[实用新型]风力机独立变桨装置

说明书

本实用新型公开了一种风力机独立变桨装置，包括：叶片根部，其为柱形体，该叶片根部的端部开口密封；以及空气缸筒，其用来固定于风力机的轮毂上，空气缸筒的一端敞开；其中，叶片根部的柱形体与空气缸筒的内腔壁通过螺旋槽和螺旋导轨结构配合，风力机的叶片在旋转过程中靠自身重力带动叶片根部在空气缸筒的内腔内伸缩，伸缩时，螺旋槽和螺旋导轨结构自动驱动叶片扭转。该风力机独立变桨装置可以可靠低成本抑制交变载荷。

技术领域

本实用新型涉及风力机，特别是涉及一种风力机独立变桨装置。

背景技术

作为可再生绿色能源，风力机只需利用风的动能。风能利用成本主要由制造、安装调试、运行维护三方面组成。其中装备的精益制造是基础，从风力机的成本考虑，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运行寿命。对于占整机成本20％的在役叶片技术改造，后者是更可行的方式。

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，抑制交变载荷成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力机独立变桨装置，可以可靠低成本抑制交变载荷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种风力机独立变桨装置，包括：叶片根部，其为柱形体，该叶片根部的端部开口密封；以及空气缸筒，其用来固定于风力机的轮毂上，空气缸筒的一端敞开；其中，叶片根部的柱形体与空气缸筒的内腔壁通过螺旋槽和螺旋导轨结构配合，风力机的叶片在旋转过程中靠自身重力带动叶片根部在空气缸筒的内腔内伸缩，伸缩时，螺旋槽和螺旋导轨结构自动驱动叶片扭转。

可选的或优选的，叶片根部的柱形体表面与空气缸筒的内腔壁上设有密封环。

可选的或优选的，叶片根部的端部开口具有扩形延长段，扩形延长段贴合在空气缸筒的内壁上，空气缸筒的敞开端具有内缩延长段，内缩延长段贴合在叶片根部的柱形体表面，扩形延长段与空气缸筒的贴合处、内缩延长段和叶片根部的柱形体表面的贴合处均设有密封环。

可选的或优选的，叶片根部的端部开口通过安装密封板而密封。

可选的或优选的，叶片根部的柱形体上设有螺旋导轨，空气缸筒的内腔壁上设有螺旋槽。

可选的或优选的，叶片根部的柱形体上设有螺旋槽，空气缸筒的内腔壁上设有螺旋导轨。