CN207960838U - 一种可降噪声的风电叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风电叶片技术领域，公开了一种可降噪声的风电叶片。该风电叶片包括中央控制系统、叶片主体、叶尖小翼和DD直驱电机，其中，叶片主体内部开有穿线通孔，中央控制系统通过铺设在穿线通孔内的控制线缆与DD直驱电机连接，DD直驱电机的定子与叶片主体固定连接，DD直驱电机的转子与叶尖小翼的转轴连接，叶尖小翼可绕转轴旋转实现叶尖后掠角的增大或减小，以减弱叶尖小翼的激波强度，从而实现叶尖噪声的降低。该叶片能够降低气动噪声，同时增大风轮的扫掠面积，稳定机组的发电量。

Description

一种可降噪声的风电叶片

技术领域

本实用新型涉及风电叶片技术领域，特别涉及一种可降噪声的风电叶片。

背景技术

风能在世界可再生能源中的应用比重日渐增长，成为各国能源工业关注的焦点，随着人们环保意识的不断增强以及风电场与居民区的距离越来越近，风机气动噪声问题日益凸显。目前，欧美发达国家在风机招标和风场运行中都会测评风机的噪声水平，一旦噪声超过当地环境噪声标准，就会失标或勒令停机，故风机气动噪声问题已成为目前限制风机发展的主要因素之一。

风机噪声主要包括机舱内部零部件运转过程中产生的噪声，以及叶片旋转过程中引起的结构振动噪声和气动噪声，其中叶片气动噪声是风机噪声的主要来源；叶片气动噪声是一种由于气流流经叶片界面产生分裂导致附面层及漩涡分裂脱离而引起的非稳定流动噪声。随着我国风电资源开发转向中东南部低风速地区，叶片生产厂家为了迎合业主机组利用小时数需求、满足低风速地区的风电开发需求，不断推出长叶片机型，风电机组的单机功率也不断提高，风轮直径不断增大，叶尖线速度越来越来高，叶尖激波越来越强，导致叶尖噪声也越来越大；我国中东南部地区人口稠密，居民的环保观念及法制意识强，降低机组的噪声成为日益重要的关键质量特征。因此，提供一种能够有效降低叶片气动噪声的风电叶片，具有重要意义。

实用新型内容

为了解决现有技术中的叶片气动噪声大的技术问题，本实用新型提供了一种可降噪声的风电叶片。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种可降噪声的风电叶片，包括叶片主体、叶尖小翼和DD直驱电机和中央控制系统，其中，叶片主体内部开有穿线通孔，中央控制系统通过铺设在穿线通孔内的控制线缆与DD直驱电机连接，DD直驱电机的定子与叶片主体固定连接，DD直驱电机的转子与叶尖小翼的转轴连接,中央控制系统通过DD直驱电机控制叶尖小翼绕转轴旋转，从而实现叶尖后掠角的增大或减小；风轮转速增高时，叶尖小翼后掠角增大以减弱叶尖的激波强度，实现叶尖噪声的降低，风轮转速降低时，叶尖小翼后掠角减小，风轮扫掠面积增大，稳定机组发电量。

现有叶尖降噪技术普遍采用固定翼型，对于不同风速状态下叶尖后掠角度不可调整(固定翼型后掠角度为零)，风速激增时，噪声也随之激增，无法实时降噪，本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种可降噪声的风电叶片，该叶片包括固定的叶片主体和可调倾角的叶片小翼，中央控制系统接收到风速信号和噪声信号，通过计算得到叶尖小翼需要旋转的角度，控制DD直驱电机带动叶尖小翼偏转角度，实现叶尖的后掠，从而减弱叶尖的激波强度，实现实时的降低叶尖噪声。

中央控制系统可以根据实际生产需要安装在合适的位置，作为优选，可将中央控制系统安装在与叶片相连的轮毂内。

穿线通孔的开设方向没有具体的限制，作为优选，叶片主体内部沿叶片长度方向轴线开设穿线通孔。

本实用新型提供的风电叶片还包括风速仪或者噪声检测仪，具体采用哪种信号检测设备，可以根据实际需要进行选择，如果采用风速仪，风速仪与中央控制系统通过风速仪信号电缆连接，通过风速仪测量风速信号并将风速信号传送给中央控制系统。如果采用噪声检测仪，噪声检测仪无线或有线与中央控制系统连接，通过噪声检测仪将噪声信号传动给中央控制系统，噪声检测仪的安装位置没有具体限制，只要能检测到噪声信号即可，比如可以安装在声场控制边界上，以便更好的检测到噪声信号。

如果风速降低时，叶尖的线速度低，气动噪声一般比较小，通过本实用新型提供的叶片，可实时调整叶尖小翼后掠角度，使其后掠角度变小，叶片等效长度变长，风轮扫掠面积增大，稳定机组发电量；在风速激增时，叶尖小翼后掠角变大，减小叶尖激波，抑制扰流和涡旋的产生，提高叶片气动性能，进而降低气动噪声。

当外界风速较低时，叶片转速降低，叶尖线速度减小，此时叶尖气动噪声减弱，噪声检测仪或风速仪将检测到的噪声信号值或风速信号值发送给中央控制系统，中央控制系统将接收到的数值与限制值比对，计算出在噪声值或风速值不超限的同时又使风轮有最大的扫掠面积的叶尖后掠角度，将信号发送给叶尖小翼DD直驱电机，控制叶尖动作，用于保证机组的发电量；因此，本实用新型提供的叶片可实时调整叶尖小翼后掠角度，使其后掠角度变小，叶片等效长度变长，风轮扫掠面积增大，稳定机组发电量。

随着外界风速的增高，风速越来越大，叶片的转速也增大，叶尖的线速度也越来越高，产生的气动噪声也越来越大，风速仪或噪声检测仪实时检测自己所处位置的风速或机组噪声信号，并传输给机组中央控制系统，中央控制系统一旦发现噪声值或风速值超过规定值，则根据超过规定值的幅度，解算出叶尖后掠角度，发送相应信号给叶尖小翼DD直驱电机使其转动，进而带动叶尖小翼偏转，实现叶尖的后掠，从而减弱叶尖激波强度，实现实时降低叶尖气动噪声。

与现有固定翼型叶尖降噪技术相比，本实用新型提供的可降噪声的风电叶片，叶尖小翼能够绕转轴旋转获得可调大小的后掠角，通过后掠角的大小变化减小叶尖激波，抑制扰流和涡旋的产生，提高叶片气动性能，进而实时降低气动噪声；通过风速仪、噪声检测仪、中央控制系统以及DD直驱电动机，对于不同风速状态下叶尖后掠角度可随时准确调整，使噪声不会随风速激增而增大，能够实时降噪。

附图说明

图1为本实用新型所提供的可降噪声的风电叶片无掠角时的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的可降噪声的风电叶片有掠角时的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种可降噪声的风电叶片，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进零部件来实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型当中。本实用新型的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。

本实用新型提供了一种可降噪声的风电叶片，其包括中央控制系统7、叶片主体3、叶尖小翼1、DD直驱电机2、风速仪4或噪声检测仪，其中，叶片主体3内部沿叶片长度方向开设穿线通孔8，中央控制系统7通过铺设在穿线通孔8内的控制线缆5与DD直驱电机2连接，DD直驱电机2的定子与叶片主体3固定连接，DD直驱电机2的转子与叶尖小翼1的转轴连接，中央控制系统7通过DD直驱电机2控制叶尖小翼1绕转轴旋转，从而实现叶尖后掠角α的增大或减小；以减弱叶尖小翼的激波强度，从而实现叶尖噪声的降低；中央控制系统7可以安装在与叶片相连的轮毂内，风速仪4与中央控制系统7通过风速仪信号电缆6连接，通过风速仪4测量风速信号并将风速信号传送给中央控制系统7，噪声检测仪无线或有线与中央控制系统7连接，通过噪声检测仪将噪声信号传动给中央控制系统7。风轮转速增高时，叶尖小翼后掠角α增大以减弱叶尖的激波强度，实现叶尖噪声的降低，风轮转速降低时，叶尖小翼后掠角α减小，风轮扫掠面积增大，稳定机组发电量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种可降噪声的风电叶片，包括叶片主体、叶尖小翼和DD直驱电机和中央控制系统，其中，叶片主体内部开有穿线通孔，中央控制系统通过铺设在穿线通孔内的控制线缆与DD直驱电机连接，DD直驱电机的定子与叶片主体固定连接，DD直驱电机的转子与叶尖小翼的转轴连接,中央控制系统通过DD直驱电机控制叶尖小翼绕转轴旋转，从而实现叶尖后掠角的增大或减小；风轮转速增高时，叶尖小翼后掠角增大以减弱叶尖的激波强度，实现叶尖噪声的降低，风轮转速降低时，叶尖小翼后掠角减小，风轮扫掠面积增大，稳定机组发电量。

2.如权利要求1所述的可降噪声的风电叶片，其特征在于：中央控制系统安装在与叶片相连的轮毂内。

3.如权利要求1所述的可降噪声的风电叶片，其特征在于：叶片主体内部沿叶片长度方向开设穿线通孔。

4.如权利要求1所述的可降噪声的风电叶片，其特征在于：风电叶片还包括风速仪，风速仪与中央控制系统通过风速仪信号电缆连接，通过风速仪测量风速信号并将风速信号传送给中央控制系统。

5.如权利要求1所述的可降噪声的风电叶片，其特征在于：风电叶片还包括噪声检测仪，噪声检测仪无线或有线与中央控制系统连接，通过噪声检测仪将噪声信号传动给中央控制系统。