[实用新型]一种抗台风型风力机分段叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机分段叶片，尤其是一种抗台风型的风力机分段叶片，属于风电装备的零部件。

背景技术

随着风电产业的发展，风轮叶片越来越长。目前西门子的6MW海上风机上已经装备了长75米的叶片，维斯塔斯也已经完成80米长的原型叶片生成，并进入最后的测试阶段。叶片长度的增加，使得叶片的运输和安装成本大幅度上升，甚至由于交通地形条件的限制，这种长叶片无法运达风场。如果在风场附近进行叶片生产又受到当地天气条件，气候环境的限制，使得生产的叶片质量无法控制，尤其是目前的长叶片越来越多地使用碳纤维材料，这种材料对生产环境的要求更加苛刻，质量也就更难控制。因此，叶片的整体运输给未来长叶片的安装使用带来极大挑战，采用分段叶片方案将较好的解决以上难题。

由于分段叶片破坏了原整体叶片纤维沿展向的连续性，分段处的连接方式以及装配方案一直是分段叶片技术难点。因为它不仅关系到分段叶片的可实现性，还关系到叶片的生产成本、安装成本、维护成本以及使用寿命。目前已有一些专业技术人员提出了不同的分段叶片实现方案，白宏伟等提出了一种分段式风轮叶片及其连接机构，该技术方案将叶片分成多段，各段的连接端部预埋有螺栓套，通过一定外形的工装采用螺栓将相邻段连接起来，叶凡提出了一种大型风力发电机及其分段式叶片，其叶根段由金属筒体、叶形骨架及蒙皮制成，叶尖段通过螺丝与叶根筒体部分连接，并可实现叶尖变桨。同时，叶根段同样具有变桨系统，使得风机的可靠性和安全性大大提高。汤文兵等提出了一种风力发电机的分段叶片，其特征是分段叶片中设有叶片段主体骨架，连接体设有连接体骨架，连接体与叶片段的主体骨架连接。徐新华等人提出了一种兆瓦级风机分段叶片的连接结构及其连接方法，也是采用预埋螺栓套的方式进行叶片段连接，但两段之间不采用任何附加工装而直接连接。秦志文等提出了一种风力机分段叶片，叶片段之间采用双头反向螺纹螺栓连接，且通过钢丝绳将各螺栓头依次连接以防止螺栓松动。P.W.朱奇提出了一种分段式风力涡轮机叶片，该实用新型将叶片分成多段和翼梁进行制造，叶片各段可依次套在翼梁上固定从而实现所需的完整气动外形。德国的Enercon公司更是将分段叶片的思想运用到实际的商业叶片上，生产并批量安装了60多米的分段叶片，该分段叶片的叶根段采用金属制成，叶尖段与叶根段直接采用螺栓连接。以上的各种分段叶片连接技术和方法为分段叶片的运用提供了很好的参考和借鉴，但由于连接好的分段叶片外形与完整的叶片一样，在经历极限风况尤其是台风条件下，为保证分段连接处的可靠性，分段处的铺层和结构必须增强，叶片质量相比于完整叶片大大增加。因此有必要采用更先进的结构和材料进行分段叶片的设计。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型解决的主要技术问题是尽量减少分段叶片带来的质量增加以及提高叶片的抗台风性能。

针对以上的目的，本实用新型采取的技术方案是：一种抗台风型风力机分段叶片，所述叶片包括叶根段和叶尖段，其特征在于：所述叶根段由复合材料制成，且在其顶端装有一个与其内壳形状一致的金属翼段，所述叶尖段由气动外形与叶片外形一致的橡胶气囊制成，所述气囊底端设有辅助折边，该辅助折边套入所述金属翼段内，并固定在叶根段顶端的剪切腹板上。所述气囊的气压由气泵和控制系统控制，正常运行时保证固定气压。当出现台风时，可将气囊内气压释放以减短叶片长度，从而减小叶片载荷，达到抵抗台风的目的。

优选地，所述叶根段的金属翼段是两端开口的中空结构，可以是金属桁架制成，或是金属板焊接而成，或是两者结合。

优选地，所述叶根段的剪切腹板上开有通孔。

优选地，所述气囊的底端有一个通气孔和一根连接在通气孔上的气管。所述气管沿着剪切腹板布置，一直延伸到固定在轮毂内的气泵上，从而给气囊进行打压或泄压。

优选地，所述气囊套入叶根段顶端的部分其外型与该展向位置处的叶片内壳一致。

优选地，所述气囊辅助折边开有通孔，通过螺栓将其固定在叶根段的剪切腹板上。

同现有技术相比，该实用新型的抗台风型风力机分段叶片具有以下优点：

1.叶尖段采用橡胶气囊型式，将大大减少叶尖段质量；

2.当出现台风等极端风况时，可以是通过泄压来缩短叶片长度，减小叶片载荷，因此具有较好的抗台风性能；

3.当出现台风等极端风况时，叶片载荷的减小可以降低分段截面处的载荷要求，从而进一步减轻叶片质量。

附图说明

图1本实用新型的抗台风型风力机分段叶片装配示意图；

图2叶根段示意图；

图3叶尖段示意图。