CN114083791A - 一种风电叶片保护膜设置方法及风电叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电叶片技术领域，具体涉及一种风电叶片保护膜设置方法及风电叶片，所述风电叶片包括：叶尖、迎风脊线及叶根。在风电叶片的迎风脊线靠近叶尖部分设置有保护膜，保护膜采用分段式的粘贴方式，以减少每段保护膜的长度，避免粘贴保护膜时出现气泡，提高保护膜与风电叶片的粘接强度。在现场更换保护膜时，可以只更换存在破损的保护膜，减少更换长度、降低成本、降低了施工难度。同时相邻保护膜采用搭接或拼图式连接，保证了连接部位的连接强度，防止连接部位翘起，防止沙尘雨水侵入，避免风电叶片出现损伤，保证风电叶片表面平顺，减少风电叶片摩阻损失，提高风电的转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片技术领域，具体涉及一种风电叶片保护膜设置方法及风电叶片。
背景技术
风力发电机叶片在在风力的作用下旋转，带动发电机转动，将风能转化为电能，为了增加风力利用率和发电功率，通常采用大型的风电叶片，风电叶片全长超过50m。
风电叶片重量的越轻、表面越平滑，则摩擦阻力越小，功率转化效率越高。通常将风力发电机安装在具有恶劣气候的陆地和海上，会受到沙尘冲击和雨水腐蚀。特别是在风电叶片前段的迎风脊线部位，由于线速度最快，受到沙尘冲击造成的磨损最严重，磨损后对功率转化效率的影响最大。因此通常采取在风电叶片前段的迎风脊线部位敷设保护膜的方式，避免风电叶受损，使风电叶片表面平滑，以提高风电的转化效率。这种保护膜在生产时就预制在风电叶片上，在保护膜受损后在现场需要进行更换。
由于风电叶片很长，通常在从叶尖开始，沿迎风脊线部位设置长度约为15m的保护膜。如果采用整块保护膜，由于整块保护膜较长，粘贴时容易出现气泡等粘接不牢现象，从而影响产品整体性能，粘接强度得不到保障；如出现局部缺口等故障需要整块更换，施工难度大且成本昂贵；现场安装较为困难。因此有必要改进目前保护膜的设置方式，解决常规连接结构存在的连接强度不足的问题，并避免安装过程中精度要求过高的问题。以提高保护膜粘贴强度、降低施工难度和成本。
经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：
1、申请号为“CN201010249003.0”、申请日为“2010.08.06”、公开号为“CN101993666A”、公开日为“2011.03.30”、名称为“用于风力发电机叶片的保护膜”、申请人为“日东电工株式会社”的中国发明专利，该发明专利涉及一种用于风力发电机叶片的保护膜，该保护膜被粘附到风力发电机的叶片表面。所述保护膜具有基材和在所述基材一个表面上的压敏胶粘剂层。所述膜具有良好的耐候性，能防止叶片劣化。该发明还涉及一种保护风力发电机叶片的方法，其包括将上述保护膜粘附到叶片表面上。该发明另外涉及一种用于风力发电机的叶片，所述叶片具有用保护膜覆盖的表面。该专利只是涉及风电叶片保护膜的材质及结构，并未涉及风电叶片保护膜的分段设置方法及连接结构，与本发明采用的技术方案不相同。
2、申请号为“CN201610111047.4”、申请日为“2016.02.29”、公开号为“CN105695929B”、公开日为“2017.12.22”、名称为“一种适用于高Mo含量复杂内腔结构叶片防护涂层的制备方法”、申请人为“北京航空航天大学”的中国发明专利，该发明专利公开了一种适用于高Mo含量复杂内腔结构叶片防护涂层的制备方法，属于高温合金涂层及其制备技术领域。所述制备方法包括叶片内腔氟离子清洗及气相渗铝硅涂层的制备。所述的叶片内腔氟离子清洗的目的是去除内腔壁残留的氧化物层，为后续气相渗铝硅涂层的制备提供条件。所述气相渗铝硅涂层的表层为铝硅涂层，在铝硅层下方由于硅原子内扩散与合金中钼元素化合形成不连续的MoSi2相。形成的MoSi2层不仅消耗了近表层的钼元素，同时也可抑制合金内的钼元素持续外扩散，具有阻扩散层的作用。避免了钼元素外扩散至涂层表面形成MoO3气相氧化物破坏氧化膜完整性，从而使得铝硅扩散涂层尤其适用于具有复杂内腔结构、高Mo含量的高温合金部件。该专利是在叶片表面增加防护涂层方式，并未涉及风电叶片保护膜的分段设置方法及连接结构，与本发明采用的技术方案不相同。
3、申请号为“201580069764.9”、申请日为“2015.11.10”、 公开号为“CN107207688A”、公开日为“2017.09.26”、名称为“聚氨酯材料、制备此类材料的方法和风力涡轮机叶片的防护罩”、申请人为“聚合技术股份公司”的中国发明专利，该发明专利涉及聚氨酯材料由多羟基化合物、丁二醇和异氰酸酯制备。防护罩( 1 )经调整而适应于通过将该防护罩的内侧( 4 )粘合到风力涡轮机叶片的纵向边缘的表面( 5 )上而沿风力涡轮机叶片的纵向边缘( 3 )的至少一部分连接。该防护罩在纵向( D )上细长并具有至少基本上U形的横截面。该防护罩包括纵向延伸的中心罩部和分别在中心罩部的两侧之一纵向延伸的两个外周罩部。中心罩部具有至少1毫米的最小厚度，且各外周罩部具有从至少1毫米的最大厚度至小于1/2毫米的最小厚度递减的厚度。该专利只是涉及预成型U形保护膜的结构及制造方法，并未涉及风电叶片保护膜的分段设置方法及连接结构，与本发明采用的技术方案不相同。
4、申请号为“201680052750.0”、申请日为“2016.09.08”、 公开号为“CN108025348B”、公开日为“2019.06.18”、名称为“制造用于具有曲线形的前缘或尾缘的叶片的防护增强件的方法”、申请人为“赛峰飞机发动机公司”的中国发明专利，该发明专利提出一种用于制造叶片( P )的前缘( BA )或尾缘的防护增强件的方法，所述前缘( BA )或尾缘是曲线形的，所述方法包括如下步骤：将中空管( 1 )整平( 102 )以形成沿着所述管( 1 )延伸的至少一条折线( 6 )；通过沿着关于所述管( 1 )与所述折线( 6 )相对的切割线( 8 )切割所述管( 1 )来打开( 104 )被整平的所述管( 1 )，以形成在所述折线( 6 )处联结且用于安装到叶片( P )的压力侧和吸力侧的两个凸缘( 16，18 )，所述方法的特征在于弯曲所述中空管( 1 )的预备步骤( 100 )，该预备步骤在所述整平( 102 )之前执行，并且适于使得所述折线( 6 )在整平( 102 )之后是曲线形的并且与所述叶片( P )的曲线形的前缘( BA )基本上匹配。该专利只是涉及用于涡轮发动机叶片的防护增强件制造方法，并未涉及风电叶片保护膜的分段设置方法及连接结构，与本发明采用的技术方案不相同。
5、申请号为“CN201720442341.3”、申请日为“2017.04.25”、公开号为“CN206738081U”、公开日为“2017.12.12”、名称为“一种风力发电机叶片保护套[”、申请人为“红叶风电设备(营口)有限公司”的实用新型专利，该实用新型专利包括：风机叶片形状的套体结构、设置于所述套体结构顶端的避雷装置，位于套体结构内设置的阻尼结构层。本实用新型通过在风机叶片外设置的可拆卸的套体结构，有效预防和解决了风机因自然环境造成的叶片腐蚀情况，当套体结构出现损坏时，还可重新拆卸安装新的套体结构对风机叶片进行保护，有效降低了维护成本。在套体结构的顶端设置的避雷装置，有效解决了雷击事件造成的风机故障，阻尼结构层则有效避免了因共振导致的风机损毁问题。该专利只是涉及风电叶片的整体保护套，并未涉及风电叶片保护膜的分段设置方法及连接结构，与本发明采用的技术方案不相同。
上述专利均没有涉及保护膜过长难以粘贴施工、以及保护膜连接强度不足的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种风电叶片保护膜设置方法及风电叶片。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种风电叶片保护膜设置方法：采用分段式粘贴保护膜的方式，以减少每段保护膜的长度，避免粘贴保护膜时出现气泡，提高保护膜与风电叶片的粘接强度。在现场更换保护膜时，可以分段更换和粘贴，可以只更换存在破损的保护膜，减少更换长度，降低成本。同时分段后的保护膜便于施工，降低了施工难度。
进一步地，所述分段式粘贴保护膜的方式：是将风电叶片上需要设置的保护膜，沿风电叶片的迎风脊线方向分割成多段，每段采用一整块保护膜粘贴。每段的长度不超过1.5m，便于粘贴操作，降低了施工难度。
进一步地，首先从风电叶片迎风脊线靠近叶尖位置处开始，沿风电叶片迎风脊线向叶根方向粘贴第一块保护膜；然后从第一块保护膜的末端开始，向叶根方向粘贴第二块保护膜；以此类推，直到所粘贴的保护膜总长达到预定长度。
进一步地，相邻两块保护膜连接处通过叠合连接的方式连接，以增强连接部位连接强度。避免连接部位分离，防止雨水沙尘侵入。
进一步地，所述叠合连接为搭接，即一块保护膜的连接部位处于另一块保护膜的连接部位的上方，通过上下粘贴的方式连接。
进一步地，相邻保护膜搭接部位为相互匹配的楔形，使得搭接部位搭接后的厚度与保护膜的厚度一致；搭接时，靠近叶尖的保护膜的连接部位处于远离叶尖的保护膜的连接部位的下方。在风电叶片转动时，由于离心力的作用，沙尘雨水是向叶尖方向流动。因此这种搭接方式既能够避免雨水沙尘侵入搭接缝隙中，又能够将侵入搭接缝隙中的雨水沙尘甩出，起到更好的保护作用。
进一步地，保护膜搭接部位的楔形的斜面由多段弧线组成。经过试验，这种由多段弧线组成的保护膜搭接部位的接触面具有更好的粘贴强度。
进一步地，所述叠合连接为拼图式连接，即一块保护膜的连接部位设置有几何形状的凹凸边，另一块保护膜的连接部位设置有相匹配的几何形状的凹凸边，相邻两块保护膜通过拼图的方式，利用几何形状的凹凸边互相嵌合实现连接。这种采用互相嵌合的凹凸边连接的保护膜，连接更牢固，具有更好的连接强度。防止连接部位翘起，防止沙尘雨水侵入，避免风电叶片出现损伤。
进一步地，所述拼图式连接的凹凸边采用梯形、圆弧形或T字形的几何形状。以形成开口小、内孔大的凹凸边，互相嵌合后形成钩挂效果，增强连接强度。
本发明还涉及一种风电叶片，包括：叶尖、迎风脊线及叶根，在风电叶片的迎风脊线靠近叶尖部分设置有上述的保护膜。可以分段更换和粘贴保护膜，降低了成本和施工难度。
本发明的有益效果为：通过将风电叶片保护膜采用分段式的粘贴方式，以减少每段保护膜的长度，避免粘贴保护膜时出现气泡，提高保护膜与风电叶片的粘接强度。在现场更换保护膜时，可以只更换存在破损的保护膜，减少更换长度、降低成本、降低了施工难度。同时相邻保护膜采用搭接或拼图式连接，保证了连接部位的连接强度，防止连接部位翘起，防止沙尘雨水侵入，避免风电叶片出现损伤，保证风电叶片表面平顺，减少风电叶片摩阻损失，提高风电的转化效率。
附图说明
图1为风电叶片保护膜设置方法示意图，
图2为图1中P—P剖视示意图，
图3为图2中局部放大示意图，
图4为图3中的保护膜粘贴后示意图，
图5为实施例1示意图，
图6为图5中I的局部放大示意图，
图7为图5中的保护膜粘贴后示意图，
图8为实施例2示意图，
图9为图8中J的局部放大示意图，
图10为实施例3示意图，
图11为图10中K的局部放大示意图，
图12为实施例4示意图，
图13为图12中L的局部放大示意图，
图14为实施例5示意图，
图15为图14中M的局部放大示意图。
图中：1—风电叶片、11—叶尖、12—迎风脊线、13—叶根、14—背风脊线，2—保护膜、21—第1块保护膜、211—弧线a、212—弧线b、213—弧线c、22—第2块保护膜、221—弧线a、222—弧线b、223—弧线c、23—第3块保护膜、24—第4块保护膜、201—保护膜底、202—保护膜边，X—保护膜粘贴方向、H1—保护膜底厚度、H2—搭接部位搭接后厚度、A—梯形齿根宽度、B—梯形齿高度、α—梯形齿底角、C—弧形齿根宽度、r—弧形齿半径、D—T字形齿根宽度、E—T字形齿根高度、F—T字形齿顶高度、G—T字形齿顶根宽度差、R1—弧线a半径、R2—弧线b半径、R3—弧线c半径。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1所示：为了防止风电叶片1被沙尘冲击和雨水腐蚀，通常在从叶尖11开始，沿迎风脊线12部位设置长度约为15m的保护膜2。如果采用整块保护膜2，由于整块保护膜2较长，粘贴时容易出现气泡等粘接不牢现象，从而影响保护膜2的整体性能，粘接强度得不到保障；如出现局部缺口等故障需要整块更换保护膜2。而且整块保护膜2较长，施工难度大，现场安装较为困难。
因此本发明将保护膜2分为多段，每段的长度不超过1.5m，优选1.2m。沿迎风脊线12、从叶尖11向叶根13方向为保护膜粘贴方向X。从叶尖11开始，粘贴第1块保护膜21；然后从第1块保护膜末端开始，粘贴第2块保护膜22；再从第2块保护膜末端开始，粘贴第3块保护膜23；以此类推，直到所粘贴的保护膜2总长达到预定长度。这种化整为零的分段式粘贴保护膜2的方式，可以减少每段保护膜2的长度，避免粘贴保护膜2时出现气泡，提高保护膜2与风电叶片1的粘接强度。在现场更换保护膜2时，可以只更换破损的保护膜2，减少更换长度，降低成本。同时分段后的保护膜2便于施工，降低了施工难度。
分段粘贴时，相邻两块保护膜2之间通过叠合连接的方式连接，以增强连接部位连接强度。避免连接部位分离，防止雨水沙尘侵入。
如图2至4所示：本发明的保护膜2采用高分子材料，如硅胶、聚氨酯、橡胶等材料制造。保护膜2的横截面形状与风电叶片1的横截面形状相同，为V形。从保护膜底201到保护膜边202的厚度均匀变薄，保护膜底厚度H1不小于4毫米，优选不小于5毫米，保护膜边202的厚度的厚度小于2毫米，优选小于1毫米。保护膜2的总宽度至少为风电叶片1总宽度的7%，优选大于风电叶片1总宽度的15%。
相邻两块保护膜2之间叠合连接的方式可以是：搭接和拼图式连接。所述搭接：即一块保护膜2的连接部位处于另一块保护膜2的连接部位的上方，通过上下粘贴的方式连接。这种搭接方式的搭接接触面密封性能好，雨水沙尘不容易侵入。
本发明实施例1如图5至7所示：相邻两块保护膜2是采用搭接，搭接部位的长度不小于30毫米，优选地不小于40毫米。第1块保护膜21的末端设置有楔形的搭接部位，搭接部位的接触面是由211、212和213三段弧形组成，211的半径R1≥160mm；212的半径150mm≥ R2≥100mm；213的半径R3≤100mm。第2块保护膜22的前端设置有楔形的搭接部位，搭接部位的接触面是由221、222和223三段弧形组成，221的半径R1≥160mm；222的半径150mm R2≥100mm；223的半径R3≤100mm。经试验，这种由三段弧形组成的接触面更能有效地增加保护膜1和保护膜2的粘接面积和粘接强度，进而提高了产品的可靠性，同时降低了现场施工安装的难度。
搭接时，将第2块保护膜22前端的搭接部位粘贴在第1块保护膜21的末端的搭接部位上面。在风电叶片1转动时，由于离心力的作用，沙尘雨水是流向叶尖11方向（与X方向相反）。因此这种搭接方式既能够避免沙尘雨水侵入搭接缝隙中，又能够将侵入搭接缝隙中的沙尘雨水甩出，起到更好的保护作用。搭接部位的搭接后厚度H2与保护膜底厚度H1一致，使得搭接部位平顺，以减少摩擦阻力。
本发明实施例2如图8至9所示：相邻两块保护膜2也是采用搭接。与实施例1所不同的是：第1块保护膜21末端由211、212和213三段弧形组成接触面的弯曲方向与实施例1不同；第2块保护膜22的前端由221、222和223三段弧形组成接触面的弯曲方向与实施例1不同。
所述叠合连接为拼图式连接，即一块保护膜的连接部位设置有几何形状的凹凸边，另一块保护膜的连接部位设置有相匹配的几何形状的凹凸边，相邻两块保护膜通过拼图的方式，利用几何形状的凹凸边互相嵌合实现连接。这种由互相嵌合的凹凸边连接的保护膜，连接更牢固，具有更好的连接强度。防止连接部位翘起，防止沙尘雨水侵入，避免风电叶片出现损伤。
本发明实施例3如图10至11所示：是采用几何形状为梯形的拼图式连接方式。梯形齿的参数为：保护膜2总宽度的10%≤A≤保护膜2总宽度的20%，优选：保护膜2总宽度的13%≤A≤保护膜2总宽度的17%；15mm≤B≤30mm，优选：20mm≤B≤25mm ；200≤α≤700，优选：300≤α≤600。第2块保护膜22的拼图区域与第1块保护膜21的拼图区域对应嵌合。这种设计，在使得拼图连接区域的拉伸强度、疲劳性能最优的前提下，也利于各保护膜连接处的搭接，采用相互嵌入的方式，解决了常规搭接方式安装精度不足、校准难度高等问题。其它几块保护膜2连接方式与此相同。
本发明实施例4如图12至13所示：是采用几何形状为圆弧形的拼图式连接方式。圆弧形齿的参数为：保护膜2总宽度的10%≤C≤保护膜2总宽度的20%，优选：保护膜2总宽度的13%≤C≤保护膜2总宽度的17%；20mm≤r≤40mm，优选：25mm≤r≤35mm。第2块保护膜22的拼图区域与第1块保护膜21的拼图区域对应嵌合，其它几块保护膜2连接方式与此相同。
本发明实施例5如图14至15所示，是采用几何形状为T字形齿的拼图式连接方式。T字形齿的参数为：保护膜2总宽度的10%≤D≤保护膜2总宽度的20%，优选：保护膜2总宽度的13%≤D≤保护膜2总宽度的17%；15mm≤E≤25mm；25mm≤F≤35mm。第2块保护膜22的拼图区域与第1块保护膜21的拼图区域对应嵌合，其它几块保护膜2连接方式与此相同。
综上所述：本发明的有益效果为：通过将风电叶片保护膜采用分段式的粘贴方式，以减少每段保护膜的长度，避免粘贴保护膜时出现气泡，提高保护膜与风电叶片的粘接强度。在现场更换保护膜时，可以只更换存在破损的保护膜，减少更换长度、降低成本、降低了施工难度。同时相邻保护膜采用搭接或拼图式连接，保证了连接部位的连接强度，防止连接部位翘起，防止沙尘雨水侵入，避免风电叶片出现损伤，保证风电叶片表面平顺，减少风电叶片摩阻损失，提高风电的转化效率。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (10)
1.一种风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：采用分段式粘贴保护膜的方式，以减少每段保护膜的长度，避免粘贴保护膜时出现气泡，提高保护膜与风电叶片的粘接强度。
2.根据权利要求1所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：所述分段式粘贴保护膜的方式：是将风电叶片上需要设置的保护膜，沿风电叶片的迎风脊线方向分割成多段，每段采用一整块保护膜粘贴。
3.根据权利要求2所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：首先从风电叶片迎风脊线靠近叶尖位置处开始，沿风电叶片迎风脊线向叶根方向粘贴第一块保护膜；然后从第一块保护膜的末端开始，向叶根方向粘贴第二块保护膜；以此类推，直到所粘贴的保护膜总长达到预定长度。
4.根据权利要求1至3任意一项所述风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：相邻两块保护膜连接处通过叠合连接的方式连接，以增强连接部位连接强度。
5.根据权利要求4所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：所述叠合连接为搭接，即一块保护膜的连接部位处于另一块保护膜的连接部位的上方，通过上下粘贴的方式连接。
6.根据权利要求5所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：相邻保护膜搭接部位为相互匹配的楔形，使得搭接部位搭接后的厚度与保护膜的厚度一致；搭接时，靠近叶尖的保护膜的连接部位处于远离叶尖的保护膜的连接部位的下方。
7.根据权利要求6所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：保护膜搭接部位的楔形由多段弧线组成。
8.根据权利要求4所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：所述叠合连接为拼图式连接，即一块保护膜的连接部位设置有几何形状的凹凸边，另一块保护膜的连接部位设置有相匹配的几何形状的凹凸边，相邻两块保护膜通过拼图的方式，利用几何形状的凹凸边互相嵌合实现连接。
9.根据权利要求8所述的风电叶片保护膜设置方法，其特征在于：所述拼图式连接的凹凸边采用梯形、圆弧形或T字形的几何形状。
10.一种风电叶片，包括：叶尖（11）、迎风脊线（12）及叶根（13），其特征在于：风电叶片（1）的迎风脊线（12）靠近叶尖（11）部分设置有权利要求1至9任意一项所述的保护膜（2）。
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