本專利涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于提升低風(fēng)速區(qū)域兆瓦級大葉片風(fēng)電機(jī)組功率的葉片根部翼刀。

背景技術(shù)：

我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了“十一五”時(shí)期的高速發(fā)展，已經(jīng)把高風(fēng)速風(fēng)區(qū)市場基本瓜分完畢，低風(fēng)速風(fēng)區(qū)成為風(fēng)電行業(yè)新一輪投資重點(diǎn)。低風(fēng)速風(fēng)電作為我國大部分地區(qū)風(fēng)能資源的表現(xiàn)形式，開發(fā)潛力巨大，具有靠近負(fù)荷中心、并網(wǎng)方便、電網(wǎng)容量的要求較低、對電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行影響小等優(yōu)勢，但風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低是制約其發(fā)展的核心問題。為解決這一問題，目前市場上的應(yīng)對方法一般是通過加長葉片來增大風(fēng)輪直徑以及增加塔架高度的方式，這些方法可以在一定程度上增加風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，但隨之產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)重量增加、成本上升、機(jī)組安全性受到影響等問題，一直制約著風(fēng)能效率轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，效果都不明顯。

葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有效捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件。風(fēng)電機(jī)組捕風(fēng)能力的高低與葉片的翼型有著密切的關(guān)系，翼型作為葉片經(jīng)過空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化后的表現(xiàn)形式之一，對葉片的空氣動(dòng)力特性有著重要的影響。一個(gè)好的翼型有著更高的升阻比，進(jìn)而風(fēng)機(jī)能夠達(dá)到相對高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。但風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行過程中，葉片的葉尖和葉根部分會(huì)產(chǎn)生阻礙風(fēng)機(jī)運(yùn)行的渦流，使風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上不足，本專利的目的是針對低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機(jī)組，尤其是功率在1.5MW以上，同時(shí)葉輪直徑在77米以上的機(jī)組，設(shè)計(jì)一種可以有效提高發(fā)電量的葉片功率提升氣動(dòng)部件，從而提高低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力。

葉片正常工作時(shí)，理想的工作狀態(tài)是葉片表面的氣流能夠很好地形成附著無分離流動(dòng)，但是機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，受攻角、葉片翼型和厚度等等因素的影響，氣流在流經(jīng)前緣后就發(fā)生不同程度的分離狀態(tài)，攻角越大，氣流與葉片發(fā)生分離的程度就會(huì)隨之增大，分離區(qū)的氣流會(huì)因?yàn)槭ヒ硇托?yīng)而形成較大的渦流，這會(huì)增加葉片的運(yùn)行阻力，降低機(jī)組的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。

為了避免上述渦流的產(chǎn)生，并實(shí)現(xiàn)提升風(fēng)電機(jī)組功率目的，本專利通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

通過對傳統(tǒng)葉片(如圖1)進(jìn)行改造，進(jìn)行基于空氣動(dòng)力學(xué)的優(yōu)化改進(jìn)，形成新的氣動(dòng)外形，如圖2。

本實(shí)用新型專利涉及到葉根1；葉片前緣2；葉片后緣3；葉片壓力面4；葉片吸力面5；翼刀6；

葉片在運(yùn)行過程中，葉片的壓力面和吸力面之間會(huì)產(chǎn)生壓力差，壓差的存在使壓力面的氣流繞過葉片表面吹向吸力面，氣流在葉片表面的理想的二維流動(dòng)狀況受到破壞，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流，增加葉片的運(yùn)行阻力。

葉片的葉根部分，相對轉(zhuǎn)動(dòng)速度不高，但由于通過的氣流量大，一部分氣流被機(jī)艙阻擋回來，同時(shí)輪轂部分也在旋轉(zhuǎn)，在上述這些因素的混合作用下，在葉根部分就會(huì)產(chǎn)生降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換效率的渦流。

為避免上述渦流對風(fēng)機(jī)使用效率的影響，我司發(fā)明的這種葉片根部翼刀，對傳統(tǒng)葉片葉根部氣動(dòng)外形加以優(yōu)化和改進(jìn)，用以提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量。

本專利的主要任務(wù)是在既有的傳統(tǒng)葉片結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，構(gòu)造出一種新的氣動(dòng)外形。在對葉片無任何破壞的情況下，以構(gòu)造更趨合理的氣動(dòng)表面設(shè)計(jì)，增加盡量少的材料，采取盡量簡單易操作的施工工藝，來最大限度地提高葉片的捕風(fēng)效率，提高風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量。另一個(gè)任務(wù)是通過設(shè)計(jì)一種葉片根部翼刀結(jié)構(gòu)，來改善在低風(fēng)速資源區(qū)，機(jī)型功率在1.5MW以上，葉輪直徑77米以上的大兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的捕風(fēng)能力，提高該區(qū)域風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力。

本專利需要在傳統(tǒng)葉片根部增加一種氣動(dòng)部件：翼刀，來構(gòu)造一種新的氣動(dòng)外形。

本專利中，所述翼刀安裝在葉片根部，靠近葉根法蘭方向。是一塊帶有弧度的彎板，弧度方向凸向葉尖一側(cè)，翼刀中心開孔與葉片接觸面實(shí)現(xiàn)隨型安裝。

葉片旋轉(zhuǎn)過程中，所述翼刀通過隨葉片旋轉(zhuǎn)，在一定程度上對輪轂和機(jī)艙方向形成的渦流起到阻擋 作用，減少葉根尾端湍流，減輕了對葉片運(yùn)行的阻力。

本專利的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)不同項(xiàng)目的風(fēng)資源特性、葉片氣動(dòng)特性、安裝機(jī)組的性能特性，結(jié)合生產(chǎn)及安裝成本等因素，進(jìn)行定制化、個(gè)性化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)在滿足各項(xiàng)安全指標(biāo)的前提下，提升風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電功率。

本專利對原有葉片結(jié)構(gòu)無任何破壞，采用與傳統(tǒng)葉片相同的生產(chǎn)工藝，通過增加很少的材料，在葉片根部加裝翼刀結(jié)構(gòu)，改善了葉片根部渦流的形成和發(fā)展，對葉片和機(jī)組強(qiáng)度幾乎無任何影響，有效提升了低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力。

附圖說明

圖1，傳統(tǒng)的葉片設(shè)計(jì)示意圖

圖2，本專利的翼刀發(fā)明示意圖

附圖標(biāo)記列表

1 葉根

2 葉片前緣

3 葉片后緣

4 葉片壓力面

5 葉片吸力面

6 翼刀

具體實(shí)施方式

上述用于改善風(fēng)電葉片功率提升的翼刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專利，既可以在葉片生產(chǎn)階段，直接在成品葉片上實(shí)施，也可以在具體的風(fēng)電場項(xiàng)目上，對已運(yùn)行的風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行后期改造。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電機(jī)組功率提升的目的，加裝以下組件是必要的：葉片根部的翼刀結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施時(shí)可以基于傳統(tǒng)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，所需氣動(dòng)部件的生產(chǎn)和安裝，均可以采用傳統(tǒng)葉片的生產(chǎn)工藝。部件生產(chǎn)可以采用真空灌注、層壓法等工藝實(shí)現(xiàn)，安裝可以采用手糊纖維布補(bǔ)強(qiáng)、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)、膩?zhàn)犹畛?、打磨等工藝?shí)現(xiàn)。