CN217481460U - 一种涡流发生器、定位工装、风电叶片及风电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涡流发生器、定位工装、风电叶片及风电机组，属于风电技术领域。所述涡流发生器包括底座和至少一组翼片组，翼片组包括两个翼片，两个翼片关于对称轴线对称，对称轴线与定位参考方向之间的夹角为δ，δ＝90°‑α，定位参考方向为与多个涡流发生器的布置方向重合或平行的方向，α为叶片转动轴线在叶片表面的投影线与多个涡流发生器的布置方向之间的夹角。本实用新型的涡流发生器，安装至叶片表面时，翼片对称轴线能够垂直于叶片转动轴线，与设计值偏差较小，有利于改善风电叶片表面的气流分离现象。

Description

一种涡流发生器、定位工装、风电叶片及风电机组

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，具体而言，涉及一种涡流发生器、定位工装、风电叶片及风电机组。

背景技术

在风电叶片上安装涡流发生器可以改变气流方向，提升风力。风电叶片通常包括迎风面和背风面，迎风面一般不会出现流动分离现象，背风面则较容易出现流动分离现象。因此，根据涡流发生器的基本原理，涡流发生器通常安装在风电叶片的背风面前缘位置，以改善风电叶片表面的流动分离状态，提高风电机组的年发电量。

涡流发生器通常包括底板以及大致垂直于底板的两个翼片，底板通常为矩形，两个翼片对称设置，且对称轴线垂直于底板的其中一边。安装时，将底板的边贴着风电叶片上的涡流发生器定位线，通过粘贴等方式将涡流发生器固定到风电叶片表面。

在涡流发生器设计阶段，一般是按照涡流发生器的两个翼片的对称轴线垂直于风电叶片转动轴线在风电叶片表面上的投影线来设计的，在涡流发生器安装时，是将涡流发生器的底板边线沿着风电叶片表面上的定位线安装的，而定位线与风电叶片转动轴线在风电叶片表面的投影线之间通常会产生夹角，使得两个翼片的对称轴线与风电叶片转动轴线在风电叶片表面上的投影线不再垂直，导致实际安装过程中，涡流发生器的两个翼片的对称轴线与设计值之间的偏差较大，不利于改善风电叶片表面的气流分离现象。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是将现有涡流发生器安装至叶片表面时，涡流发生器的两个翼片的对称轴线与设计值偏差较大，不利于改善风电叶片表面的气流分离现象。

为解决上述问题，本实用新型提供一种涡流发生器，用于安装至风电叶片的表面，包括底座和设置于所述底座上的至少一组翼片组，所述翼片组包括两个翼片，两个所述翼片关于对称轴线对称，所述对称轴线与定位参考方向之间的夹角为δ，δ＝90°-α，其中，定位参考方向为与多个涡流发生器的布置方向重合或平行的方向，α为所述风电叶片的转动轴线在所述风电叶片表面的投影线与所述多个涡流发生器的布置方向之间的夹角。

较佳地，所述底座具有第一侧边，所述定位参考方向为与所述第一侧边重合或平行的方向。

较佳地，所述定位参考方向为与两个所述翼片相互靠近的一端的连线重合或平行的方向。

较佳地，多组所述翼片组沿平行于所述定位参考方向间隔设置。

较佳地，所述底座的下表面具有与所述风电叶片表面上用于安装所述涡流发生器的区域相匹配的曲率。

本实用新型的涡流发生器相较于现有技术的优势在于：

本实用新型考虑了叶片表面上多个涡流发生器的布置方向(以下简称为布置方向)与叶片转动轴线在风电叶片表面投影线之间的角度α，修正联排式涡流发生器的设计，使得翼片对称轴线与定位参考方向之间具有90°-α的夹角，安装涡流发生器时，将定位参考方向与布置方向重合或平行，由此，本实用新型的涡流发生器安装至叶片表面时，翼片对称轴线能够垂直于叶片转动轴线，与设计值偏差较小，有利于改善风电叶片表面的气流分离现象。

本实用新型还提供一种定位工装，用于涡流发生器的定位安装，包括定位部件，所述定位部件上沿长度方向设置有至少一个镂空区域，所述镂空区域、所述定位部件与所述底座的外轮廓互为相似图形，靠近所述定位部件两端的所述镂空区域与所述定位部件端部之间的长度与所述涡流发生器的长度一致，当所述镂空区域为多个时，相邻两个所述镂空区域之间的长度与所述涡流发生器的长度一致。

本实用新型的定位工装相较于现有技术的优势在于：

本实用新型利用定位工装上设置的镂空区域，以便于预留出两个涡流发生器之间的间隙，以便于填充密封胶，且间隙的宽度为定值，能够提高施工的准确性和效率。

本实用新型提供的另一种定位工装，用于涡流发生器的定位安装，包括定位部件，所述定位部件上沿长度方向设置有至少两个定位通孔，所述定位通孔与所述底座形状相同，所述底座与所述定位通孔间隙配合。

安装时，将涡流发生器的底板与定位工装上的定位通孔间隙配合，由此，使得两个涡流发生器之间具有间隙，该间隙用于填充密封胶，且间隙的宽度为定值，能够提高施工的准确性和效率。

本实用新型还提供一种风电叶片，包括涡流发生器。

较佳地，相邻两个所述涡流发生器之间设置有间隙。

本实用新型的风电叶片相较于现有技术的优势在于：

本实用新型的风电叶片上安装有涡流发生器，且涡流发生器的翼片对称轴线与风电叶片转动轴线垂直，与设计值偏差较小，有利于改善风电叶片表面的流动分离状态，进而提高风电机组的年发电量；

本实用新型还提供一种风电机组，包括风电叶片。

本实用新型的风电机组，通过涡流发生器与定位工装的配套使用，使得风电叶片表面上安装的两个涡流发生器之间具有用于密封胶施工的间隙，且间隙宽度为定值，提高施工的准确性及效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中风电叶片表面涡流发生器安装区域示意图；

图2为本实用新型实施例中涡流发生器的结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例中涡流发生器安装至叶片表面时的情形；

图4为本实用新型另一实施例中涡流发生器安装至叶片表面时的情形；

图5为本实用新型又一实施例中涡流发生器安装至叶片表面时的情形；

图6为本实用新型再一实施例中涡流发生器安装至叶片表面时的情形；

图7为本实用新型实施例中定位工装的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中涡流发生器的安装示意图；

图9为本实用新型另一实施例中定位工装的结构示意图。

附图标记说明：

1-风电叶片；11-投影线；12-多个涡流发生器的布置方向；2-涡流发生器；21-底座；22-翼片组；221-翼片；23-连线；24-对称轴线；3-定位部件；31-镂空区域；32-定位通孔；4-间隙。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

请参阅图2所示，本实用新型实施例的一种涡流发生器2(下文也可以简称为VG)，用于安装至风电叶片1的表面，包括底座21和设置于底座21上的至少一组翼片组22，翼片组22包括两个对称设置的翼片221，两个翼片221的对称轴线24与定位参考方向之间的夹角为δ，δ＝90°-α，应当可以理解，两条相交线，其中一条线与另一条之间的夹角有两个，且这两个角互补，这里限定了其中一个角度为90°-α，可以理解另一个角度为90°+α。其中，α为风电叶片1的转动轴线在风电叶片1表面的投影线11与风电叶片1上多个涡流发生器的布置方向12(下文也可简称为布置方向)之间的夹角，对于变桨风电叶片1而言，风电叶片1的转动轴线也可称为变桨轴线，定位参考方向为与多个涡流发生器的布置方向重合或平行的方向，具体实施时，可以借助定位线表现多个VG的布置方向。

风电叶片涡流发生器2是一种安装在风电叶片1表面的器件，通常，在风电叶片1的长度方向需要安装数量众多例如上百个涡流发生器2，数百个涡流发生器2安装较为繁琐，因此目前通常采用联排式涡流发生器，联排式涡流发生器是将多个(例如2-10个)涡流发生器作为一组，整体进行生产。因此，当本实施例中涡流发生器2的底座21上设置多组翼片组22时，可以理解其相当于联排式涡流发生器。

在风电叶片1表面安装联排式VG时，设计要求一般是VG对称轴线24垂直于变桨轴线。常规的联排式VG的安装方法是，将VG的底座21边线沿布置方向12进行安装。由于现有技术中底座一般为矩形，底座上对称翼片221的对称轴线24与矩形长边垂直，因此在安装涡流发生器时，沿着布置方向12安装矩形底座以使得矩形底座的边线与布置方向12对齐，进而使得VG对称轴线24垂直于布置方向12。而变桨轴线相对于布置方向12有夹角，由此会导致VG对称轴线24不垂直于变桨轴线，与设计值(VG对称轴线24需垂直于变桨轴线)偏差较大。

如图1所示，为风电叶片1背风面上涡流发生器2的安装区域示意图，图中虚线表示风电叶片1转动时所绕的轴线在风电叶片1表面上的投影，下文将该虚线简称为投影线11，图中实线表示安装涡流发生器2时的布置方向12，具体操作时将涡流发生器2的底座21贴着布置方向12安装即可。需要说明的是，由于需要安装到风电叶片1表面的涡流发生器2数量众多，其在风电叶片1表面的分布实际上为曲线或多段折线，为了实际工程情况进行了简化，简化为直线，以便于在风电叶片1表面划线安装。由图1可以看到，布置方向12与投影线11之间具有一个夹角α。

本实施例的涡流发生器，通过在涡流发生器上设置一个定位参考方向，并使得两个翼片221的对称轴线24与定位参考方向之间具有夹角δ，安装时，将涡流发生器的定位参考方向沿着布置方向或沿着平行于布置方向的方向安装，由此，对称轴线24、布置方向12与投影线11会围合出一个三角形，对称轴线24与布置方向12之间的夹角为90°-α，布置方向12与投影线11之间的夹角为α，因此根据三角形内角和180°，可以得出，对称轴线24与投影线11之间的夹角为90°，即对称轴线24与投影线11垂直，可以理解，涡流发生器2的对称轴线24与变桨轴线在空间范围内是垂直的，与设计要求基本一致。

其中一些实施方式中，底座21具有第一侧边，定位参考方向为与第一侧边重合或平行的方向。如图2所示，翼片221设置在底座21上，两个翼片221的对称轴线24与底座21的第一侧边之间具有夹角δ＝90°-α。这种方式的好处在于，安装涡流发生器时，只需要将涡流发生器的底座上的第一侧边沿着布置方向安装或者平行于布置方向安装即可，操作方便。图3和图4为涡流发生器安装至叶片表面上的示意图，其中，图3为涡流发生器安装至叶片表面时，底座21的第一侧边与布置方向12重合的情形，图4为涡流发生器安装至叶片表面时，底座21的第一侧边与布置方向12平行的情形。需要说明的是，这种方式只需要保证对称轴线24与第一侧边之间的夹角为δ，且安装时将第一侧边与布置方向重合或平行即可，至于翼片221在底座21上的分布形式可以不作限定，例如图5中所示的翼片在底座上的布置形式。

另一些实施方式中，定位参考方向为与两个翼片221相互靠近的一端的连线23(以下简称为连线)重合或平行的方向。即，对称轴线24与连线23之间的夹角为δ＝90°-α。采用这种方式安装涡流发生器时，只需将连线23与布置方向12重合或平行即可。例如图6所示的涡流发生器在叶片表面上的安装示意图，底座形状为矩形，安装时，可以借助布置方向12与底座边线之间的距离进行定位。可以看出，多个涡流发生器之间呈阶梯式布置。需要说明的是，这种方式只需要保证两个翼片221相互靠近的一端的连线23与对称轴线24之间的夹角为δ，且安装时将连线23与布置方向重合或平行，至于底座的形状可以不作限定。

优选实施方式中，如图2所示，两个翼片221相互靠近的一端的连线23与底座21的第一侧边平行，此时，对称轴线24与连线23之间的夹角为δ，与第一侧边之间的夹角也为δ。这种方式的好处在于便于翼片221在底座21上的安装。具体操作时，可以在三维模型里面，通过三维软件将变桨轴线在风电叶片1表面上进行投影，再在三维软件里面测得投影线11与布置方向12之间的夹角α，进一步将涡流发生器2中两个翼片221的对称轴线24与底座21第一侧边之间的夹角设计为90°-α，且两个翼片221相互靠近的一端的连线23与第一侧边平行，即得到图2所示的联排式涡流发生器2，安装时，将底座21的第一侧边或连线23贴着布置方向12或平行于布置方向12进行，通过粘贴等方式，将涡流发生器2安装至风电叶片1表面。

本实施例通过测量布置方向12与变桨轴线在风电叶片1表面上的投影之间的角度，从而修正联排式涡流发生器2的设计，使得涡流发生器2安装至风电叶片1表面后涡流发生器2对称轴线24垂直于变桨轴线，与设计要求基本一致，以改善风电叶片表面的气流分离现象。

其中一些实施方式中，底座21还具有连接于第一侧边两端的第二侧边，且第二侧边与两个翼片221的对称轴线24平行。示例性地，底座21为平行四边形，具有两条相互平行的第一侧边和两条相互平行的第二侧边，此时，第一侧边与其两端的第二侧边之间的夹角分别为90°-ɑ和90°+ɑ，即底座21的端部夹角β为90°-ɑ和90°+ɑ。因此，在设计联排式涡流发生器2时，可以将底座21设计为具有端部夹角β为90°-ɑ的平行四边形，并在底座21上设置多组翼片组22，每组翼片组22中两个翼片221的对称轴线24平行于底座21的第二侧边，两个翼片221靠近对称轴线24的一端的连线23平行于底座21的第一侧边。当然，底座21的形状不限于平行四边形，也可以为其它形状，例如梯形，只要保证底座21上安装的翼片221的对称轴线24与底座21的一条侧边平行，且安装时这条侧边需沿着布置方向12安装即可。只是，为了便于多个涡流发生器2在风电叶片1表面的安装，优选将底座21设计为平行四边形。

其中一些实施方式中，对于联排式涡流发生器，底座21上安装多组翼片组22，多组翼片组22沿平行于定位参考方向间隔设置，如图2所示，底座21上设置4组翼片组22。联排式涡流发生器集成了多个涡流发生器，比单个的涡流发生器可以减少安装时间，提高安装效率。

其中一些实施方式中，底座21的下表面具有与风电叶片1表面上用于安装涡流发生器2的区域相匹配的曲率。由此，当安装涡流发生器2至风电叶片1表面时，涡流发生器2与风电叶片1表面之间能够紧密贴合。

本实用新型另一实施例中，将联排式涡流发生器2沿布置方向12进行安装时，联排式涡流发生器2之间需要预留区域用来涂密封胶。因此，本实施例提供一种定位工装，用于将前述的涡流发生器2安装至风电叶片1表面时的定位。

一种实施方式中，如图7所示定位工装包括定位部件3，定位部件3上沿长度方向设置有至少一个镂空区域31，所谓长度方向是指图7中所示的左右方向，其中，图7中X正向所示为右，反之为左。镂空区域31、定位部件3与底座21的外轮廓互为相似图形，所谓相似图形，是指对应角相等、对应边成比例的图形。当镂空区域31为多个时，相邻两个镂空区域31之间的长度与涡流发生器2的长度一致，端部的镂空区域31与定位部件3端部之间的长度与涡流发生器2的长度一致。例如，图7中设置一个镂空区域31，底座21为平行四边形，则定位部件3以及定位部件3上的镂空区域31也为平行四边形。

使用时，将定位工装放置在风电叶片1表面，由于定位部件3与底座21的外轮廓为相似图形，因此定位部件3也具有一个平行于布置方向12的侧边，将该侧边沿着布置方向12贴合，由于相邻两个镂空区域31之间的长度与涡流发生器2的长度一致，因此可以通过镂空区域31确定两个涡流发生器2之间的界线。由于端部的镂空区域31与定位部件3端部之间的长度与涡流发生器2的长度一致，因此可以将定位部件3的端部在风电叶片1表面上的位置作为定位工装下一次定位的起始位置，即，定位工装移动至下一个位置时，定位部件3的侧边沿布置方向12，定位部件3的端部放置在前述的下一次定位的起始位置，如此反复进行，即可在风电叶片1表面上确定出各个涡流发生器2的位置，然后按照定位的位置安装涡流发生器2，安装效果如图8所示。

另一种实施方式中，如图9所示，定位部件3上沿长度方向设置有至少两个定位通孔32，定位通孔32与底座21形状相同，底座21与定位通孔32间隙配合。这种方式中，定位部件3上开设与底座21形状相同的定位通孔32，两个定位通孔之间具有隔板，隔板使得涡流发生器之间具有间隙，以便于填充密封胶。

其中一些实施方式中，定位工装还包括标记部件，标记部件用于在风电叶片1表面沿镂空区域31或定位通孔32的外轮廓标记出标线或刻线。标记部件例如记号笔。利用标记部件，可以方便的风电叶片1表面标记出镂空区域31所在位置或定位通孔32所在位置。本实施例中的定位工装类似于带镂空图形的尺子。使用时，将定位部件3放置在风电叶片1表面，利用标记部件标记出各个位置，包括镂空区域31或定位通孔32的轮廓以及定位部件3的端部位置。

本实施例利用定位工装上设置的镂空区域31或定位通孔32，可以很方便的预留出两个涡流发生器2之间的间隙4，或者预留出涡流发生器2的安装位置，以使得密封胶更好的填充在两个涡流发生器2的间隙4中，并保证间隙4的宽度为定值，提高施工的准确性和效率。

本实用新型另一实施例还提供一种风电叶片及风电机组，风电机组包括风电叶片，风电叶片包括涡流发生器2，涡流发生器2沿风电叶片1上的涡流发生器布置方向12安装。

其中一些实施方式中，相邻两个涡流发生器2之间设置有间隙4，间隙4内用于涂密封胶。优选实施方式中，间隙4是采用上述定位工装在风电叶片1表面上形成的。

本实施例的风电机组，将涡流发生器2与定位工装配套使用，在两个涡流发生器2之间预留密封胶施工区域，相比不留间隙，留有间隙4可以更好地使密封胶填充间隙，且间隙4通过定位工装预留出，可保证其宽度为定值，从而提高施工的准确性及效率。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡流发生器，用于安装至风电叶片(1)的表面，其特征在于，包括底座(21)和设置于所述底座(21)上的至少一组翼片组(22)，所述翼片组(22)包括两个翼片(221)，两个所述翼片(221)关于对称轴线(24)对称，所述对称轴线(24)与定位参考方向之间的夹角为δ，δ＝90°-α，其中，所述定位参考方向为与多个涡流发生器的布置方向(12)重合或平行的方向，α为所述风电叶片(1)的转动轴线在所述风电叶片(1)表面的投影线(11)与所述多个涡流发生器的布置方向(12)之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的涡流发生器，其特征在于，所述底座(21)具有第一侧边，所述定位参考方向为与所述第一侧边重合或平行的方向。

3.根据权利要求1所述的涡流发生器，其特征在于，所述定位参考方向为与两个所述翼片(221)相互靠近的一端的连线(23)重合或平行的方向。

4.根据权利要求1所述的涡流发生器，其特征在于，多组所述翼片组(22)沿平行于所述定位参考方向间隔设置。

5.根据权利要求1所述的涡流发生器，其特征在于，所述底座(21)的下表面具有与所述风电叶片(1)表面上用于安装所述涡流发生器的区域相匹配的曲率。

6.一种定位工装，用于如权利要求1-5任一项所述的涡流发生器的定位安装，其特征在于，包括定位部件(3)，所述定位部件(3)上沿长度方向设置有至少一个镂空区域(31)，所述镂空区域(31)、所述定位部件(3)与所述涡流发生器的底座(21)的外轮廓互为相似图形，靠近所述定位部件(3)两端的所述镂空区域(31)与所述定位部件(3)端部之间的长度与所述涡流发生器的长度一致，当所述镂空区域(31)为多个时，相邻两个所述镂空区域(31)之间的长度与所述涡流发生器的长度一致。

7.一种定位工装，用于如权利要求1-5任一项所述的涡流发生器的定位安装，其特征在于，包括定位部件(3)，所述定位部件(3)上沿长度方向设置有至少两个定位通孔(32)，所述定位通孔(32)与所述涡流发生器的底座(21)形状相同，所述底座(21)与所述定位通孔(32)间隙配合。

8.一种风电叶片，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的涡流发生器。

9.根据权利要求8所述的风电叶片，其特征在于，相邻两个所述涡流发生器之间设置有间隙(4)。

10.一种风电机组，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的风电叶片。

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