[发明专利]一种抗台风型海上风机分段叶片

说明书

技术领域

本发明涉及可再生新能源风力发电风机叶片的技术领域，尤其是指一种抗台风型海上风机分段叶片。

背景技术

目前，风电发展势头迅猛，风力发电机向大功率方向继续发展，风机叶片的长度也越来越长，2.0MW风机叶片已超过60米，3.0MW风机叶片也已经达到了65～75米，5.0MW以上风机叶片也已经超过了75以上米。随着东南沿海地区风资源开发，风场也不断增加，但台风对风机破坏也越来越多。台风经过区域风速变化率大、风切变化大、持续时间长，并伴随强流巨浪等特点。对风电设备的破坏力极强：叶片折断，机舱罩损坏、塔筒折断、基础倾覆等。

海上风电机组设备中，叶片刚度远小于塔架和基础，是相对柔性最大的构件。为了捕捉更多风能，叶片结构较为复杂，台风经过区域叶片根部弯矩、剪力、扭矩最大，在三者相互作用下，叶片根部会折断。

风机容量扩增势必造成叶片大型化，然而在台风易发的风场，风机叶片的损坏占台风风机事故的75％以上。台风经过时，湍流强度增强，强烈的脉动气流诱导大型叶片扭转颤振破坏。解决叶片抵抗台风问题是决定能否扩大风力发电规模关键因素，已成为目前沿海地区风电行业发展迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，降低风机叶片在台风来袭时叶根折断破坏率，提出了一种抗台风型海上风机分段叶片，强台风过后从分段位置更换叶尖段损坏的叶片，然后吊装机械连接新叶尖，即可快速发电，维修周期短，减少发电量损失。开发抗台风型分段叶片防止了整支叶片报废，有效的减少叶片的报废率，降低维修更换成本。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种抗台风型海上风机分段叶片，分有叶根段和叶尖段，所述叶根段和叶尖段为可拆卸连接，通过螺栓能够连接成为一个叶片整体；其中，在所述叶尖段上靠近其连接位置处设计有薄弱区域，所述薄弱区域的铺层结构分有内、中、外三层，其中内、外层均为玻璃钢铺层，中间层为PVC铺层，且所述PVC铺层不连续，存在缺陷，即有一段截面内无PVC芯材，当实际风速大于设计风速时，薄弱区域由于PVC铺层不连续，存在缺陷，该缺陷会导致应力集中，它的局部应力比PVC铺层连续的应力大2～3倍，从而使得该局部区域承载能力达到极限荷载，引起局部屈曲断裂破坏，大大降低叶尖段承载能力，同时断裂裂纹会继续产生新的应力集中，进而使得叶尖段在薄弱区域折断。

所述叶根段连接叶尖段的截面处内置有按先后顺序依次放入的PVC楔形条和预埋螺套，所述叶尖段连接截面处的轴向截面打圆孔，弦向截面打U型跑道孔，且所述U型跑道孔交叉错位排布，以避免所有U型跑道孔处于同一截面位置，造成该截面强度不足，所述螺栓的一端与预埋螺套相连，其另一端从叶尖段的连接截面伸进入相应U型跑道孔中，并采用U形孔半圆柱垫和圆螺母进行拧紧固定，从而减小叶尖段连接位置处的应力集中。

所述叶根段的长度比叶尖段长。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明允许叶片在超过设计风速的台风中叶尖屈曲破坏，降低风力发电机组整体风载荷，避免整机发生颠覆性破坏。

2、更换受损叶尖段叶片，降低海上风机整支叶片报废率，大大减少维修更换成本，抗台风型海上风机分段叶片经济适用高。

3、合理设置叶尖段结构缺陷，降低叶尖段所能承受极限载荷；当超过设计风速的台风来袭时，使得叶尖段在薄弱区域失稳，叶片在薄弱区域去折断，有效保护整机和叶根段。

附图说明

图1为抗台风型海上风机分段叶片安装示意图。

图2为分段叶片示意图。

图3为图2的F局部放大图。

图4为分段叶片在分段连接位置的结构示意图(图3所示A-A剖视图)。

图5为薄弱区域的结构设计示意图(图4所示的D局部放大图)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。