一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片，屬于風(fēng)電裝備的零部件設(shè)計與制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前為止，變速變槳控制策略在風(fēng)力機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。該策略要求風(fēng)力機(jī)在來流風(fēng)速小于時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，以保證風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在最佳Cp狀態(tài)；當(dāng)來流風(fēng)速大于或等于額定風(fēng)速時，要求風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速盡可能保持在額定轉(zhuǎn)速附近，以避免風(fēng)機(jī)超速及帶來更大的極限載荷。實際上，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的大氣環(huán)境，風(fēng)速變化大且快，由于傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量是固定的，如果轉(zhuǎn)動慣量過小，則會使得高風(fēng)速時轉(zhuǎn)速波動大且快，風(fēng)力機(jī)易發(fā)生超速和產(chǎn)生破壞性載荷，如果轉(zhuǎn)動慣量過大，則會使得低風(fēng)速時轉(zhuǎn)速變換緩慢，不能快速跟蹤風(fēng)速變化，從而產(chǎn)生功率損失。雖然通過變速變槳控制策略能較好的實現(xiàn)低風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速變化和高風(fēng)速下的恒定轉(zhuǎn)速，但為了更好的實現(xiàn)低風(fēng)速的最佳功率輸出和高風(fēng)速時的恒定轉(zhuǎn)速控制，有必要設(shè)計一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是:一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片，該風(fēng)力機(jī)葉片包含一沿著葉片展向布置的圓柱形空腔，空腔內(nèi)嵌一可自由滑動的圓柱形質(zhì)量塊，在空腔的兩端分別開有氣孔，以減小質(zhì)量塊滑動的空氣阻力。當(dāng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，質(zhì)量塊將在離心力，重力以及摩擦力的作用沿著展向滑動，從而改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)動慣量。而且轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)動慣量越大。這樣可以減小高風(fēng)速下轉(zhuǎn)速的快速波動，有利于轉(zhuǎn)速恒定，減少風(fēng)輪超速的發(fā)生以及減小葉片的極限載荷。同時，在低風(fēng)速時，葉片轉(zhuǎn)動慣量減小，轉(zhuǎn)速能快速跟隨風(fēng)速變化，有利于保持風(fēng)輪運(yùn)行在最佳Cp狀態(tài)。
[0004]優(yōu)選地，所述圓柱形空腔由金屬制成。優(yōu)選地，所述圓柱形空腔由合金鋼制成。
[0005]優(yōu)選地，所述圓柱形質(zhì)量塊由金屬制成。優(yōu)選地，所述圓柱形質(zhì)量塊由銅制成，其中可填充高密度材料。
[0006]優(yōu)選地，所述圓柱形空腔的長度和位置需要根據(jù)葉片的長度來確定，以達(dá)到最好的轉(zhuǎn)動慣量變化范圍。
[0007]優(yōu)選地，對于無剪切腹板葉片，所述圓柱形空腔采用周向擋板和展向擋板固定；對于有剪切腹板葉片，所述圓柱形空腔采用剪切腹板和展向擋板固定。
[0008]優(yōu)選地，所述圓柱形質(zhì)量塊其質(zhì)量需要根據(jù)風(fēng)輪的特定轉(zhuǎn)速來確定，以使質(zhì)量塊在初始位置時達(dá)到力的平衡。
[0009]同現(xiàn)有技術(shù)相比，該實用新型具有以下優(yōu)點:
[0010]1、在高風(fēng)速時，葉片轉(zhuǎn)動慣量增大，減小高風(fēng)速下轉(zhuǎn)速的快速波動，有利于轉(zhuǎn)速恒定，減少風(fēng)輪超速的發(fā)生以及減小葉片的極限載荷。
[0011]2、在低風(fēng)速時，葉片轉(zhuǎn)動慣量減小，轉(zhuǎn)速能快速跟隨風(fēng)速變化，有利于保持風(fēng)輪運(yùn)行在最佳Cp狀態(tài)。
【附圖說明】
[0012]圖1轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)葉片原理圖；
[0013]圖2適用于小葉片的轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)裝置示意圖；
[0014]圖3適用于大葉片的轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施案例，并參照附圖，對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1-3所示，一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片，該風(fēng)力機(jī)葉片I的中間包含有一個沿著葉片展向布置的圓柱形空腔2，空腔內(nèi)嵌入一個可以在空腔內(nèi)自由滑動的圓柱形質(zhì)量塊3。在空腔的兩端分別開有氣孔4，以減小質(zhì)量塊3滑動的空氣阻力。當(dāng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，質(zhì)量塊3將在離心力，重力以及摩擦力的作用沿著展向滑動，從而改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)動慣量。而且轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)動慣量越大。這樣可以減小高風(fēng)速下轉(zhuǎn)速的快速波動，有利于轉(zhuǎn)速恒定，減少風(fēng)輪超速的發(fā)生以及減小葉片的極限載荷。同時，在低風(fēng)速時，葉片轉(zhuǎn)動慣量減小，轉(zhuǎn)速能快速跟隨風(fēng)速變化，有利于保持風(fēng)輪運(yùn)行在最佳Cp狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選地，所述圓柱形空腔2由金屬制成，尤其是合金鋼。主要是具有較好的耐磨性和免維護(hù)性。
[0018]優(yōu)選地，所述圓柱形質(zhì)量塊3由金屬制成，尤其是銅，里面可以填充鉛或其它高密度材料。以更大范圍的改變質(zhì)心位置。
[0019]優(yōu)選地，所述圓柱形空腔2的長度和位置需要根據(jù)葉片的長度來確定，以達(dá)到最好的轉(zhuǎn)動慣量變化范圍。
[0020]優(yōu)選地，所述圓柱形空腔2由以下方式固定:對于無剪切腹板葉片，可以采用圖2中的周向擋板6和展向擋板5固定；對于有剪切腹板葉片，可以采用圖3中的剪切腹板7和展向擋板8固定。用以限制圓柱形空腔2的移動，保證固定的轉(zhuǎn)動慣量變化范圍。
[0021]優(yōu)選地，所述圓柱形質(zhì)量塊3其質(zhì)量需要根據(jù)風(fēng)輪的特定轉(zhuǎn)速來確定，以使質(zhì)量塊在初始位置時達(dá)到力的平衡。
[0022]以上所述僅為本實用新型較佳的實施案例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于:該風(fēng)力機(jī)葉片包含一沿著葉片展向布置的圓柱形空腔，所述空腔內(nèi)嵌一個可自由滑動的圓柱形質(zhì)量塊，在所述空腔的兩端分別開有氣孔，以減小所述質(zhì)量塊滑動的空氣阻力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述圓柱形空腔由金屬制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述圓柱形質(zhì)量塊由金屬制成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述圓柱形空腔由合金鋼制成。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，對于無剪切腹板葉片，所述圓柱形空腔采用布置在葉片中的周向擋板和展向擋板固定；對于有剪切腹板葉片，所述圓柱形空腔采用剪切腹板和展向擋板固定。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述圓柱形質(zhì)量塊由銅制成，其中可填充高密度材料。
【專利摘要】本實用新型公開了一種轉(zhuǎn)動慣量可調(diào)的風(fēng)力機(jī)葉片，該風(fēng)力機(jī)葉片的中間包含有一個沿著葉片展向布置的圓柱形空腔，空腔內(nèi)嵌入一個可以在空腔內(nèi)自由滑動的圓柱形質(zhì)量塊。在空腔的兩端分別開有氣孔，以減小質(zhì)量塊滑動的空氣阻力。當(dāng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化時，質(zhì)量塊將在離心力，重力以及摩擦力的作用沿著展向滑動，從而改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)動慣量。而且轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)動慣量越大。這樣可以減小高風(fēng)速下轉(zhuǎn)速的快速波動，有利于轉(zhuǎn)速恒定，減少風(fēng)輪超速的發(fā)生以及減小葉片的極限載荷。同時，在低風(fēng)速時，葉片轉(zhuǎn)動慣量減小，轉(zhuǎn)速能快速跟隨風(fēng)速變化，有利于保持風(fēng)輪運(yùn)行在最佳Cp狀態(tài)。
【IPC分類】F03D11/00
【公開號】CN204691998
【申請?zhí)枴緾N201520382373
【發(fā)明人】廖猜猜, 張磊, 楊科
【申請人】中國科學(xué)院工程熱物理研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月5日