專利名稱：一種加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本工作原理是通過風(fēng)輪從風(fēng)中吸收能量并利用空氣動力學(xué)原理將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成為轉(zhuǎn)動能，然后通過發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化成為電能。其中風(fēng)輪包含輪轂和葉片，葉片長度越長，則吸收的風(fēng)能越多，機(jī)組發(fā)電量越高，但在吸收更多能量的同時產(chǎn)生的載荷也更大。在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)進(jìn)入中國的早期，由于技術(shù)新、風(fēng)險(xiǎn)大，風(fēng)電場開發(fā)商普遍采用保守策略，選擇長度相對較短的葉片。短葉片雖然發(fā)電量小，但給機(jī)組帶來的載荷也小，因此機(jī)組安全得到了最大保障。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國企業(yè)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行載荷有了越來越深刻的認(rèn)識，逐漸能夠更加精確地計(jì)算載荷，因而在同級別風(fēng)速的風(fēng)電場逐漸開始選擇更長的葉片，以吸收更多風(fēng)能從而提高投資發(fā)電收益。然而，已經(jīng)采取保守策略而選擇短葉片的風(fēng)電場如果希望使用更長的葉片則需要重新采購葉片。這使得技術(shù)升級的成本過高，通常由于不具備技術(shù)升級的經(jīng)濟(jì)效益而無法進(jìn)行。本實(shí)用新型考慮在現(xiàn)有短葉片的基礎(chǔ)上通過安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、簡易的葉片升級工藝、以及合理的表面處理，而以極低的成本實(shí)現(xiàn)了短葉片向長葉片的技術(shù)升級。這有利于以低成本方式提高現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電場的年發(fā)電量，創(chuàng)造更大的新能源投資經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，所述加長型風(fēng)電葉片主要是增加現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片葉尖的長度提高風(fēng)輪的掃風(fēng)面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量；同時探索出一種結(jié)構(gòu)安全、工藝簡單、成本較低、實(shí)施可行性較高的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種加長風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的方法，所述加長風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的方法主要是在已經(jīng)制造出來的現(xiàn)有葉片尖部連接一段新葉尖進(jìn)行加長(包括已經(jīng)裝機(jī)和未裝機(jī)的葉片)，且加長長度不小于0. 5米；加長后的葉片包括現(xiàn)有葉片的主體和新增加的葉尖段，所述新增加的葉尖段通過粘接劑等粘接來實(shí)現(xiàn)與原有葉片主體的連接，連接位置主要包括梁帽的連接、殼體的連接、腹板的連接和/或新腹板與現(xiàn)有葉片的連接。加長現(xiàn)有葉片的主要方法是首先，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，通過對現(xiàn)有葉片和加長后葉片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在最大程度的保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，得出最佳的連接結(jié)構(gòu)和制造工藝；然后，將所述現(xiàn)有葉片通過定位工裝等安裝、固定在葉片支架和/或工作臺上，并根據(jù)葉片加長工藝將所述現(xiàn)有葉片葉尖進(jìn)行表面進(jìn)行打磨和/或?qū)⑷~尖殼體進(jìn)行切割和/或截?cái)?，同時使用新葉尖模具和新葉尖腹板模具制造新葉尖殼體和腹板；再次，使用定位工裝等將新葉尖殼體、新葉尖腹板定位、組裝在現(xiàn)有葉片葉尖相應(yīng)位置上，并進(jìn)行后固化、表面處理、配重等工序完成葉片加長改造。[0009]所述新增加的葉尖殼體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有葉片葉尖殼體結(jié)構(gòu)基本相似，都包含有上殼體、下殼體、梁帽和腹板。在進(jìn)行新葉尖殼體(含梁帽)和腹板的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)時要確保其形狀尺寸與現(xiàn)有葉片連接區(qū)域保持一致，以便能夠順利的使用粘接劑等與現(xiàn)有葉片進(jìn)行粘接連接。在對所述已經(jīng)制作出來的現(xiàn)有葉片加長前，可以對所述現(xiàn)有葉片進(jìn)行如下幾種方式的處理方式一對現(xiàn)有葉片葉尖進(jìn)行切割。該種連接結(jié)構(gòu)主要是通過新舊腹板的連接、新舊梁帽的連接和新舊殼體的連接來實(shí)現(xiàn)對所述現(xiàn)有葉片葉尖的加長。通過對所述現(xiàn)有葉片葉尖進(jìn)行殼體切割和/或截?cái)?，使得所述葉片內(nèi)部腹板露出，以便使用粘接劑和/或玻璃纖維進(jìn)行新舊腹板的連接操作，保證加長后葉片結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性和安全性。其中，現(xiàn)有葉片葉尖位置腹板露出的形式有以下三種其一，在現(xiàn)有葉片腹板結(jié)束位置附近，將除腹板外的部分切除；其二，在現(xiàn)有葉片腹板結(jié)束位置附近，將除腹板外的部分切除后，將伸出葉片殼體的腹板截短，保留部分伸出的腹板；其三，直接將包括腹板在內(nèi)的葉尖部分切割掉。方式二 僅對現(xiàn)有葉片葉尖位置外表面進(jìn)行打磨處理，不進(jìn)行切割和/或截?cái)?。該種連接結(jié)構(gòu)主要是通過新舊梁帽的連接、新舊殼體的連接和新腹板與現(xiàn)有葉片葉尖的連接來實(shí)現(xiàn)對所述現(xiàn)有葉片葉尖的加長。該種操作方法使得對所述現(xiàn)有葉片葉尖加長的工藝方案變得極為簡單，操作簡便易行，成本低廉。通過對所述現(xiàn)有葉片和所述加長后的葉片進(jìn)行有限元分析，能夠最大程度上的保證加長后葉片結(jié)構(gòu)的安全性；采用葉尖位置加長的方案，能夠最大程度上的保證葉片的氣動性能、保證現(xiàn)有葉片在重量增加相對較少的情況下最大程度的加長葉片，并且改造加長工藝簡便易行、成本較低。通過增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪掃風(fēng)面積，使得改造后同一機(jī)組年發(fā)電量增加5%左右。所述加長風(fēng)電葉片長度方法的基本步驟如下I、使用定位工裝將現(xiàn)有葉片安裝、固定在葉片支架和/或工作臺上；2、將所述現(xiàn)有葉片葉尖進(jìn)行表面進(jìn)行打磨和/或?qū)⑷~尖殼體進(jìn)行切割和/或截?cái)啵?、使用新葉尖殼體模具和新葉尖腹板模具制造新葉尖殼體和新葉尖腹板；4、使用定位工裝將新葉尖下殼體和腹板定位至原葉片相應(yīng)位置處，且保證新舊葉片殼體搭接寬度不小于0. 3米、若有腹板搭接則新舊腹板搭接寬度和/或手糊玻璃纖維的搭接寬度不小于0. 05米，并做定位標(biāo)記；5、移除定位好的新葉尖下殼體和腹板，在新葉尖下殼體與舊葉片搭接位置和新舊腹板搭接位置處涂刮粘接劑，并將新葉尖下殼體和新葉尖腹板根據(jù)定位位置進(jìn)行粘接；6、使用手糊工藝手糊前緣和新舊葉片連接位置的粘接角，并使用金屬導(dǎo)體將新舊導(dǎo)電系統(tǒng)進(jìn)行連接；[0026]7、在需要粘接的位置涂刮粘接劑，經(jīng)過合模、后固化、表面處理(使葉片表面平順)等工序后，得到加長后的葉片。如上所述，本實(shí)用新型提供的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片有以下幾個特點(diǎn)1、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片部分和一段新葉尖部分，整個所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片通過在現(xiàn)有葉片的葉尖處連接一段新葉尖實(shí)現(xiàn)。2、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括部分現(xiàn)有葉片、現(xiàn)有葉片的腹板和新腹板，且所述部分現(xiàn)有葉片是通過將現(xiàn)有葉片的葉尖截?cái)鄬?shí)現(xiàn)的、現(xiàn)有葉片的腹板和新腹板的連接是通過粘接劑和/或玻璃纖維的粘接實(shí)現(xiàn)的。 3、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括全部現(xiàn)有葉片、現(xiàn)有葉片的葉尖和新腹板，且現(xiàn)有葉片的葉尖和新腹板的連接是通過粘接劑和/或玻璃纖維的粘接實(shí)現(xiàn)的。4、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片梁帽和新葉尖梁帽，且現(xiàn)有葉片梁帽和新葉尖梁帽的連接是通過粘接劑的粘接實(shí)現(xiàn)的。5、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片和新葉尖殼體，且現(xiàn)有葉片與新葉尖殼體的連接是通過粘接劑的粘接實(shí)現(xiàn)的。6、所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片的導(dǎo)電系統(tǒng)和新葉尖的導(dǎo)電系統(tǒng)，且現(xiàn)有葉片導(dǎo)電系統(tǒng)與新葉尖的導(dǎo)電系統(tǒng)的連接是通過金屬導(dǎo)體連接實(shí)現(xiàn)的。

通過下文中的參照附圖所進(jìn)行的描述部分，能夠更好理解所有上述特征，其中所述附圖示出了本實(shí)用新型的非限制性實(shí)施例，所述附圖為圖I為本實(shí)用新型中所述葉片加長后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整體示意圖；圖2為圖I的局部視圖；圖3為葉片安裝定位示意圖；圖4為現(xiàn)有葉片葉尖位置示意圖；圖5為圖4截面A-A位置示意圖；圖6為圖5的局部放大視圖；圖7為現(xiàn)有葉片葉尖切割后示意圖；圖8為新葉尖殼體示意圖；圖9為切割現(xiàn)有葉尖的新舊葉尖裝配示意圖；圖10圖8截面C-C位置示意圖；圖11為圖10的局部放大視圖；圖12圖8截面E-E位置示意圖；圖13為圖12的局部放大視圖；圖14為不切割現(xiàn)有葉尖的新舊葉尖裝配示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型涉及一種提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量的方法，所述方法主要是通過加長葉片來增加風(fēng)輪掃風(fēng)面積來提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量。以下闡述一種非限制性實(shí)例，所述改造后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體示意圖如圖I、圖2所示，其中I為基礎(chǔ)，2為風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架，3為風(fēng)輪葉片接閃器，4為加長段葉尖，5為現(xiàn)有葉片，6為機(jī)艙；所述現(xiàn)有葉片定位方法如圖3所示，其中7為葉片安放定位工裝，8為葉片支架；現(xiàn)有葉片葉尖位置結(jié)構(gòu)如圖4、圖5、圖6所示，其中9為現(xiàn)有葉片的腹板，10為現(xiàn)有葉片或新葉尖的梁帽，11為粘接劑，17為粘接角；切割后的現(xiàn)有葉片葉尖和新葉尖殼體如圖7、圖8所示，其中12為伸出的現(xiàn)有葉片腹板或新舊腹板搭接區(qū)域，13為新葉尖殼體部分，14為新葉尖梁帽部分；切割現(xiàn)有葉尖的加長后葉片葉尖位置示意圖如圖9、圖10、圖11、圖12、圖13所示，其中15為新葉尖腹板，16為新舊葉片搭接區(qū)域；不切割現(xiàn)有葉尖的加長后葉片葉尖位置示意圖如圖14所示。為保證現(xiàn)有葉片加長后不會對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)I、塔筒2和機(jī)艙6等造成損害，必須經(jīng)過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析，確定加長段葉尖4的長度和采取的連接方式。所述加長風(fēng)電葉片長度方法的基本步驟如下I、使用定位工裝7將現(xiàn)有葉片5安裝、固定在葉片支架8和/或工作臺上；2、將所述現(xiàn)有葉片5的葉尖進(jìn)行表面進(jìn)行打磨和/或?qū)⑷~尖殼體進(jìn)行切割和/或截?cái)?，切割后保留原葉片腹板9，且腹板12伸出截面位置；3、使用新葉尖殼體模具和新葉尖腹板模具制造新葉尖殼體13和新葉尖腹板15 ；4、使用定位工裝將新葉尖4下殼體13和腹板15定位至原葉片5相應(yīng)位置處，且保證新舊葉片梁帽10和14對正、新舊葉片殼體搭接寬度16不小于0.3米、若有腹板搭接則新舊腹板搭接寬度12和/或手糊玻璃纖維的搭接寬度不小于0. 05米，并做定位標(biāo)記；5、移除定位好的新葉尖下殼體13和腹板15，在新葉尖下殼體13與舊葉片5的搭接區(qū)域16和新舊腹板搭接區(qū)域12處涂刮粘接劑11，并將新葉尖下殼體13和新葉尖腹板15根據(jù)定位位置進(jìn)行粘接；6、使用手糊工藝手糊前緣和新舊葉片連接位置的粘接角17，并使用金屬導(dǎo)體將新舊導(dǎo)電系統(tǒng)3進(jìn)行連接；7、在需要粘接的位置涂刮粘接劑，經(jīng)過合模、后固化、表面處理(使葉片表面平順)等工序后，得到加長后的葉片。本實(shí)用新型通過對所述現(xiàn)有葉片5的葉尖位置增加一段新葉尖4來實(shí)現(xiàn)對所述現(xiàn)有風(fēng)電葉片的加長，其主要優(yōu)勢在于首先，采用在所述現(xiàn)有葉片5葉尖位置加長一段新葉尖4，可以最大程度提高加長后風(fēng)電葉片的氣動性能；其次，可以保證在所述現(xiàn)有葉片重量增加相對較少的情況下，最大程度的加長葉片，并且改造加長工藝簡便易行、成本較低；再次，通過對所述現(xiàn)有葉片的葉尖位置增加一段新葉尖，可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪掃風(fēng)面積，使得改造后同一機(jī)組年發(fā)電量增加5 %左右。
權(quán)利要求1.一種加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片(5)部分和一段新葉尖(4)部分，整個所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片通過在現(xiàn)有葉片(5)的葉尖處連接一段新葉尖(4)實(shí)現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求I所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括部分現(xiàn)有葉片，且所述部分現(xiàn)有葉片是通過將現(xiàn)有葉片(5)的葉尖截?cái)鄬?shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片的腹板(9)和新腹板(15)，且現(xiàn)有葉片的腹板(9)和新腹板(15)的連接是通過粘接劑(11)和/或玻璃纖維的粘接實(shí)現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求I所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括全部現(xiàn)有葉片(5)。
5.如權(quán)利要求4所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片(5)的葉尖和新腹板(15)，且現(xiàn)有葉片(5)的葉尖和新腹板(15)的連接是通過粘接劑(11)和/或玻璃纖維的粘接實(shí)現(xiàn)的。
6.如權(quán)利要求I至5之一所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片梁帽(10)和新葉尖梁帽(14)，且現(xiàn)有葉片梁帽(10)和新葉尖梁帽(14)的連接是通過粘接劑的粘接實(shí)現(xiàn)的。
7.如權(quán)利要求I至5之一所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片(5)和新葉尖殼體(13)，且現(xiàn)有葉片(5)與新葉尖殼體(13)的連接是通過粘接劑的粘接實(shí)現(xiàn)的。
8.如權(quán)利要求I或2所述的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括現(xiàn)有葉片的導(dǎo)電系統(tǒng)和新葉尖的導(dǎo)電系統(tǒng)(3)，且現(xiàn)有葉片導(dǎo)電系統(tǒng)與新葉尖的導(dǎo)電系統(tǒng)(3)的連接是通過金屬導(dǎo)體連接實(shí)現(xiàn)的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，尤其涉及一種在所述現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的葉尖處連接一段新葉尖，包含了因此而設(shè)計(jì)的獨(dú)特的葉片葉尖加長連接結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)安全、工藝簡單、成本較低、實(shí)施可行性較高的加長型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。
文檔編號F03D1/06GK202417811SQ20122005187
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者張旺, 杜瑛卓, 陳宏凱, 魏來 申請人:北京可汗之風(fēng)科技有限公司