CN117231412A - 一种叶片扰流装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片扰流装置，涉及风力发电设备技术领域。叶片扰流装置应用于风力发电机组的叶片，叶片扰流装置包括气囊主体、收紧件以及连接绳；气囊主体沿叶片的长度方向设置，气囊主体设置有用于向气囊主体内充气或放气的阀门；收紧件可弹性收缩，并绕设于气囊主体的外周，以将气囊主体固定于叶片；连接绳的一端连接于阀门，另一端在重力作用下自由下垂，连接绳的重力小于将阀门打开的外拉力。本发明提供的叶片扰流装置采用了自紧式的空气压力紧固结构，不仅减轻了扰流装置的运输体积和质量，还可以在地面完成拆卸，从而消除了安装与拆卸困难，提高了工作效率。

Description

一种叶片扰流装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，更具体地说，涉及一种叶片扰流装置。此外，本发明还涉及一种包括上述叶片扰流装置的风力发电机组。

背景技术

随着风电技术的不断发展，叶片长度不断增加，当前叶片长度已超百米。叶片长度的增加，导致叶片的结构阻尼和结构固有频率变来小，当风力发电机组处于故障停机或者吊装完毕尚未并网等非运行阶段时，叶片容易发生风致涡旋脱落振动或失速诱发振动等异常振动问题，振动位移最高可达10多米，造成叶片严重的疲劳损伤，甚至会使叶片折断和倒塔的情况。

目前，存在设置气动扰流装置、阻尼器、叶片变桨等方案，其中，叶片变桨难以完全抑制各工况下的叶片异常振动，阻尼器安装空间有限且成本大。现有扰流装置在使用时，在风力发电机组并网运行前需要拆卸扰流装置，通常在叶片上设置定位元件或者叶根牵引绳，用于固定扰流元件，使之贴附在叶片表面。由于叶片外形不规则，定位元件或者叶根牵引绳的安装和拆卸十分复杂，定位元件需要采用吊车等登高设备才能顺利拆卸，成本巨大，安装时张紧可操作性差、工作量大；而叶根牵引绳需要进入高空的机组轮毂内才能拆卸，拆卸困难且有安全风险，同时拉紧十分困难。另外，当前扰流元件常采用PE、PEP等密度较低的材料，在叶片表面大量使用时存在运输体积大、质量大等缺点。

综上所述，如何提供一种占用空间小、方便拆卸和拉紧的叶片扰流装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种叶片扰流装置，气囊主体放气之后所占空间小，方便运输；另外，在拆卸的过程中可通过拉动自然下垂的连接绳打开气囊主体的阀门进行充气或放气操作，拆装气囊主体的操作可以在地面进行，方便进行，且可有效提高工作效率。

本发明的另一目的是提供一种包括上述叶片扰流装置的风力发电机组。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种叶片扰流装置，应用于风力发电机组的叶片，其特征在于，包括：

气囊主体，沿所述叶片的长度方向设置，所述气囊主体设置有用于向所述气囊主体内充气或放气的阀门；

收紧件，可弹性收缩，并绕设于所述气囊主体的外周，以将所述气囊主体固定于所述叶片；

连接绳，其一端连接于所述阀门，另一端在重力作用下自由下垂，所述连接绳的重力小于将所述阀门打开的外拉力。

可选地，还包括可拆卸的设置于所述气囊主体的连接器，所述连接绳的非端部位置连接于所述连接器，且所述连接器与所述连接绳所产生的重力之和大于打开所述阀门所需的开启力。

可选地，所述连接器通过魔术贴粘接于所述气囊主体的表面，或所述连接器通过纽扣扣设于所述气囊主体的表面。

可选地，所述连接器包括固设于所述气囊主体的第一结构件以及连接于所述连接绳的第二结构件，所述第一结构件与所述第二结构件通过磁力吸合固定，且所述第一结构件与所述第二结构件可拆卸连接。

可选地，所述气囊主体的数量为多个，且多个所述气囊主体绕所述叶片的周向分布；

所述连接绳和所述连接器的数量均为一个；或所述连接绳包括主体段和设置于末端的多个分支绳，所述分支绳与所述阀门一一对应连接，所述主体段连接于所述连接器；或所述连接绳的数量为多个，且所述连接绳与所述阀门一一对应连接，且任一所述气囊主体均设置有所述连接器。

可选地，所述收紧件为弹力绳，且沿所述叶片的长度方向设置有多个所述弹力绳，相邻所述弹力绳之间的间隙小于3m。

可选地，所述气囊主体的横截面为圆形或三角形或方形或波浪形或不规则形状。

可选地，所述气囊主体的长度大于或等于其所在叶片的长度的五分之一；

和/或所述气囊本体的有效高度大于或等于100m，其中所述气囊本体的有效高度为在所述气囊主体充气状态下，沿接触位置的法线方向，所述气囊主体的最大尺寸，所述接触位置为所述气囊主体与所述叶片的接触位置。

可选地，沿所述叶片的长度方向，所述阀门设置于所述气囊主体中靠近所述叶片中远离中心发电机组的一端的端部。

一种风力发电机组，包括若干所述叶片，所述叶片中的至少一者设置有上述任一项所述的叶片扰流装置。

在使用本发明提供的叶片扰流装置的过程中，安装气囊主体时，可以在地面将未充气的气囊主体通过收紧件安装于叶片，叶片安装于中心发电机组后，向连接绳施加作用力，可通过转动连接绳或在连接绳挂设重物等方式，通过连接绳将阀门打开，并控制向气囊主体内充气，充气完成之后，关闭阀门；也可以在气囊主体充气结束之后，再将叶片进行安装，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。当需要对气囊主体进行放气操作时，向连接绳施加作用力，可通过转动连接绳或在连接绳挂设重物等方式，通过连接绳将阀门打开，完成放气过程。拆卸气囊主体的操作可以在地面进行，将收紧件拆除后，便可将气囊主体进行拆卸。

本发明提供的叶片扰流装置采用了自紧式的空气压力紧固结构，不仅减轻了扰流装置的运输体积和质量，还可以在地面完成拆卸，从而消除了安装与拆卸困难，提高了工作效率。

此外，本发明还提供了一种包括上述叶片扰流装置的风力发电机组。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的叶片扰流装置的具体实施例一的结构示意图；

图2为图2中叶片扰流装置的横截面示意图；

图3为本发明所提供的叶片扰流装置的具体实施例二的结构示意图；

图4为本发明所提供的叶片扰流装置的具体实施例三的结构示意图。

图1-图4中：

1为气囊主体、2为阀门、3为收紧件、31为前缘收紧带、32为后缘收紧带、4为连接器、41为第一结构件、42为第二结构件、5为连接绳、51为前端牵引绳、52为后端牵引绳、6为叶片；

A为固定连接点；

B为调节连接点；

H为气囊本体的有效高度；

S为相邻两收紧件沿叶片长度方向的距离；

D为气囊主体的长度；

L为叶片的总长度。

具体实施方式

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。

本发明的核心是提供一种叶片扰流装置，气囊主体放气之后所占空间小，方便运输；另外，在拆卸的过程中可通过拉动自然下垂的连接绳打开气囊主体的阀门进行充气或放气操作，拆装气囊主体的操作可以在地面进行，方便进行，且可有效提高工作效率。

本发明的另一核心是提供一种包括上述叶片扰流装置的风力发电机组。

请参考图1至图4。

本具体实施例公开了一种叶片扰流装置，应用于风力发电机组的叶片6，叶片扰流装置包括气囊主体1、收紧件3以及连接绳5；气囊主体1沿叶片6的长度方向设置，气囊主体1设置有用于向气囊主体1内充气或放气的阀门2；收紧件3可弹性收缩，并绕设于气囊主体1的外周，以将气囊主体1固定于叶片6；连接绳5的一端连接于阀门2，另一端在重力作用下自由下垂，连接绳5的重力小于将阀门2打开的外拉力。

需要进行说明的是，本具体实施例中连接绳5的重力小于将阀门2打开的外拉力，在实际使用的过程中，只有向连接绳5施加外力的情况下，阀门2才会被打开，在只有连接绳5重力的作用下，阀门2不会被打开。

由阀门2向气囊主体1内所充气体的压力为4-12kpa。

在使用本具体实施例提供的叶片扰流装置的过程中，安装气囊主体1时，可以在地面将未充气的气囊主体1通过收紧件3安装于叶片6，叶片6安装于中心发电机组后，向连接绳5施加作用力，可通过转动连接绳5或在连接绳5挂设重物等方式，通过连接绳5将阀门2打开，并控制向气囊主体1内充气，充气完成之后，关闭阀门2；也可以在气囊主体1充气结束之后，再将叶片6进行安装，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。当需要对气囊主体1进行放气操作时，向连接绳5施加作用力，可通过转动连接绳5或在连接绳5挂设重物等方式，通过连接绳5将阀门2打开，完成放气过程。拆卸气囊主体1的操作可以在地面进行，将收紧件3拆除后，便可将气囊主体1进行拆卸。

本具体实施例提供的叶片扰流装置采用了自紧式的空气压力紧固结构，不仅减轻了扰流装置的运输体积和质量，还可以在地面完成拆卸，从而消除了安装与拆卸困难，提高了工作效率。

在上述实施例的基础上，叶片扰流装置还包括可拆卸的设置于气囊主体1的连接器4，连接绳5的非端部位置连接于连接器4，且连接器4与连接绳5所产生的重力之和大于打开阀门2所需的开启力。

本具体实施例中连接绳5可以设置为整体式，连接绳5的一端与阀门2连接，另一端自然下垂，连接绳5的非端部位置连接于连接器4，在实际使用的过程中，自然下垂部分的重力小于将连接器4由气囊主体1拆除所需的拉力，在实际使用的过程中，当需要将阀门2打开时，需要拉动自然下垂部分的连接绳5，使连接器4脱离气囊主体1，在连接器4与连接绳5总重力的作用下，打开阀门2。

本具体实施例中，由于其中一段连接绳5用于连接阀门2和连接器4，在实际设置的过程中，可以使连接绳5整体的重力小于打开阀门2所需的外力，但连接绳5与连接器4总重力大于打开阀门2所需的外力；也可以使连接绳5整体的重力大于打开阀门2所需的外力，但自然下垂部分的连接绳5重力小于打开阀门2所需的外力；具体根据实际情况确定。

本具体实施例中连接绳5可以设置为分段式，其中一段连接绳5的一端连接于阀门2，另一端连接于连接器4，另一段连接绳5的一端连接于连接器4，另一端自然下垂；一端连接于阀门2，另一端连接于连接器4的连接绳5的重力小于打开阀门2所需的外力；一端连接于连接器4，另一端自然下垂的连接绳5的重力小于将连接器4由气囊主体1拆除的作用力；两段连接绳5加由气囊主体1拆卸下的连接器4的重力大于打开阀门2所需的作用力。

本具体实施例中通过设置连接器4，可以避免意外拉动连接绳5使阀门2打开，提高阀门2开闭控制的可靠性。另外，还可以通过自动控制结构控制连接器4与气囊主体1的连接或分离，以方便对阀门2的打开和闭合进行控制。

一方面，可以使连接器4通过魔术贴粘接于气囊主体1的表面，或连接器4通过纽扣扣设于气囊主体1的表面。

在实际使用的过程中，可以通过向自然下垂部分的连接绳5施加外力，使连接器4与气囊主体1分离。

另一方面，可以使连接器4包括固设于气囊主体1的第一结构件41以及连接于连接绳5第二结构件42，第一结构件41与第二结构件42通过磁力吸合固定，且第一结构件41与第二结构件42可拆卸连接。

具体的，第一结构件41与第二结构件42可以通过电磁铁吸合，通过控制电磁铁的通断电，可以对第一结构件41与第二结构件42的吸合或断开吸合进行控制，例如，当需要打开阀门2时，控制电磁铁断电，第一结构件41与第二结构件42分离，在第二结构件42与连接绳5重力的作用下，阀门2打开。

另一方面，第一结构件41与第二结构件42也可以通过磁铁吸合，当需要打开阀门2时，拉动自然下垂的连接绳5，使第二结构件42与第一结构件41分离，在第二结构件42与连接绳5重力的作用下，阀门2打开。

本具体实施例中，将连接器4设置为第一结构件41和第二结构件42两部分，方便对第一结构件41和第二结构件42的分离和吸合进行控制，有利于实现阀门2的自动打开。

在一具体实施例中，如图4所示，气囊主体1的数量为多个，且多个气囊主体1绕叶片6的周向分布。

具体的，可以使连接绳5和连接器4的数量均为一个，同一连接绳5同时与多个气囊主体1上的阀门2连接，在其中一个气囊主体1设置连接器4，连接器4与气囊主体1分离后，通过连接绳5与连接器4的重力或向连接绳5作用外力使多个阀门2依次打开。

或者，连接绳5包括主体段和设置于末端的多个分支绳，在其中一个气囊主体1设置连接器4，分支绳与阀门2一一对应连接，主体段连接于连接器4，连接器4与气囊主体1分离后，通过连接绳5与连接器4的重力或向连接绳5作用外力使多个阀门2依次打开。

或者，连接绳5的数量为多个，且连接绳5与阀门2一一对应连接，且任一气囊主体1均设置有连接器4，同一连接绳5对应一个阀门2和一个连接器4。

当然，还可以是其他满足要求的设置方式，在此不做赘述。

在一具体实施例中，如图3所示，收紧件3为弹力绳，且沿叶片6的长度方向设置有多个弹力绳，相邻弹力绳之间的间隙小于3m。其中，S为相邻两收紧件3沿叶片6长度方向的距离；D为气囊主体1的长度；L为叶片6的总长度。

如图2所示，收紧件3包括前缘收紧带31和后缘收紧带32，前缘收紧带31和后缘收紧带32在固定连接点A处连接，调节连接点B处可对收紧件3的收紧情况进行调整，以适应不同尺寸的气囊主体1。其中H为气囊本体的有效高度，气囊本体的有效高度为在气囊主体1充气状态下，沿接触位置的法线方向，气囊主体1的最大尺寸，接触位置为气囊主体1与叶片6的接触位置，具体的，气囊本体的有效高度大于或等于100m。

另一方面，可以使气囊主体1的长度大于或等于其所在叶片6的长度的五分之一，当然，还可以是其他长度竖直，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

气囊主体1的横截面为圆形或三角形或方形或波浪形或不规则形状。

如图1所示，沿叶片6的长度方向，阀门2设置于气囊主体1中靠近叶片6中远离中心发电机组的一端的端部，且连接绳5包括前端牵引绳51和后端牵引绳52，前端牵引绳51的一端连接阀门2，另一端连接连接器4，后端牵引绳52的一端连接连接器4，另一端自然下垂。

除了上述叶片扰流装置，本发明还提供一种包括上述实施例公开的叶片扰流装置的风力发电机组，该风力发电机组的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的叶片扰流装置及风力发电机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶片扰流装置，应用于风力发电机组的叶片(6)，其特征在于，包括：

气囊主体(1)，沿所述叶片(6)的长度方向设置，所述气囊主体(1)设置有用于向所述气囊主体(1)内充气或放气的阀门(2)；

收紧件(3)，可弹性收缩，并绕设于所述气囊主体(1)的外周，以将所述气囊主体(1)固定于所述叶片(6)；

连接绳(5)，其一端连接于所述阀门(2)，另一端在重力作用下自由下垂，所述连接绳(5)的重力小于将所述阀门(2)打开的外拉力。

2.根据权利要求1所述的叶片扰流装置，其特征在于，还包括可拆卸的设置于所述气囊主体(1)的连接器(4)，所述连接绳(5)的非端部位置连接于所述连接器(4)，且所述连接器(4)与所述连接绳(5)所产生的重力之和大于打开所述阀门(2)所需的开启力。

3.根据权利要求2所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述连接器(4)通过魔术贴粘接于所述气囊主体(1)的表面，或所述连接器(4)通过纽扣扣设于所述气囊主体(1)的表面。

4.根据权利要求2所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述连接器(4)包括固设于所述气囊主体(1)的第一结构件(41)以及连接于所述连接绳(5)的第二结构件(42)，所述第一结构件(41)与所述第二结构件(42)通过磁力吸合固定，且所述第一结构件(41)与所述第二结构件(42)可拆卸连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述气囊主体(1)的数量为多个，且多个所述气囊主体(1)绕所述叶片(6)的周向分布；

所述连接绳(5)和所述连接器(4)的数量均为一个；或所述连接绳(5)包括主体段和设置于末端的多个分支绳，所述分支绳与所述阀门(2)一一对应连接，所述主体段连接于所述连接器(4)；或所述连接绳(5)的数量为多个，且所述连接绳(5)与所述阀门(2)一一对应连接，且任一所述气囊主体(1)均设置有所述连接器(4)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述收紧件(3)为弹力绳，且沿所述叶片(6)的长度方向设置有多个所述弹力绳，相邻所述弹力绳之间的间隙小于3m。

7.根据权利要求1-4任一项所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述气囊主体(1)的横截面为圆形或三角形或方形或波浪形或不规则形状。

8.根据权利要求7所述的叶片扰流装置，其特征在于，所述气囊主体(1)的长度大于或等于其所在叶片(6)的长度的五分之一；

和/或所述气囊本体的有效高度大于或等于100m，其中所述气囊本体的有效高度为在所述气囊主体(1)充气状态下，沿接触位置的法线方向，所述气囊主体(1)的最大尺寸，所述接触位置为所述气囊主体(1)与所述叶片(6)的接触位置。

9.根据权利要求1-4任一项所述的叶片扰流装置，其特征在于，沿所述叶片(6)的长度方向，所述阀门(2)设置于所述气囊主体(1)中靠近所述叶片(6)中远离中心发电机组的一端的端部。

10.一种风力发电机组，其特征在于，包括若干所述叶片(6)，所述叶片(6)中的至少一者设置有权利要求1-9任一项所述的叶片扰流装置。