CN203272013U - 可伸缩的风力发电机叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可伸缩的风力发电机叶片，其包括固定叶片和伸缩叶片，固定叶片固定在风机转轴上，伸缩叶片可纵向滑动地安装在固定叶片上，风力发电机叶片的总长度随伸缩叶片的伸展或收缩而变化。本实用新型可伸缩的风力发电机叶片设有可沿固定叶片纵向滑动的伸缩叶片：在正常风速工况下，伸缩叶片伸展而使风力发电机达到最佳出力；在遭遇超强台风或暴风雨或进行吊装运输时，伸缩叶片沿着叶片长度方向收缩而避免受到破坏，同时方便各种操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电设备，更具体地说，本实用新型涉及一种可伸缩的风力发电机叶片。
背景技术
在风力发电中，风力发电机的出力与叶片长度的二次方成正比关系，即叶片长度越长，扫风面积越大，风力发电机的出力就越大。
现有普通风力发电机的叶片基本都是固定长度的，又受限于超强台风或暴风雨时的破坏，因此其长度都不能达到正常风速工况下的最优长度，以致风力发电机在正常风速工况下无法达到最佳出力。此外，由于普通风力发电机的叶片长度一般都很长，尤其是兆级以上的风力发电机，其叶轮直径通常达到80米以上，因此给陆上运输和吊装都造成了较大的困难。
为了解决相关问题，业界人士设计出了一种风力发电机可变叶片，其叶片由几片可横向折叠的小叶片组成；小叶片可在叶片控制结构的控制下像折扇一样横向收缩和伸展，因此能在不同风速下调整风力发电机的整体受力。但是，上述可变叶片只能根据风速进行横向的收缩和伸展，不能最大限度地增加风机的扫风面积和出力，且没有考虑到风力发电机叶片和风力发电机整体的实际应力及应变情况，在强风暴雨或沙尘暴的情况下，叶片可能因受到强大作用力而导致风力发电机叶片和风力发电机整体的强度破坏；此外，也无法解决风力发电机叶片过长导致的运输与吊装困难问题。
有鉴于此，确有必要提供一种可伸缩的风力发电机叶片。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种可伸缩的风力发电机叶片，以在保证风力发电机安全的情况下，增加风力发电机出力，同时方便叶片的运输和吊装。
为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种可伸缩的风力发电机叶片，其包括固定叶片和伸缩叶片，固定叶片固定在风机转轴上，伸缩叶片可纵向滑动地安装在固定叶片上，风力发电机叶片的总长度随伸缩叶片的伸展或收缩而变化。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，还包括叶片控制结构，伸缩叶片在叶片控制结构的驱动下伸展或收缩。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述叶片控制结构包括现场参数测量仪、控制器和液压驱动系统，控制器根据现场参数测量仪测得的信号，通过液压驱动系统驱动伸缩叶片进行伸展或收缩，现场参数测量仪包括应力应变测量器和风速仪中的一种或两种。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述固定叶片和伸缩叶片的内部都为中空结构，二者的中空结构内设有彼此配合的纵向箱形梁。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述伸缩叶片的箱形梁与其壳体粘结在一起，是伸缩叶片的主要承载部件，并为伸缩叶片提供足够的刚度；伸缩叶片伸展时，固定叶片内的箱形梁将作为伸缩叶片的支承及导向机构。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述液压驱动系统包括液压泵和液压驱动杆；液压驱动杆的一端连接于伸缩叶片的箱形梁根部并平行于固定叶片的箱形梁纵向延伸；控制器与液压泵相连，液压泵与液压驱动杆连接并通过液压驱动杆驱动伸缩叶片进行伸展或收缩。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述叶片控制结构还包括信号放大器，现场参数测量仪通过信号放大器与控制器相连。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述应力应变测量器安装在固定叶片的外壁受力面上，且位于叶片上产生最大应力或应变的部位；所述风速仪安装在风场的测风塔上，或安装在风机机舱壳体外壁上。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述控制器还与电站控制器连接而接收其发出的运行指令。
作为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的一种改进，所述伸缩叶片收缩时，其70%以上的长度都缩入固定叶片的中空结构内；伸缩叶片伸展时，风力发电机叶片的总长度为固定叶片和伸缩叶片的长度之和。
与现有技术相比，本实用新型可伸缩的风力发电机叶片设有可沿固定叶片纵向滑动的伸缩叶片：在正常风速工况下，伸缩叶片伸展而使风力发电机达到最佳出力；在遭遇超强台风或暴风雨或进行吊装运输时，伸缩叶片沿着叶片长度方向收缩而避免受到破坏，同时方便各种操作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型可伸缩的风力发电机叶片及其有益效果进行详细说明，其中：
图1为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的伸展结构示意图。
图2为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的收缩结构示意图。
图3为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的另一方向视图。
图4为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的伸缩叶片另一方向视图。
图5为本实用新型可伸缩的风力发电机叶片的工作原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
请参阅图1至图4，本实用新型可伸缩的风力发电机叶片包括固定叶片1、伸缩叶片2和叶片控制结构。
固定叶片1固定在风机转轴3上，其可随风机转轴3转动，但长度及与风机转轴3的连接关系都是固定不变的。固定叶片1的内部为中空结构，中空结构内设有纵向延伸的箱形梁6。
伸缩叶片2的长度与固定叶片1的长度大体相同或略小于定叶片1的长度，其可纵向滑动地安装在固定叶片1上。伸缩叶片2的内部设有纵向延伸的箱形梁7。箱形梁7与伸缩叶片2的壳体粘结在一起，是伸缩叶片2的主要承载部件，并能够为伸缩叶片2提供足够的刚度。
伸缩叶片2的箱形梁7的大小使其能够套设于固定叶片1的箱形梁6外部并沿箱形梁6滑动，因此伸缩叶片2可沿着叶片长度方向伸展或收缩：伸缩叶片2收缩时，箱形梁7套在箱形梁6外，伸缩叶片2的大部分都缩入固定叶片1的中空结构内，因此风力发电机叶片的总长度仅略大于固定叶片1的长度（如图2）；伸缩叶片2伸展时，固定叶片1内的箱形梁6将作为伸缩叶片2的支承及导向机构，风力发电机叶片的总长度为固定叶片1和伸缩叶片2的长度之和，约为固定叶片1长度的两倍（如图1）。
请同时参阅图5，叶片控制结构包括现场参数测量仪、信号放大器82、控制器84、液压泵86和液压驱动杆5。其中，现场参数测量仪包括应力应变测量器4和风速仪80中的一种或两种；应力应变测量器4安装在固定叶片1的外壁受力面上，且位于叶片上产生最大应力或应变的部位；风速仪80可以安装在风场的测风塔上，也可以安装在风机机舱壳体外壁上；液压驱动杆5的一端与伸缩叶片2的箱形梁7的根部连接，并平行于固定叶片1的箱形梁6而在箱形梁6的外部纵向延伸。
应力应变测量器4和风速仪80分别通过信号放大器82与控制器84相连，从而将测得的信号放大后送入控制器84；控制器84与液压泵86相连，液压泵86通过液压驱动杆5连接并控制伸缩叶片2的伸出和缩入动作。
另外，控制器84除接收信号放大器82的信号外，还与电站控制器88连接而接收其发出的运行指令，以对伸缩叶片2进行更充分地控制。
使用时，应力应变测量器4测得叶片的应力应变值，风速仪80测得风场的风速值，应力应变值和风速值经信号放大器82放大后传入控制器84，控制器84根据设定的控制程序控制液压泵86的工作状态，从而控制液压驱动杆5的伸缩，使伸缩叶片2进行纵向伸出或缩入，最终实现风力发电机叶片总长度的伸展和收缩。因此，当本实用新型可伸缩的风力发电机叶片遭遇超强台风或暴风雨或进行吊装运输时，伸缩叶片2可在液压驱动杆5的驱动下，沿着叶片长度方向进行收缩而避免受到破坏，同时方便各种操作。
与现有技术相比，本实用新型可伸缩的风力发电机叶片具有以下优点：
1）增加风力发电机出力并保证其安全：在叶片应力及应变值及风场的风速值不超过额定值的情况下，将伸缩叶片2纵向伸长到最长的长度，从而获得最大的风力发电机出力；当叶片应力及应变值或风场的风速值达到额定值时，为了防止风力发电机叶片产生强度破坏，则将风力发电机伸缩叶片2进行纵向收缩；
2）方便运输与吊装：在运输和吊装过程中，可以将叶片纵向收缩至叶片总长的一半左右，极大地降低了运输与吊装的难度与成本；
3）实现风力发电机功率的有效调节：可以根据电站运行指令的要求，通过液压控制系统（液压泵86和液压驱动杆5）改变风力发电机叶片的长度，实现风力发电机功率的调节。
因此，本实用新型可伸缩的风力发电机叶片可广泛用作陆上风力发电机组和海上风力发电机组的风力发电机叶片。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：包括固定叶片和伸缩叶片，固定叶片固定在风机转轴上，伸缩叶片可纵向滑动地安装在固定叶片上，风力发电机叶片的总长度随伸缩叶片的伸展或收缩而变化。
2.根据权利要求1所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：还包括叶片控制结构，伸缩叶片在叶片控制结构的驱动下伸展或收缩。
3.根据权利要求2所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述叶片控制结构包括现场参数测量仪、控制器和液压驱动系统，控制器根据现场参数测量仪测得的信号，通过液压驱动系统驱动伸缩叶片进行伸展或收缩，现场参数测量仪包括应力应变测量器和风速仪中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述固定叶片和伸缩叶片的内部都为中空结构，二者的中空结构内设有彼此配合的纵向箱形梁。
5.根据权利要求4所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述伸缩叶片的箱形梁与其壳体粘结在一起，是伸缩叶片的主要承载部件，并为伸缩叶片提供足够的刚度；伸缩叶片伸展时，固定叶片内的箱形梁将作为伸缩叶片的支承及导向机构。
6.根据权利要求4所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述液压驱动系统包括液压泵和液压驱动杆；液压驱动杆的一端连接于伸缩叶片的箱形梁根部并平行于固定叶片的箱形梁纵向延伸；控制器与液压泵相连，液压泵与液压驱动杆连接并通过液压驱动杆驱动伸缩叶片进行伸展或收缩。
7.根据权利要求3所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述叶片控制结构还包括信号放大器，现场参数测量仪通过信号放大器与控制器相连。
8.根据权利要求3所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述应力应变测量器安装在固定叶片的外壁受力面上，且位于叶片上产生最大应力或应变的部位；所述风速仪安装在风场的测风塔上，或安装在风机机舱壳体外壁上。
9.根据权利要求3所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述控制器还与电站控制器连接而接收其发出的运行指令。
10.根据权利要求3所述的可伸缩的风力发电机叶片，其特征在于：所述伸缩叶片收缩时，其70%以上的长度都缩入固定叶片的中空结构内；伸缩叶片伸展时，风力发电机叶片的总长度为固定叶片和伸缩叶片的长度之和。
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