[实用新型]可变长度风力机叶片装置

说明书

本实用新型涉及一种可变长度风力机叶片装置，其包括：叶根伸缩部，其为风力机叶片的根部延伸出来的一段圆筒；密封隔板，其用于将叶根伸缩部的底端封闭，以使叶根伸缩部形成活塞形式；空气缸筒，其为半开放式圆筒，空气缸筒用来固定于风力机的轮毂上，叶根伸缩部装配于空气缸筒内，风力机叶片旋转时，风力机叶片在其重力和空气缸筒的负压作用下带动叶根伸缩部在空气缸筒内伸缩，进而用来调整风力机的叶片长度。采用此结构，实现叶片靠自身重力，随旋转周期进行有限行程的伸缩，进而限制捕风载荷，均衡叶片载荷，从而达到减小交变载荷，延长叶片寿命的效果。

技术领域

本实用新型涉及风能发电技术领域，尤其是涉及一种可变长度风力机叶片装置。

背景技术

随着规模应用的风力机设计制造技术的日益成熟，成本逐渐清晰，叶片作为风电机组的大部件，起着能量转换与控制的重要作用，其制造成本约为整机成本的15～20％.而风电机组作为可再生清洁能源，只需利用风的动能，在其整个生命周期中都不需要燃料消耗，因此风力机的成本主要由以下三方面组成：制造、安装调试、运行维护。提高经济性可从两种技术路径着手，一是精细设计降低主要部件的成本，再就是延长关键部件的预期运行寿命。对于现有叶片的改进后者是主要方式。

为争取更长的运行寿命，在风力机叶片设计需要掌握更精确的静载荷和疲劳载荷。风力机的设计寿命在20年以上，以2MW机组为例，其叶片在其全寿命周期中要旋转约10⁸周次量级，在每一周都要经受交变的重力、风切变、偏航误差、轴翘曲、塔架干涉、湍流的作用。因此，在风力机叶片设计中，疲劳载荷是非常重要的因素，重要程度甚至可以和极限风速引起的极限载荷相比。水平轴上风向风力机的控制系统总体是基于传感器、控制器和执行机构的主动控制。传感器测量风速风向、叶轮转速、输出功率或转矩；执行机构调节电机转矩、桨距角及偏航角等；而控制器连接二者，并通过控制算法驱动执行机构对传感器测得的结果进行必要的反应，以达到最优功率或载荷等控制目标。

然而，对于风切变诱导所致的叶片交变载荷，基于统一变桨距的系统不能很好的控制该载荷波动。为此，有的强化的控制系统引入了叶根弯矩传感器并采用叶片独立变桨方法减小风剪切引起的交变载荷。近年来，这种独立变桨系统还引入了实时入流速度测量技术，如激光测风雷达、声学测风雷达等。独立变桨控制方法的确能有效降低交变载荷，但相应的代价也是较高的，因为它增加了变桨频率，并大幅提高了传感器和执行机构的要求。因此需要开发可靠低成本抑制交变载荷的方法。

对比文件1(CN106224158 A)风力机叶片的独立变桨装置，涉及一种变桨叶片及设有该变桨叶片的风电机，所述变桨叶片包括至少两个依次连接的叶片段。上述变桨叶片，可通过控制不同段的叶片分别改变桨距角而实现变桨叶片的局部变桨，从而使该变桨叶片可在不同风速和转速的条件下通过获得最高风能吸收效率，克服了整体变桨叶片无法实现在不同风速和转速下获得最佳风能吸收效率的问题。

但此技术中所提及的叶片变化，需要人工根据天气情况进行更换，同时，一段时间内只能使用一种桨片，不具有根据气流情况实现实时伸缩减少交变载荷的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可变长度风力机叶片装置，其依靠自身重力实现叶片长度改变，从而实现叶片长度变化，不消耗外部能量。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可变长度风力机叶片装置，包括：叶根伸缩部，其为风力机叶片的根部延伸出来的一段圆筒；密封隔板，其用于将叶根伸缩部的底端封闭，以使叶根伸缩部形成活塞形式；空气缸筒，其为半开放式圆筒，空气缸筒用来固定于风力机的轮毂上，叶根伸缩部装配于空气缸筒内，风力机叶片旋转时，风力机叶片在其重力和空气缸筒的负压作用下带动叶根伸缩部在空气缸筒内伸缩，进而用来调整风力机的叶片长度。

可选的或优选的，空气缸筒侧面和叶根伸缩部侧面均具有锥台结构，空气缸筒的锥台结构与叶根伸缩部的锥台结构二者相对，且叶根伸缩部可沿空气缸筒侧面自由滑动；空气缸筒的锥台结构与叶根伸缩部的锥台结构用来防止叶根伸缩部从空气缸筒内脱出。