CN113685307A - 一种可折叠叶片和风电机组 - Google Patents

一种可折叠叶片和风电机组 Download PDF

Info

Publication number
CN113685307A
CN113685307A CN202111115623.XA CN202111115623A CN113685307A CN 113685307 A CN113685307 A CN 113685307A CN 202111115623 A CN202111115623 A CN 202111115623A CN 113685307 A CN113685307 A CN 113685307A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
blade tip
foldable
wind
wind turbine
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.)
Pending
Application number
CN202111115623.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李新凯
郭小江
叶昭良
唐巍
劳文欣
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.)
Huaneng Clean Energy Research Institute
Original Assignee
Huaneng Clean Energy Research Institute
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 Huaneng Clean Energy Research Institute filed Critical Huaneng Clean Energy Research Institute
Priority to CN202111115623.XA priority Critical patent/CN113685307A/zh
Publication of CN113685307A publication Critical patent/CN113685307A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • 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
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • 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
    • F03D7/0236—Adjusting aerodynamic properties of the blades by changing the active surface of the wind engaging parts, e.g. reefing or furling
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • 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
    • 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
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

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)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可折叠叶片和风电机组。该可折叠叶片包括叶片主体；与叶片主体转动连接的叶尖；以及连接叶片主体和叶尖的弹性拉力件，叶尖受到的风力超出风力阈值时，叶尖能够克服弹性拉力件的拉力被迫转动；叶尖受到的风力位于风力阈值内时，叶尖能够在弹性拉力件的拉力作用下保持平衡。本发明所述提供的可折叠叶片的叶尖能够在面对强台风时快速降载，在强台风消失时快速复位，不仅能够减少叶片的损伤，减轻风电机组的受损程度，延长风电机组的使用寿命，减轻风电机组的维修成本；而且该可折叠叶片结构简单，便于运输过程中对可折叠叶片进行折叠，减少了占用空间，便于运输；同时，能够缩短叶尖的复位时间，适合推广使用。

Description

一种可折叠叶片和风电机组
技术领域
本发明涉及风电机组叶片技术领域，尤其涉及一种可折叠叶片和风电机组。
背景技术
在每年的强台风袭击中，一些风电机组的叶片会遭受不同程度的损伤，甚至发生折断，使风电机组受损严重，缩短了风电机组的使用寿命，加重了风电机组的维修成本。
因此，如何减轻风电机组的维修成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可折叠叶片，以减轻风电机组的维修成本。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种可折叠叶片，包括：
叶片主体；
与所述叶片主体转动连接的叶尖；以及
连接所述叶片主体和所述叶尖的弹性拉力件，并且所述弹性拉力件设置于所述叶片主体的迎风侧，所述叶尖受到的风力超出风力阈值时，所述叶尖能够克服所述弹性拉力件的拉力被迫转动；所述叶尖受到的风力位于风力阈值内时，所述叶尖能够在所述弹性拉力件的拉力作用下复位并保持平衡。
优选地，在上述可折叠叶片中，所述叶尖与所述叶片主体通过转轴连接。
优选地，在上述可折叠叶片中，所述弹性拉力件为拉簧。
优选地，在上述可折叠叶片中，所述叶尖的转动角度为0°～90°。
优选地，在上述可折叠叶片中，所述叶尖的长度占所述可折叠叶片的长度的30％。
一种风电机组，包括如上任意一项所述的可折叠叶片。
优选地，所述风电机组为海上漂浮式风电机组。
优选地，所述风电机组为双风轮风电机组，所述双风轮风电机组包括设置于上风向的前风轮和设置于后风向的后风轮，所述前风轮和所述后风轮均采用所述可折叠叶片。
使用本发明所提供的可折叠叶片时，由于叶尖与叶片主体转动连接，弹性拉力件连接叶片主体和叶尖，弹性拉力件设置于叶片主体的迎风侧，叶尖受到的风力超出风力阈值时，叶尖能够克服所述弹性拉力件的拉力被迫转动；叶尖受到的风力位于风力阈值内时，叶尖能够在弹性拉力件的拉力作用下复位并保持平衡，因此，当遭遇强台风时，即叶尖受到的风力超出风力阈值时，叶尖能够克服弹性拉力件的拉力被迫转动，实现叶尖的折叠，使该可折叠叶片快速降载，起到保护叶片的作用，同时，随着叶尖与叶片主体的相对转动，弹性拉力件被拉伸，拉伸状态的弹性拉力件对叶尖产生一个拉力；当强台风消失，即叶尖受到的风力位于风力阈值内时，在弹性拉力件的拉力作用下，叶尖转动复位并保持平衡，叶尖能够继续在正常工况下工作。由此可见，本发明所述提供的可折叠叶片的叶尖能够在面对强台风时快速降载，在强台风消失时快速复位，不仅能够减少叶片的损伤，减轻风电机组的受损程度，延长风电机组的使用寿命，减轻风电机组的维修成本；而且该可折叠叶片结构简单，便于运输过程中对可折叠叶片进行折叠，减少了占用空间，便于运输；同时，能够缩短叶尖的复位时间，适合推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种可折叠叶片的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种叶尖在折叠状态时的结构示意图；
图3为可折叠叶片上受到的载荷沿叶片总长度变化规律曲线图；
图4为可折叠叶片功率沿着叶片总长度变化规律曲线图。
其中，100为叶片本体，200为叶尖。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种可折叠叶片，以减轻风电机组的维修成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明实施例公开了一种可折叠叶片，包括叶片主体100、叶尖200和弹性拉力件。
其中，叶尖200与叶片主体100转动连接；弹性拉力件连接叶片主体100和叶尖200，并且弹性拉力件设置于叶片主体100的迎风侧，叶尖200受到的风力超出风力阈值时，叶尖200能够克服弹性拉力件的拉力被迫转动；叶尖200受到的风力位于风力阈值内时，叶尖200能够在弹性拉力件的拉力作用下转动复位并保持平衡。
使用本发明所提供的可折叠叶片时，由于叶尖200与叶片主体100转动连接，弹性拉力件连接叶片主体100和叶尖200，并且弹性拉力件设置于叶片主体100的迎风侧，叶尖200受到的风力超出风力阈值时，叶尖200能够克服弹性拉力件的拉力被迫转动；叶尖200受到的风力位于风力阈值内时，叶尖200能够在弹性拉力件的拉力作用下转动复位并保持平衡，因此，当遭遇强台风时，即叶尖200受到的风力超出风力阈值时，叶尖200能够克服弹性拉力件的拉力被迫转动，实现叶尖200的折叠，使该可折叠叶片快速降载，起到保护叶片的作用，同时，随着叶尖200与叶片主体100的相对转动，弹性拉力件被拉伸，拉伸状态的弹性拉力件对叶尖200产生一个拉力；当强台风消失，即叶尖200受到的风力位于风力阈值内时，在弹性拉力件的拉力作用下，叶尖200转动复位并保持平衡，叶尖200能够继续在正常工况下工作。由此可见，本发明所述提供的可折叠叶片的叶尖200能够在面对强台风时快速降载，在强台风消失时快速复位，不仅能够减少叶片的损伤，减轻风电机组的受损程度，延长风电机组的使用寿命，减轻风电机组的维修成本；而且该可折叠叶片结构简单，便于运输过程中对可折叠叶片进行折叠，减少了占用空间，便于运输；同时，能够缩短叶尖200的复位时间，适合推广使用。
需要说明的是，本发明对上述风力阈值的具体数值不作限定，只要是使叶尖克服弹性拉力件的拉力被迫转动的临界值均属于本发明的保护范围内。
上述叶尖200与叶片主体100可以通过转轴、旋转接头或者合页等零部件连接，只要是能够实现转动连接的方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的叶尖200与叶片主体100通过转轴连接，结构简单，便于加工和安装。
另外，为使叶尖200能够在弹性拉力件的拉力作用下保持平衡，可以在叶片主体100上设置限制叶尖200向迎风侧转动的限位结构，通过限位结构对叶尖200的作用力和弹性拉力件的拉力使叶尖200保持平衡，也可以将上述转轴设置在叶片主体100远离迎风侧的位置，通过叶尖200靠近迎风侧的端面与叶片主体100之间的抵接力和弹性拉力件的拉力保持平衡，只要是能够使叶尖200在弹性拉力件的拉力作用下保持平衡的结构均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的转轴设置在叶片主体100远离迎风侧的位置，以便于通过叶尖200与叶尖主体100之间的抵接力和弹性拉力件的拉力保持平衡。
并且，上述弹性拉力件可以是拉簧、弹性拉力绳或者拉簧与弹性拉力绳的组合等类型，只要是叶尖200与叶片主体100发生相对转动时，弹性拉力件被拉伸，在台风消失后，弹性拉力件的拉力能够拉动叶尖200转动复位的类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的弹性拉力件为拉簧。
另外，本发明对上述叶尖200的转动角度不作具体限定，只要是能够满足使用要求的转动角度均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的叶尖200的转动角度为0°～90°。
进一步地，本发明对上述叶尖200的长度不作具体限定，实际应用中，可以对叶尖200的长度作适应性调整，只要是能够满足使用要求的长度均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的叶尖200长度占可折叠叶片总长度的30％。
如图3所示，沿可折叠叶片的长度方向，自可折叠叶片的叶根朝向叶片的叶尖200方向，可折叠叶片所受的载荷呈递减趋势，即越靠近可折叠叶片的叶尖200，可折叠叶片所受的载荷越小，也就越安全，越靠近可折叠叶片的叶根，可折叠叶片所承受的载荷越大，也就越容易折断，所以可折叠叶片的叶根截面面积较叶尖200的截面面积大，以满足力学性能要求；如图4所示，沿可折叠叶片长度方向，自可折叠叶片的叶根朝向叶片的叶尖200方向，叶片效率先呈现递增趋势，再呈现递减趋势，转折点在可折叠叶片总长度的30％位置处，即可折叠叶片效率最大位置在可折叠叶片总长度的70％位置处，因此，将该可折叠叶片的叶尖200设置在自可折叠叶片的叶根向叶尖200方向的70％位置处，即叶尖200长度占可折叠叶片总长度的30％，既满足了可折叠叶片的力学性能要求，又具有较高的叶片效率，使该可折叠叶片的力学性能和气动性能达到最优。
此外，本发明还公开了一种风电机组，包括如上任意一项所述的可折叠叶片，因此兼具了上述可折叠叶片的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
并且，上述风电机组可以是海上漂浮式风电机组，也可以是海上固定式风电机组，本发明对该可折叠叶片的应用领域不作具体限定；优选地，本发明所提供的风电机组为海上漂浮式风电机组。
进一步地，当上述风电机组为双风轮风电机组时，双风轮风电机组包括设置于上风向的前风轮和设置于后风向的后风轮，前风轮和后风轮均采用上述可折叠叶片，由于后风轮受前风轮尾流的影响，湍流度更大，更不安全，因此，需要使前风轮和后风轮全采用可折叠叶片，对前风轮和后风轮进行协同控制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可折叠叶片，其特征在于，包括：
叶片主体；
与所述叶片主体转动连接的叶尖；以及
连接所述叶片主体和所述叶尖的弹性拉力件，并且所述弹性拉力件设置于所述叶片主体的迎风侧，所述叶尖受到的风力超出风力阈值时，所述叶尖能够克服所述弹性拉力件的拉力被迫转动；所述叶尖受到的风力位于风力阈值内时，所述叶尖能够在所述弹性拉力件的拉力作用下转动复位并保持平衡。
2.根据权利要求1所述的可折叠叶片，其特征在于，所述叶尖与所述叶片主体通过转轴连接。
3.根据权利要求1所述的可折叠叶片，其特征在于，所述弹性拉力件为拉簧。
4.根据权利要求1所述的可折叠叶片，其特征在于，所述叶尖的转动角度为0°～90°。
5.根据权利要求1所述的可折叠叶片，其特征在于，所述叶尖的长度占所述可折叠叶片的长度的30％。
6.一种风电机组，其特征在于，包括如权利要求1至5任意一项所述的可折叠叶片。
7.根据权利要求6所述的风电机组，其特征在于，为海上漂浮式风电机组。
8.根据权利要求6所述的风电机组，其特征在于，为双风轮风电机组，所述双风轮风电机组包括设置于上风向的前风轮和设置于后风向的后风轮，所述前风轮和所述后风轮均采用所述可折叠叶片。
CN202111115623.XA 2021-09-23 2021-09-23 一种可折叠叶片和风电机组 Pending CN113685307A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111115623.XA CN113685307A (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种可折叠叶片和风电机组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111115623.XA CN113685307A (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种可折叠叶片和风电机组

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113685307A true CN113685307A (zh) 2021-11-23

Family

ID=78586921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111115623.XA Pending CN113685307A (zh) 2021-09-23 2021-09-23 一种可折叠叶片和风电机组

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113685307A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269117A (zh) * 2011-07-05 2011-12-07 浙江运达风电股份有限公司 风电机组桨叶及风电机组
CN207278416U (zh) * 2017-10-23 2018-04-27 大唐（朝阳）新能源有限公司 风机叶片
CN207673483U (zh) * 2017-11-17 2018-07-31 明阳智慧能源集团股份公司 一种可折叠式抗台风型海上风力发电机组叶片

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269117A (zh) * 2011-07-05 2011-12-07 浙江运达风电股份有限公司 风电机组桨叶及风电机组
CN207278416U (zh) * 2017-10-23 2018-04-27 大唐（朝阳）新能源有限公司 风机叶片
CN207673483U (zh) * 2017-11-17 2018-07-31 明阳智慧能源集团股份公司 一种可折叠式抗台风型海上风力发电机组叶片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4310284A (en) Automatically controlled wind propeller and tower shadow eliminator
KR100720287B1 (ko) 풍력발전기
JP4690829B2 (ja) 水平軸風車
WO2003058062A1 (fr) Eolienne de type face au vent et procede de fonctionnement correspondant
WO2006129509A1 (ja) 水平軸風車
EP3055556A1 (en) Hinged vortex generator for excess wind load reduction on wind turbine
PL216521B1 (pl) Elektrownia wiatrowa
US20120288371A1 (en) Wind turbine and an associated control method
JP5134629B2 (ja) 風車翼およびこれを用いる風力発電装置
US20050238489A1 (en) Control vane for a wind turbine
KR101468913B1 (ko) 풍력발전기용 블레이드
CA2425447C (en) Wind turbine blade unit
DK2128434T3 (en) Wind turbine blades with twisted and tapered tips
US20200132047A1 (en) Vertical axis wind turbine generator
EP2128435B1 (en) Wind turbine blade with twisted tip
CN113685307A (zh) 一种可折叠叶片和风电机组
CN205618298U (zh) 一种应用于风力发电的折尾结构
JP5685699B2 (ja) 可変ピッチ装置
WO2017022746A1 (ja) 垂直型風力発電システム、及び垂直型風力発電システムにおける制御方法
EP3293392B1 (en) Wind turbine blade comprising an edgewise stabilizer
CN201763522U (zh) 垂直轴风力发动机
CN103912455B (zh) 一种船用水平轴风力发电机
JP2004183640A (ja) フラップを具備する風車ブレード
CN201215067Y (zh) 耐台风小型风力发电机
CN209892383U (zh) 一种叶片可倾斜风力发电机风轮装置

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211123

RJ01 Rejection of invention patent application after publication