上越靠近叶尖处的降噪齿311越长，最靠近叶尖处设置的降噪结构3的降噪齿311也应该最长，本实施例将第一降噪结构34中的降噪齿311设置成短于第二降噪结构35中的降噪齿311是为了形成过渡，使噪声分布更加均匀，叶片2各部分的降噪效果更为接近，还能够增加叶尖处的美观性。
叶片2旋转过程中，叶片2在其长度方向上的各部分的线速度不同，气流流过叶片2不同部分的尾迹方向也不同，自叶片2的叶尖至叶根方向，叶片2各部分的线速度减小，叶片2各部分的尾迹方向与叶片2的变桨轴线6之间的夹角增大。降噪结构3安装在叶片2上后，降噪齿311相对于叶片2的延伸方向与对应安装的部分叶片2的尾迹方向相同能够降低叶片2加装降噪结构3而对叶片载荷产生的影响，从而提高降噪效果。本实施例通过改变垂直于连接部32的第二连接面322的第一垂线5与叶片2的变桨轴线6之间的夹角来实现，降噪齿311相对于叶片2的延伸方向与对应安装的部分叶片2的尾迹方向相同，具体的，自叶尖至叶根的方向，第一垂线5与叶片2的变桨轴线6之间的夹角依次递增。
优选地，将多个降噪结构3的结合沿叶片2的长度方向分成三个长度相同的降噪单元(图中未示出)，自叶片2的叶尖至叶根的方向，分别为第一降噪单元、第二降噪单元和第三降噪单元，第一降噪单元和第二降噪单元连接处的第一垂线5与叶片2的变桨轴线6之间的夹角α1为30°-90°，第二降噪单元和第三降噪单元连接处的第一垂线5与叶片2的变桨轴线6之间的夹角α2为40°-100°。目前，现有技术中第一垂线5和叶片2的变桨轴线6之间的夹角α通常为80°-90°左右，本实施例将夹角α数值设置成更小值，特别对于未来大型后掠式叶片而言，能够使降噪齿311保持更好的状态，提高使用寿命。
风力发电机组长时间在自然环境下运行，叶片2表面粘附的灰尘以及叶片2被雨水腐蚀的区域会增加叶片2的粗糙度以使叶片2提前失速，进而降低叶片2的发电效率且还会产生额外的湍流涡，增加叶片2的气动噪音。在叶片2上加装降噪结构3，可以延迟气流失速分离，在叶片2表面被污染后改善失速分离情况，保持叶片2良好的气动性能以及发电性能，减少噪音的产生。使用本实施例中的降噪结构3，可降低噪音2-5dB(A)左右，提高叶片2的气动性能10％-30％，越靠近叶尖的区域，改善作用越明显。
本实施例还提供一种降噪结构3的安装方法，适用于叶片2还没有组装到轮毂12上的情况，具体包括：先摆正叶片2位置并在叶片2上测量得出各个降噪结构3的安装位置，并在叶片2上留下定位信号。对叶片2用于安装降噪结构3的区域进行清理打磨，保证粘接面平整清洁。若叶片2表面存在油污，需要先用有机溶剂清洗擦干后再进行打磨，打磨过程中严禁用手触碰打磨完成的区域。清理打磨完成后，在连接部32的第二连接面322上涂抹密封胶，先将第二连接面322的四个端点固定在叶片压力面23上，固定过程中从连接部32的中部按压挤出叶片2和连接部32之间的气泡，待连接部32与叶片2粘接之后，用于朝叶片2方向按压连接部32，确保粘接牢固，粘接完成之后按上述方式安装其他的降噪结构3。组装完成后，根据所选密封胶的固化时间要求，等待叶片2和降噪结构3之间的密封胶固化完成后再启用叶片2。优选地，安装环境温度控制在5℃以上，环境温度越高，密封胶的粘接效果越好。
在其他可替代的实施方式中，还可以在叶片2安装到轮毂12上之后再安装本实施例中的降噪结构3，由于此过程属于高空作业，因此在安装之前需要保证相关技术人员的安全，下雨等能见度差的天气以及风大的情况下不能进行此操作。具体安装步骤和本实施例中的步骤基本相同，但在安装之前需要锁定风力发电机组的叶轮，打开机舱维护操作以及拍下急停键，划定施工安全范围，树立警戒线，禁止无关人员入内，检查起吊装备，防止起吊过程产生意外，准备就绪后再进行安装操作。
实施例2
本实施例中的降噪结构3和实施例1基本相同，其不同之处在于，加强部33的结构不同。
如图9-10所示，本实施例中的加强部33为X形结构，加强部33同时连接降噪部中所有的降噪齿311，加强部33的开口朝向降噪齿311的延伸方向，其中，“加强部33的开口”是指“X”的上下两端开口。X形结构的加强部33由两根V形的加强梁组合形成，两个加强梁沿降噪齿311的长度方向设置。本实施例中的加强梁也为长条形柱状结构，结构简单，容易成形获取、成本低，且与降噪齿311的组装工艺简单，组装效率高。加强部33与降噪部的连接处也能够形成三角形的边缘层4，相当于在降噪部中又形成了两个三角形的降噪结构3，进一步加强降噪效果。此外，X形结构的加强部33相较于V形结构的加强部33而言，能够进一步提高降噪部的强度，增大降噪部的长宽比。
实施例3
本实施例中的降噪结构3和实施例1基本相同，其不同之处在于，加强部33的结构不同。
如图11-12所示，本实施例中的加强部33为一字形结构，由一根一字形的加强梁形成，加强梁为长条形柱状结构，加强部33的延伸方向平行于降噪齿311的间隔方向，加强部33同时连接降噪部中所有的降噪齿311。一字形的加强部33结构简单，与降噪部的组装方便。
实施例4
本实施例中的降噪结构3和实施例1基本相同，其不同之处在于，加强部33的结构不同。
如图13-14所示，本实施例中的加强部33为X形结构的加强梁和一字形加强梁的组合，一字形加强梁相对于X形加强梁设置在降噪部远离连接部32的一侧，本实施例中的加强部33结构适用于降噪齿311较长的降噪结构3，且在其他可替代的实施方式中，降噪齿311的长度如果进一步增大，可以在降噪齿311上再设置一个加强梁，以提高降噪部的强度。
实施例5
本实施例中的降噪结构3和实施例1基本相同，其不同之处在于，加强部33的结构不同。
如图15-16所示，本实施例中的加强部33为网状结构，加强部33覆盖在降噪部的压力面312上，即覆盖在多个降噪齿311上，网状的加强部33相对于采用加强梁的加强部33而言，对降噪部的覆盖范围更大，特别适用于雨水、冰雹和雷电较多的区域，更能承受外来载荷或力的破坏。在其他可替代的实施方式中，加强部33也可以采用带状等具有一定柔性的结构。
效果实施例
本效果实施例是对加装现有技术中的降噪结构3的叶片2的噪声值以及加装上述实施例1中的降噪结构3的叶片2的噪声值进行了测量。在风力发电机组整体组装完成并投入使用之后，测量不同风速下，加装现有技术中的降噪结构3的叶片2在旋转过程中产生的噪音大小以及加装上述实施例1中的降噪结构3的叶片2在旋转过程中产生的噪音大小。其中，对噪声值的具体测量方法属于本领域的现有技术，在此不做赘述。
如图17所示，本效果实施例选取了16个不同的风速值，并测量了上述两种加装不同降噪结构3的叶片2在这16的风速值下所产生的噪音大小。图17上部用折线图的形式显示了叶片2产生的噪音值大小，从该折线图中可以明显看出，无论在哪个风速值下，加装现有技术中的降噪结构3的叶片2在旋转过程中产生的噪音都大于加装上述实施例1中的降噪结构3的叶片2在旋转过程中产生的噪音。
图17下部的柱状图和下表1显示了两种加装不同降噪结构3的叶片2在各个风速值下的降噪差值，从降噪差值的数值大小可以看出，加装上述实施例1中的降噪结构3的叶片2相比于加装现有技术中的降噪结构3的叶片2，产生的噪音值下降明显，而并非极其微小的变化，加装上述实施例1中的降噪结构3的叶片2对改善叶片2旋转过程产生的噪音起到了明显的效果。
表1两种叶片2降噪差值表
风速[m/s] 降噪差值[dB(A)]
3 1.92
4 2.10
5 2.30
6 2.52
7 2.80
8 2.72
9 2.79
10 2.90
11 2.10
12 2.20
13 2.10
14 2.13
15 2.11
16 2.10
17 2.03
18 1.08
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于装置或元件被正常使用时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须在任何时刻都具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，除非文中另有说明。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种降噪结构，用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述降噪结构设置于所述叶片的尾缘，所述降噪结构包括降噪部、连接部和加强部；
所述降噪部包括多个依次设置的降噪齿；
所述连接部与所述降噪部连接，并用于将所述降噪结构固定在所述叶片的尾缘；
所述加强部同时连接所述降噪部中所有的所述降噪齿；
所述加强部安装在所述降噪部的压力面上。
2.如权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪部的长宽比的最大值为45-55。
3.如权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述加强部包括至少一个加强梁，所述加强梁为长条形柱状结构，所述加强梁同时连接多个所述降噪齿。
4.如权利要求3所述的降噪结构，其特征在于，所述加强部为V形或X形结构，所述加强部的开口方向朝向所述降噪齿的延伸方向。
5.如权利要求3所述的降噪结构，其特征在于，所述加强部为一字形结构。
6.如权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述加强部为网状或带状结构，所述加强部覆盖多个所述降噪齿。
7.如权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪部为齿梳状结构，多个所述降噪齿平行间隔设置，所述降噪齿为长方体结构。
8.如权利要求1所述的降噪结构，其特征在于，所述连接部为板状结构，所述连接部具有用于与所述降噪部连接的第一连接面，所述降噪齿垂直于所述第一连接面。
9.如权利要求8所述的降噪结构，其特征在于，所述连接部具有用于与所述叶片连接的第二连接面，所述第二连接面为与对应的所述叶片的轮廓相适应的弧面。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的降噪结构，其特征在于，所述降噪结构的材料为耐候性工程塑料或复合材料。
11.一种叶片，其特征在于，所述叶片包括如权利要求1-10中任意一项所述的降噪结构，所述降噪结构的连接部与所述叶片的尾缘连接。
12.如权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述降噪结构沿叶片的长度方向包括三个长度相同的降噪单元，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，分别为第一降噪单元、第二降噪单元和第三降噪单元，垂直于所述连接部用于与所述叶片连接的第二连接面的垂线为第一垂线，所述第一降噪单元和所述第二降噪单元连接处的所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角为30°-80°，所述第二降噪单元和所述第三降噪单元连接处的所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角为40°-100°。
13.如权利要求12所述的叶片，其特征在于，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，所述第一垂线与所述叶片的变桨轴线之间的夹角依次递增。
14.如权利要求11所述的叶片，其特征在于，自所述叶片的叶尖至叶根的方向，所述降噪齿的长度依次递减。
15.如权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述连接部安装在所述叶片的压力面上。
16.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求11-15中任意一项所述的叶片。
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