NL1030111C1

NL1030111C1 - Rotorblad voor een windturbinerotor, van welk rotorblad het aerodynamische bladprofiel ten opzichte van de pitch-as een van de locatie in langsrichting afhankelijke verplaatsing vertoont.

Info

Publication number: NL1030111C1
Application number: NL1030111A
Authority: NL
Inventors: Edo Johannes Hendrikus Kuipers
Original assignee: Composite Technology Ct B V
Priority date: 2005-08-13
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2005-12-19

Description

φ I

% | ι j

ί ROTORBLAD VOOR EEK WIKDTURBIKEROTOR, VAN KELK ROTORBLAD

' HET AËRODYNAMISCHE BLADPROFIEL TEN OPZICHTE VAN DE PITCH-

I , I

AS EEN VAN DE LOCATIE IN LAN6SRICHTIN6 AFHANKELIJKE VERPLAATSING VERTOONT

De uitvinding heeft betrekking op een rotorblad voor een windturbine rotor die een pitch-as definieert.

i

Deze as kan ook langs-as, z-as of blad-as genoemd worden. |

De pitch-as is gedefinieerd als een lijn loodrecht op het j 5 interface-vlak tussen wiek en turbine, in het midden van | dat interface-vlak (zie Fig. 1 en Fig. 2). |

Een dergelijk rotorblad kan zowel voor rotoren i met twee bladen als drie bladen worden toegepast en vindt j

zowel toepassing in upwind als downwind turbines, I

10 onafhankelijk van de turbineregeling, zoals pitch, stall, j i active stall. j

Volgens de uitvinding vertoont het rotorblad het kenmerk dat het aërodynamische bladprofiel ten opzichte van de pitch-as een van de locatie in 15 lengterichting afhankelijke klap- en zwaai-verplaatsing vertoont. Deze verplaatsing kan positieve waarden, negatieve waarden of een combinatie van deze waarden bezitten.

De uitvinding kan toegepast worden door middel i 20 van een aanpassing op het ontwerp van bekende rechte j rotorbladen, waarvan het aërodynamische ontwerp reeds is j vastgelegd. j

De uitvinding komt met name tot zijn recht bij j

ontwerpen van flexibeler, dat wil zeggen minder stijve, J

25 rotorbladen. Dit is vaak, maar niet noodzakelijkerwijze, inherent aan slanker wordende wiekontwerpen. j

De uitvinding beperkt zich niet tot een bepaalde keuze van de materialen waar het rotorblad uit 1030M1 ♦ 2 is samengesteld, maar zal wel voornamelijk toepassing vinden bij rotorbladen die zijn uitgevoerd in met glasvezels en/of koolstofvezels versterkte kunststoffen, zoals epoxy, polyester, vinylester.

5 De uitvinding is gerelateerd aan de richting van de pitch-as van de turbine. Dit maakt deze onafhankelijk van een eventueel toegepaste conus- of tilt-hoek.

Gedurende het bedrijf van een windturbine 10 zullen de rotorbladen voor elke omwenteling van de rotor een verplaatsingsverschil of uitwijking ondervinden ten opzichte van de pitch-as. Deze periodieke verplaatsing in combinatie met de doorsnede-massa veroorzaakt een wisselend massamoment of torsiemoment rond de pitch-as en 15 daarmee op de bladvoet en de onderliggende turbine-componenten. Onder deze turbine componenten worden verstaan: naaf, pitch-lager, pitch-aandrijfmotor indien van toepassing. De periodieke verplaatsing is afhankelijk van de stijfheidsverdeling, toegepast in het blad 20 ontwerp. In het bijzonder bij een grotere flexibiliteit van het blad zal er sprake kunnen zijn van een hogere torsiebelasting rond de pitch-as per rotor omwenteling.

De uitvinding heeft het doel om: (a) de periodieke amplitude van de 25 torsiebelasting(het massamoment) rond de pitch-as te reduceren/minimaliseren; en (b) de gemiddelde waarde van deze periodieke torsiebelasting rond de pitch-as te optimaliseren en te beheersen.

30 Dit doel wordt bereikt door middel van de genoemde maatregelen.

Voor het rotorblad betekent dit, dat er profielverplaatsingen worden toegepast in twee richtingen met betrekking tot het referentie-coördinatensysteem van 35 het rotorblad (zie de Fig. 1 en 2): (1) de klap-richting; en (2) de zwaai-richting.

Hierbij heeft de verplaatsing in de klap- 10301 1 1 # 3 richting (zie punt 1) ten doel, de amplitude van de belasting te reduceren of te minimaliseren.

De verplaatsing in de zwaai-richting (zie punt 2) heeft ten doel, het gemiddelde niveau van de belasting 5 vast te leggen en te beheersen.

Er zijn diverse mogelijkheden om de maatregelen volgens de uitvinding te realiseren.

Het rotorblad kan de bijzonderheid vertonen dat de profielen getransleerd zijn en onderling evenwijdige 10 standen innemen.

Volgens een andere optie kan het rotorblad volgens de uitvinding de bijzonderheid vertonen dat het rotorblad een buiging vertoont en de profielen onderling een hoekverplaatsing vertonen.

15 Ook kunnen deze twee aspecten volgens de uitvinding met elkaar worden gecombineerd.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen:

Fig. 1 een aanzicht van bladvoet naar tip met 20 klap- en zwaaiprofielverplaatsingen;

Fig. 2 twee over 90° ten opzichte van elkaar verdraaide bladplanvormen met klap- en zwaaiprofielverplaatsingen;

Fig. 3 een grafisch weergegeven 25 uitvoeringsvoorbeeld van mogelijke profielverplaatsingen in de klap- en de zwaai-richting; en

Fig. 4 een grafische weergave van het verloop van de twist, waarbij de ordinaat met de twist in graden en de abscis met de relatieve bladlengtepositie 30 correspondeert (L / bladlengte * 100 %) [%] .

De Fig. 1 en 2 tonen duidelijk, dat het getekende rotorblad volgens de uitvinding als het ware twee onafhankelijke krommingen in onderling loodrechte richtingen vertoont.

35 De klap-richting is de richting loodrecht op het referentie-koorde coördinatensysteem van het blad. De zwaai-richting is de richting parallel aan het referentie-koorde coördinatensysteem van het blad. Het 1 030 1 1 1 * * 4 referentie-koorde coördinatensysteem bevindt zich op een positie tussen 75 % en 90 % bladlengte. Kenmerkend daarvoor is, dat de twist daar de waarde nul bezit. Een i ' , uitvoeringsvoorbeeld van een typische twist-verloop is ! 5 weergegeven in Fig. 4, waarbij het referentie-koorde coördinatensysteem zich bevindt op 80 % relatieve bladlengtepositie.

Fig. 3 en bijgaande tabel toont een uitvoeringsvoorbeeld dat betrekking heeft op in 10 glasvezel-epoxy uitgevoerde rotorbladen ten behoeve van pitch-geregelde turbines met een grotere lengte dan circa 30 meter. Hierbij zijn de translatiewaarden en de langspositie weergegeven als procentuele waarden ten opzichte van de bladlengte.

15 In onderstaande lijst zijn een aantal onderdelen en grootheden uit de figuren weergegeven met hun bijbehorende verwijzingsgetallen.

1 Blad 20 2 Pitch-as 3 Twist 4 Klap-richting 5 Zwaai-richting 6 Referentie-koorde 25 X Relatieve profielverplaatsing in de zwaai-richting Y Relatieve profielverplaatsing in klap-richting

In Fig. 3 correspondeert de ordinaat met relatieve profielverplaatsing (lokale profielverplaatsing 30 / bladlengte * 100 %) [%]. De abscis correspondeert met de relatieve bladlengtepositie (L / bladlengte * 100 %) [%] .

35 1 0301 1 1 5 tolttitv ifittkltnft· poeifci· KtUtim fialatltv· i . pro£l*lv*rpl*fttai&g proflalvaxpltatjing

i' klap-rlchtiog T svaai-rlchtln? X

I i ---- t 5 lokalt lengtapoaitl· / Lokala T-vuplMtiing / Lofcala X-veepla*teing / bl»dltngti * 100 % bladleagt· * 100 % bladlangta * 100 % ’ I ! _0J__0.00 I__0.00 %_ _10 %__-0.25 \__0.00 %_ _20 %__-0.10 \__0.00 %_ _30 %__0.25 I__0.10 %_ _40 %__0.75 I 0.20 % 10 50 >__1.40 I__0.35 %_ _«0_J__2.25 5__0.50 I_ _70 t_]__3.10 >__0.75 I_ _BO I__4.00 %__1.00 I_ _90 %_j_5.00 4__1.25 %_ _100 %_ 6.00 %_ 1.50 t_

15 TABEL

20 10301 1 1

Claims

1. Rotorblad voor een windturbine rotor die een pitch-as definieert, dat wil zeggen een lijn die zich loodrecht op het interface-vlak tussen het rotorblad en de turbine, in het midden van dat interface-vlak, 5 uitstrekt, met het kenmerk, dat het aërodynamische bladprofiel ten opzichte van de pitch-as een van de locatie in lengterichting afhankelijke klap- en zwaai-verplaatsing vertoont. 10

2. Rotorblad volgens conclusie 1, waarin de profielen getransleerd zijn en onderling evenwijdige standen innemen.

3. Rotorblad volgens conclusie 1, waarin het rotorblad een buiging vertoont en de profielen een hoekverplaatsing vertonen. 20 ***** 1 0301 1 1