專利名稱：槳距平衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平衡風力渦輪機葉片，特別是部分變槳距風力渦輪機葉片的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在風力渦輪機的構(gòu)造中，必需精確平衡兩葉轉(zhuǎn)子或三葉轉(zhuǎn)子。否則在啟動和運轉(zhuǎn)的過程中，該渦輪機可能有問題。通常，一些平衡配重置于葉片的根部以及頂端。近來，為了使所有的葉片達到同樣的自重力矩，優(yōu)選的方法是僅在頂端增加重量。已知的平衡系統(tǒng)的一個例子見于丹麥專利DK 176901 Bi。其涉及在葉片主體中形成孔，以用于沿著該葉片增加平衡配重。實際中，填充非常柔軟的玻璃纖維葉片外殼內(nèi)的孔是相對困難的。另外，該平衡配重需要特定的腔室，這導(dǎo)致額外的生產(chǎn)成本。進一步，存在的潛在風險是平衡配重可能落下并損壞內(nèi)在葉片，或者最壞的情形是從渦輪機扔出幾百米。US 2008/124216 Al公開了一種風力渦輪機，其包括三個葉片，其中，該三個葉片是部分變槳距葉片，每個葉片包括內(nèi)葉片部分和外葉片部分。槳距系統(tǒng)用于相對于內(nèi)葉片部分改變外葉片部分的槳距，但是該文件沒有以任何方式公開關(guān)于平衡該葉片的細節(jié)。本發(fā)明的目的是提供給一種用于現(xiàn)代風力渦輪機葉片的可選的平衡系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供用于風力渦輪機的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片具有至少35米的長度，該葉片包括內(nèi)葉片部分；外葉片部分；設(shè)于所述內(nèi)葉片部分和外葉片部分之間的槳距系統(tǒng)，所述槳距系統(tǒng)包括至少一連接于軸承的第一部分的第一法蘭和至少一連接于所述軸承第二部分的第二法蘭，并且該槳距系統(tǒng)進一步包括槳距裝置，所述槳距裝置用于相對于所述內(nèi)葉片部分改變所述外葉片部分的槳距，其中，所述槳距系統(tǒng)包括至少一個聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)的平衡元件，以平衡所述部分變槳距葉片。由于槳距系統(tǒng)能夠用于保持必要的用于平衡轉(zhuǎn)子葉片的平衡配重，這允許輕松交換平衡配重(即，配重可相對簡單的加入或脫離槳距系統(tǒng))，增加了轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 (不需要對轉(zhuǎn)子主體或輪廓做出根本的變動，以容納所述配重)，并且增強了安全性(由于平衡配重不需要設(shè)于葉片頂端，降低了平衡配重扔出葉片的機會，例如，在惡劣的天氣條件期間)。優(yōu)選地，所述槳距系統(tǒng)包括至少一個用于收容一個或多個平衡元件的支架。所述平衡元件可用鋼鐵，鉛或其他合適的可設(shè)于所述支架上的材料制成。該術(shù)語支架可理解為一種寬泛的術(shù)語，例如支架最簡單的形式可以是整體結(jié)構(gòu)的一部分，平衡元件設(shè)于該整體結(jié)構(gòu)上。然而，支架也可制成特定的形狀和外觀，以適合于收容一個或多個特定設(shè)計的平衡元件。本發(fā)明的優(yōu)選地實施例中，一個或多個支架剛性連接于上述的槳距系統(tǒng)的第一和第二法蘭。該支架在槳距系統(tǒng)中具有結(jié)構(gòu)用途以及保持一個或多個平衡元件的用途。優(yōu)選地，至少一個所述部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片上的聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)的平衡元件是可多處定位的平衡元件。用可多處定位的平衡元件，可將同樣的平衡元件定位在槳距系統(tǒng)上的不同的位置上。這不僅允許相對于，例如，頂部末端的重量和槳距系統(tǒng)的重量，平衡葉片，而且允許在與該葉片長度垂直的平面中平衡轉(zhuǎn)子葉片。優(yōu)選地，所述至少一個平衡元件至少部分地由槳距裝置構(gòu)成。通過簡單地在槳距系統(tǒng)上移動該槳距裝置，葉片的平衡就能夠被改變或修正。優(yōu)選地，所述內(nèi)葉片部分是葉片延伸件(也稱為輪彀延伸件)。該內(nèi)葉片部分可包括支架和位于根部末端的平衡元件，其中，該內(nèi)葉片部分通常安裝在輪彀上。根據(jù)本發(fā)明， 部分變槳距葉片可在根部末端，槳距系統(tǒng)以及該葉片的頂部末端平衡。優(yōu)選地，其僅在槳距系統(tǒng)平衡。還提供了一種包括風力渦輪機塔架和設(shè)于該塔架上端部的風力渦輪機機艙的風力渦輪機，其具有輪彀和多個轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片具有至少35米的長度，其中，所述多個轉(zhuǎn)子葉片至少包括一個上述的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片。進一步提供用于風力渦輪機葉片的部分變槳距系統(tǒng)，其中，該部分變槳距系統(tǒng)包括至少一個支架，該支架設(shè)置用于收容平衡元件，以平衡所述部分變槳距葉片。優(yōu)選地，所述槳距系統(tǒng)進一步包括至少一個平衡元件。還提供一種用于平衡風力渦輪機的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片的方法，該方法包括以下步驟提供部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片，其包括內(nèi)葉片部分，外葉片部分以及槳距系統(tǒng)，該槳距系統(tǒng)包括至少一連接于軸承的第一部分的第一法蘭和至少一連接于所述軸承第二部分的第二法蘭，并且該槳距系統(tǒng)進一步包括槳距裝置，所述槳距裝置用于相對于所述內(nèi)葉片部分改變所述外葉片部分的槳距，和安裝至少一個平衡元件至所述槳距系統(tǒng)上的支架上，以平衡所述轉(zhuǎn)子葉片。優(yōu)選地，所述平衡元件基于所述轉(zhuǎn)子葉片的特點選擇?；谔攸c的意思是指轉(zhuǎn)子葉片組件的尺寸方面，例如，組裝的不接附任何平衡元件的轉(zhuǎn)子葉片的平衡力矩。優(yōu)選地，所述內(nèi)葉片部分包括大體中空的葉片延伸件部分，并且，所述安裝步驟包括通過所述葉片延伸件部分的內(nèi)部安裝所述平衡元件至所述槳距系統(tǒng)。由于所述葉片延伸件是中空的，并且由于平衡元件可安裝至槳距系統(tǒng)(該槳距系統(tǒng)暴露于組裝的葉片內(nèi)部)，這意味著工人可以輕易地進入組裝的葉片內(nèi)部，根據(jù)需要向槳距系統(tǒng)增加或移除平衡配重。這免除任何在葉片主體內(nèi)的復(fù)雜的鉆孔等，以增加平衡配重， 并且因此允許增強葉片結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，提供用于平衡部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片的方法的步驟可包括組裝所述部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片，或者提供組裝的轉(zhuǎn)子葉片。優(yōu)選地，該方法進一步包括在平衡裝置中測量所述轉(zhuǎn)子葉片的平衡力矩的步驟， 其中，所述平衡元件基于所述測量的所述轉(zhuǎn)子葉片的平衡力矩來選擇。通常，葉片制造商提供關(guān)于需要的葉片延伸件和轉(zhuǎn)子葉片的根部和頂部的重量的詳細資料。從這些詳細資料中，可計算出需要的平衡重量，槳距系統(tǒng)中需要該平衡重量，以實現(xiàn)整個組裝葉片(即，葉片延伸件+槳距系統(tǒng)+轉(zhuǎn)子葉片)的同樣的重量力矩。進一步，在損壞的或錯誤的平衡轉(zhuǎn)子葉片的情形下，槳距系統(tǒng)根據(jù)需要提供相對簡單地用于移除平衡配重的方法。


現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例，僅通過舉例的方式，并參考相應(yīng)的附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風力渦輪機的立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距系統(tǒng)的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距系統(tǒng)的立體圖，其具有用于定位槳距裝置的四個支架。
具體實施例方式圖1中，根據(jù)本發(fā)明的風力渦輪機總體上用1指示，其包括塔架2，機艙3以及具有第一轉(zhuǎn)子葉片4和第二轉(zhuǎn)子葉片5的兩葉轉(zhuǎn)子。每個轉(zhuǎn)子葉片4、5設(shè)于機艙3上的輪彀6 上。該轉(zhuǎn)子葉片4、5是部分變槳距類型，意味著僅僅最外部的葉片部分7、8將會變槳距，而轉(zhuǎn)子葉片4、5的最內(nèi)部的葉片部分9、10將會相對于輪彀6在更加固定的位置。大體上，最內(nèi)部的葉片部分9、10由相對剛性的葉片延伸件(也被稱為輪彀延伸件)形成。從圖1可以見到，最外部的葉片部分7、8處于變槳距位置，其中，由前緣和后緣描畫出的平面大體上與轉(zhuǎn)子平面垂直。進一步，轉(zhuǎn)子葉片4指向風力方向11。圖1中，還可以見到，最內(nèi)部的葉片部分9、10的前緣和后緣大體上指在與轉(zhuǎn)子平面相同的平面上。轉(zhuǎn)子葉片5最內(nèi)部的葉片部分10的前緣上可見到翅片14。第二轉(zhuǎn)子葉片5的最內(nèi)部的葉片部分10設(shè)有第二翅片15，據(jù)此，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強，例如在高風速下停止時。將被理解的是本發(fā)明的系統(tǒng)可以應(yīng)用至任何具有或者不具有上述翅片14、15的部分變槳距系統(tǒng)。參見圖2，用于改變部分變槳距風力渦輪機葉片的槳距的槳距系統(tǒng)總體上用20指示。該槳距系統(tǒng)20包括葉片延伸件圓形法蘭22，該圓形法蘭22聯(lián)接于外葉片圓形法蘭對。 上述兩個法蘭22，24彼此對齊設(shè)置，并且所述外葉片圓形法蘭M可用于相對于所述葉片延伸件圓形法蘭22有角度的旋轉(zhuǎn)，例如，在箭頭25指示的方向上。鋸齒狀嵌齒輪沈聯(lián)接與所述葉片延伸件圓形法蘭22。所述外葉片圓形法蘭M的內(nèi)表面包括鋸齒狀軌道觀，其中，所述鋸齒狀嵌齒輪26設(shè)置在該軌道上運行。控制連接件30設(shè)于所述葉片延伸件圓形法蘭22之上，所述控制連接件設(shè)置用于驅(qū)動所述鋸齒狀嵌齒輪沈，故所述外葉片圓形法蘭M可以相對于所述葉片延伸件圓形法蘭22可控制的旋轉(zhuǎn)。使用中，所述葉片延伸件圓形法蘭22螺接于所述風力渦輪機的最內(nèi)部葉片部分 9,10(例如，通過圖2中的螺栓)，并且所述外葉片圓形法蘭M螺接于所述風力渦輪1的最外部的葉片部分7、8，所以，該最外部的葉片部分7、8可以通過法蘭22、24的相對旋轉(zhuǎn)相對于最內(nèi)部的葉片部件9、10變槳距。控制信號/動力通過控制連接件30設(shè)于槳距系統(tǒng)20。該控制連接件30通過槳距齒輪31聯(lián)接于嵌齒輪沈。該槳距齒輪31安裝至槳距系統(tǒng)20的支架34上?？梢岳斫獾氖牵瑘D2示出槳距齒輪31，但其他沒有齒輪的方法也能夠使用并且連接在法蘭22和M之間。為了適當?shù)钠胶怙L力渦輪機1的葉片4、5，槳距系統(tǒng)20進一步包括至少一個平衡元件或平衡配重32，該平衡元件或平衡配重32安裝在設(shè)于所述葉片延伸件圓形法蘭22上的延伸件或支架34上。選擇該平衡元件32用于給葉片4、5增加補償重量，以確保風力渦輪機1平衡。已知最內(nèi)部和最外部的葉片部分7、8、9、10的重量，以及槳距系統(tǒng)20本身的重量， 可以選擇適當重量的平衡元件32，用于有問題的風力渦輪機葉片4、5。參見圖3，用于改變部分變槳距風力渦輪機葉片的槳距的槳距系統(tǒng)總體上用20指示。該槳距系統(tǒng)20安裝在葉片部分7、8、9、10上，并且設(shè)計有四個用于槳距齒輪裝置31的支架34。通過從一個支架34到另一個支架34改變該槳距齒輪裝置31的位置，改變了該槳距齒輪裝置31的重力分布。這是另一種平衡風力渦輪機葉片4、5的方法，其允許非常精準正確的平衡微調(diào)。在葉片延伸件和外葉片在同樣的工廠中制造并且相應(yīng)的平衡的情形下，它們在根部末端和頂部末端可具有同樣的重量。當葉片放在一起時，這導(dǎo)致同樣的自重力矩，所以當這些元件與部分變槳距系統(tǒng)組合時，需要進行進一步的平衡。這可以僅通過增加補償重量至一個(或兩個)槳距系統(tǒng)來完成。在一些情形下，葉片延伸件和葉片的根部和頂部重量事先知道。通過進行計算，可以計算出所有葉片在槳距系統(tǒng)上需要多大的重量來完成同樣的自重力矩。這種方法不需要增加任何補償重量至葉片或葉片延伸件。這是優(yōu)選的方法，由于增加重量至鋼制槳距系統(tǒng)比玻璃纖維葉片或延伸件容易。另外，在錯誤平衡轉(zhuǎn)子的情形下，容易增加或帶走更多的重量。在更換雷擊損壞的葉片的情形下，這是一個優(yōu)點。其他情形下，轉(zhuǎn)子可組裝在一起，包括外葉片，槳距系統(tǒng)以及葉片延伸件。組裝的葉片能夠隨后提升至平衡裝置上，并且需要增加至葉片上的額外重量能夠通過在葉片的變槳距區(qū)域設(shè)置測量尺度來測量。因此，工人能夠隨后爬進葉片延伸件部分，并且增加補償重量至槳距系統(tǒng)。這種方法允許在葉片組裝之后輕松平衡葉片。當平衡元件32設(shè)置為條狀物，例如鉛條時，將會理解的是，該平衡元件可具有任何適當?shù)臉?gòu)造，并且聯(lián)接至槳距系統(tǒng)20的任何合適的部分。將會理解的是，當兩葉風力渦輪機在實施例示出時，本發(fā)明可以容易的應(yīng)用至任何采用部分變槳距葉片的風力渦輪機的設(shè)計中。以上的系統(tǒng)提供了精確平衡系統(tǒng)的優(yōu)點，該系統(tǒng)不需要在葉片中形成任何用于增加補償配重的開口，該開口可能影響葉片的完整性。另外，運行中，松散的配重從葉片扔出的風險降低。本發(fā)明不限于本文所描述的實施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)被修改或適用。
權(quán)利要求
1.用于風力渦輪機(1)的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片G，5)，所述轉(zhuǎn)子葉片(4，5)具有至少 35米的長度，所述葉片(4，5)包括內(nèi)葉片部分(9，10)；外葉片部分(7，8)；設(shè)于所述內(nèi)葉片部分(9，10)和外葉片部分(7，8)之間的槳距系統(tǒng)(20)，所述槳距系統(tǒng)00)包括至少一連接于軸承的第一部分的第一法蘭02)和至少一連接于所述軸承第二部分的第二法蘭(M)，并且該槳距系統(tǒng)00)進一步包括槳距裝置(30，31)，所述槳距裝置 (30,31)用于相對于所述內(nèi)葉片部分(9，10)改變所述外葉片部分(7，8)的槳距，其特征在于，所述槳距系統(tǒng)00)包括至少一個聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)00)的平衡元件(30，31，32)，以平衡所述部分變槳距葉片G，5)。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述槳距系統(tǒng)OO)包括至少一個用于收容一個或多個平衡元件的支架(34)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，至少一個所述部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片(4，幻上的聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)OO)的平衡元件(30,31,3 是可多處定位的平衡元件 (30,31,32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，至少一個平衡元件(30，31， 32)通過槳距裝置(30，31)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述內(nèi)葉片部分(9，10)是葉片延伸件。
6.包括風力渦輪機塔架( 和設(shè)于該塔架( 上端部的風力渦輪機機艙C3)的風力渦輪機(1)，其具有輪彀(6)和多個轉(zhuǎn)子葉片G，5)，所述轉(zhuǎn)子葉片(4，5)具有至少35米的長度，其特征在于，所述多個轉(zhuǎn)子葉片(4，5)包括至少一個如權(quán)利要求1-5任一所述的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片G，5)。
7.用于風力渦輪機葉片G，5)的部分變槳距系統(tǒng)(20)，其特征在于，該變槳距系統(tǒng) (20)包括至少一個支架(34)，該支架(34)設(shè)置用于收容平衡元件(30,31,3 ，以平衡所述部分變槳距葉片G，5)。
8.用于平衡風力渦輪機(1)的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片G，5)的方法，該方法包括以下步驟提供包括內(nèi)葉片部分(9，10)，外葉片部分(7，8)以及槳距系統(tǒng)00)的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片，該槳距系統(tǒng)00)包括至少一連接于軸承的第一部分的第一法蘭02)和至少一連接于所述軸承的第二部分的第二法蘭(M)，并且該槳距系統(tǒng)OO)進一步包括槳距裝置(30， 31)，所述槳距裝置(30，31)用于相對于所述內(nèi)葉片部分(9，10)改變所述外葉片部分(7，8) 的槳距，和安裝至少一個平衡元件(30，31，32)至所述槳距系統(tǒng)OO)上的支架(34)上，以平衡所述轉(zhuǎn)子葉片(4，5)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述平衡元件(30，31，32)基于所述轉(zhuǎn)子葉片(4,5)的特點選擇。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)葉片部分(9，10)包括大體中空的葉片延伸件部分(9，10)，并且，所述安裝步驟包括通過所述葉片延伸件部分(9，10)的內(nèi)部安裝所述平衡元件(30，31，32)至所述槳距系統(tǒng)Q0)。
11.如權(quán)利要求8-10任一所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括在平衡裝置中測量所述轉(zhuǎn)子葉片G，5)的平衡力矩的步驟，其中，所述平衡元件(30,31,3 基于所述測量的所述轉(zhuǎn)子葉片G，5)的平衡力矩來選擇。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于風力渦輪機的部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片的平衡方法和系統(tǒng)。平衡元件安裝在該轉(zhuǎn)子葉片的漿距系統(tǒng)上，免除了進行復(fù)雜平衡操作的需要，該復(fù)雜平衡操作可能影響轉(zhuǎn)子葉片主體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。描述了一種方法，其中，可采用適合的補償平衡配重設(shè)于槳距系統(tǒng)上，該配重基于已知的用到的標準葉片延伸件和轉(zhuǎn)子葉片部分的頂部和根部重量來選擇。
文檔編號F03D3/06GK102465830SQ20111036224
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者P·格雷伯 申請人:遠景能源(丹麥)有限公司