CN102418666A - 一种风力发电机组及其叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机组的叶片，包括叶片本体，还包括设置于叶片尾部的副翼，副翼与叶片本体转动连接，副翼在动力元件的作用下沿叶片的吸力面至压力面的方向、或者沿压力面至吸力面的方向转动。该叶片具有方向可调的副翼，在风况发生改变时，副翼能够随风况的变化发生调整，使得叶片的状态始终能够适应当前风况，提高了叶片在不同风场中的适应能力，扩大了叶片的适用范围；同时，在同一风场中，能够根据风况的改变及时改变叶片的气动外形参数，叶片在各种风况下都具有较强的捕风能力，从而保证了不同风况下的风机效率。本发明还公开了一种包括上述叶片的风力发电机组。

Description

一种风力发电机组及其叶片
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，特别涉及一种用于风力发电机组的叶片。本发明还涉及一种包括上述叶片的风力发电机组。
背景技术
随着世界范围内能源危机的爆发，风力等可再生能源得到越来越广泛地应用，从而带动了风力发电***的发展。
风力发电机是一种把风力资源转换为电能的机械装置，风力发电所需要的装置称作风力发电机组(以下简称风机)，风机一般包括风轮、发电机和塔筒三部分；其中，风轮主要包括轮毂和叶片，当风吹向叶片时，叶片上产生气动力驱动风轮转动。叶片是风机捕获风能的源头，叶片捕获风能的能力直接影响到风机的效率。一般的风机叶片一经制造出来，其气动外形尺寸也就固定了，叶片在运行过程中的气动性能、气动载荷都是不可调的。不同风场中的工作环境和风况等工作条件的种类较多，而叶片的外形形式却是有限的，想要在不同的风场设计出最适合的叶片成本过高，设计量过大，叶片对不同风场的适应能力较差；同时，在同一风场中，风向等风况较为复杂且多变，在风况发生改变时，需要通过变桨***来调整叶片捕获风能能力，控制过程较为复杂，且调整范围有限。
因此，如何提高叶片在不同风场中的适应能力，扩大叶片的适用范围，从而保证不同风况下的风机效率，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于风力发电机组的叶片，该叶片具有方向可调的副翼，在风况发生改变时，副翼能够随之发生调整，使得叶片的状态始终能够适应当前风况，提高了叶片在不同风场中的适应能力，扩大了叶片的适用范围，从而保证了不同风况下的风机效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述叶片的风力发电机组。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组的叶片，包括叶片本体，还包括设置于所述叶片尾部的副翼，所述副翼与所述叶片本体转动连接，所述副翼在动力元件的作用下沿所述叶片的吸力面至压力面的方向、或者沿所述压力面至所述吸力面的方向转动。
优选地，所述副翼包括多段，各段所述副翼沿所述叶片的宽度方向设置。
优选地，还包括第一检测元件和第一控制元件；所述第一检测元件用于检测所述副翼的瞬时风况，并将瞬时风况信息传送至所述第一控制元件，所述第一控制元件接收到所述瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况与第一预定风况相比较，所述第一控制元件根据瞬时风况与所述第一预定风况的比较结果控制所述副翼的转动幅度。
优选地，还包括第二检测元件和第二控制元件；所述第二检测元件用于分别检测所述副翼的各段的瞬时风况，并将各瞬时风况信息传送至所述第二控制元件，所述第二控制元件接收到各所述瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况分别与第二预定风况相比较，所述第二控制元件根据各瞬时风况与所述第二预定风况的比较结果分别控制所述副翼的各段的转动幅度。
优选地，相邻两段所述副翼之间设置有柔性连接部件。
优选地，所述副翼的外侧设置有与其外轮廓相贴合的柔性罩，所述柔性罩的形状随所述副翼的整体轮廓的改变而改变。
优选地，所述副翼形成于所述叶片的尾翼部。
优选地，所述副翼为片形，且安装于所述叶片本体的末端。
优选地，所述叶片本体与所述副翼通过铰接轴铰接，所述铰接轴沿所述叶片的厚度方向设置。
本发明还提供一种风力发电机组，包括塔筒、风轮及安装于所述风轮上的叶片，所述叶片为如上所述的叶片。
本发明所提供的风力发电机组的叶片，一种用于风力发电机组的叶片，包括叶片本体和设置于叶片尾部的副翼，副翼与叶片本体转动连接，副翼在动力元件的作用下沿叶片的吸力面至压力面的方向、或者沿压力面至吸力面的方向转动。该叶片具有方向可调的副翼，在风况发生改变时，副翼能够随风况的变化发生调整，使得叶片的状态始终能够适应当前风况，提高了叶片在不同风场中的适应能力，扩大了叶片的适用范围；同时，在同一风场中，能够根据风况的改变及时改变叶片的气动外形参数，叶片在各种风况下都具有较强的捕风能力，从而保证了不同风况下的风机效率。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的叶片，其副翼可以包括多段，各段副翼沿叶片的宽度方向设置；这样，通过多段副翼的不同程度的改变，实现副翼形状的改变，从而实现叶片整体气动外形的改变，提高了副翼形状改变的多样性，进一步扩大了叶片的适用范围。
在另一种具体实施方式中，本发明所提供的各段副翼的外侧设置有与其外轮廓相贴合的柔性罩，柔性罩的形状随副翼的整体轮廓的改变而改变。由于副翼形状的改变是通过其各段的位置变化而形成的，为了保证叶片气动性能的连续性，在副翼的外表面安装一个整体的柔性材料的柔性罩，将各段副翼连接在一起，从而保证了翼型在改变时候的几何外形的连续性。
附图说明
图1为本发明所提供的叶片一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示叶片设置有柔性罩时的结构示意图；
图3为本发明所提供的叶片另一种具体实施方式的结构示意图；
图4为本发明所提供的副翼动作的控制装置一种具体实施方式的结构框图；
图5为本发明所提供的副翼动作的控制装置另一种具体实施方式的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种用于风力发电机组的叶片，该叶片具有方向可调的副翼，在风况发生改变时，副翼能够随之发生调整，使得叶片的状态始终能够适应当前风况，提高了叶片在不同风场中的适应能力，扩大了叶片的适用范围，从而保证了不同风况下的风机效率。本发明的另一核心是提供一种包括上述叶片的风力发电机组。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的叶片用于风力发电机组，该风力发电机组包括机舱、支撑机舱的塔筒和安装于机舱上的叶片，叶片的个数可以为一片、两片，也可以为三片或者更多片，周向均匀地安装于叶片轮毂上，并能够随风运动，叶片的个数应根据实际的工作状况和发电要求确定，在此不做限定。该叶片进一步包括叶片本体1和副翼2，副翼2设置于叶片的尾部，副翼2与叶片本体1转动连接，所述副翼2在动力元件的作用下沿所述叶片的吸力面3至压力面4的方向、或者沿所述压力面4至所述吸力面3的方向转动。
叶片本体1是指除去副翼2以外的叶片部分。叶片的尾翼部是指叶片远离其转动轴一侧的部分，也即靠近后缘附近的部分，该部分在叶片轴向方向的长度应根据使用情况确定，在此不做限定。
吸力面3是指叶片上气流速度较大、压力较小的一面，压力面4是指叶片上气流速度较小、压力较大的一面，压力面4与吸力面3相背离。
叶片本体1与副翼2可以通过铰接轴8铰接，铰接轴8沿叶片的厚度方向设置。在副翼2需要转动时，动力元件驱动副翼2绕上述铰接轴8传动预定范围，即可实现副翼2在吸力面3至压力面4方向的转动。
显然地，叶片本体1与副翼2也不局限于铰接的形式，也可以为本领域中其他能够实现上述方向转动的方式，例如枢接等。
上述动力元件可以为本领域中常规使用的各种动力件，只要能够实现驱动副翼2在一定范围内转动即可，例如可以为电机或者油缸等。
副翼2的材料可以与叶片本体1的壳体材料相同，均可以为本领域中常规使用的各种金属材料或者复合材料，叶片长期处于强风的作用下，且在野外工作环境中，因此，需要副翼2的材料具有较强的耐磨性和耐腐蚀性能。
本发明所提供的叶片具有方向可调的副翼2，在风况发生改变时，副翼2能够随风况的变化发生调整，使得叶片的状态始终能够适应当前风况，提高了叶片在不同风场中的适应能力，扩大了叶片的适用范围；同时，在同一风场中，能够根据风况的改变及时改变叶片的气动外形参数，叶片在各种风况下都具有较强的捕风能力，从而保证了不同风况下的风机效率。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的叶片一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示叶片设置有柔性罩时的结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的用于风力发电机组的叶片，其副翼2形成于叶片的尾翼部；这样，只需将叶片分割成相互连接的叶片本体1和副翼2两部分，无需单独设置零件，从而解决了设计和制造成本。
当副翼2形成于叶片的尾翼部时，上述叶片本体1是指叶片除去尾翼部以外的部分。
上述副翼2可以包括多段，各段副翼2沿所述叶片的宽度方向设置；这样，通过多段副翼2的不同程度的改变，实现副翼2形状的改变，从而实现叶片整体气动外形的改变，提高了副翼2形状改变的多样性，进一步扩大了叶片的适用范围。
当副翼2具有多段时，副翼2的相邻两段之间设置可以有柔性连接部件，当相邻两段分别运动时，通过该柔性连接件实现多段副翼2之间的联动，以保证叶片外形的连续性。
副翼2相邻两段之间的柔性连接部件可以通过螺栓连接的方式分别固定在两段副翼2上，以可以通过本领域中其他固定连接方式实现固定连接。柔性连接部件的材料可以为本领域中常规使用的各种柔性材料，例如尼龙材料等。
为了实现副翼2的多段之间的联动，也不局限于通过上述在相邻两段副翼2之间设置柔性连接部件的方式，也可以通过其他方式实现，例如，可以在副翼2的外侧设置有与其外轮廓相贴合的柔性罩7，柔性罩7的形状随所述副翼2的整体轮廓的改变而改变。
请参考图3，图3为本发明所提供的叶片另一种具体实施方式的结构示意图。
在另一种具体实施方式中，本发明所提供的用于风力发电机组的叶片，其副翼2为片形，且安装于叶片本体1的末端，这样，不通过改造原有叶片而是在原有叶片的基础上增加副翼2，加工过程更为方便，且不影响原有叶片的结构。
当上述副翼2为单独设置的部件，并安装于叶片的末端时，上述叶片本体1即指叶片。
在该种具体实施方式中，也可以将副翼2处理成多段的形式，其具体连接方式和有益效果与上述第一种具体实施方式中的相同，在此不再赘述。
在上述任一种具体实施方式中，具可以通自动控制的方式实现对副翼2运动的控制。
请参考图4，图4为本发明所提供的副翼动作的控制装置一种具体实施方式的结构框图。
在一种具体实施方式中，该控制装置包括第一检测元件51和第一控制元件52；第一检测元件51用于检测所述副翼2的瞬时风况，并将瞬时风况信息传送至第一控制元件52，在第一控制元件52中预先储存有第一预定风况，第一控制元件52接收到瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况与第一预定风况相比较，第一控制元件52根据比较结果与预定风况范围的关系控制动力元件的动作，从而控制副翼2的转动幅度，使副翼2的转动幅度符合当前的风况。
该第一检测元件51可以为能够检测风速、风向等风况参数的传感器。
在含有多段的副翼2中，除了上述联动控制的方式，也可以对各段副翼2的动作分别控制。
请参考图5，图5为本发明所提供的副翼动作的控制装置另一种具体实施方式的结构框图。
在另一种具体实施方式中，控制包括第二检测元件61和第二控制元件62；第二检测元件61用于分别检测副翼2的各段的瞬时风况，并将各瞬时风况信息传送至第二控制元件62，第二控制元件62接收到各瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况分别与第二预定风况相比较，第二控制元件62根据各瞬时风况与第二预定风况的比较结果分别控制副翼2的各段的转动幅度；这样，单独控制副翼2的各段动作，提高了各段副翼2的控制精度。
显然地，当副翼2的各段通过控制装置分别控制动作时，各段应使用各自独立的动力元件。
上述第二检测元件61可以为多个独立的传感器，也可以为能够同时检测多组参数的集成传感器。
上述两种控制机制可以同时使用，具体地，可以先通过第二检测元件61和第二控制元件62的作用，分别调整各段副翼2的状态，而后通过第一检测元件51和第一控制元件52联动调整整个副翼2的状态，以便得到更精确的副翼2位置，进一步提高叶片的捕风能力，提高叶片的效率。
除了上述叶片，本发明还提供一种包括上述叶片的风力发电机组，该风力发电机组的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种风力发电机组及其叶片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机组的叶片，包括叶片本体(1)，其特征在于，还包括设置于所述叶片尾部的副翼(2)，所述副翼(2)与所述叶片本体(1)转动连接，所述副翼(2)在动力元件的作用下沿所述叶片的吸力面(3)至压力面(4)的方向转动，或者沿所述压力面(4)至所述吸力面(3)的方向转动。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述副翼(2)包括多段，各段所述副翼(2)沿所述叶片的宽度方向设置。
3.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，还包括第一检测元件(51)和第一控制元件(52)；所述第一检测元件(51)用于检测所述副翼(2)的瞬时风况，并将瞬时风况信息传送至所述第一控制元件(52)，所述第一控制元件(52)接收到所述瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况与第一预定风况相比较，所述第一控制元件(52)根据瞬时风况与所述第一预定风况的比较结果控制所述副翼(2)的转动幅度。
4.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，还包括第二检测元件(61)和第二控制元件(62)；所述第二检测元件(61)用于分别检测所述副翼(2)的各段的瞬时风况，并将各瞬时风况信息传送至所述第二控制元件(62)，所述第二控制元件(62)接收到各所述瞬时风况信息，并将检测到的瞬时风况分别与第二预定风况相比较，所述第二控制元件(62)根据各瞬时风况与所述第二预定风况的比较结果分别控制所述副翼(2)的各段的转动幅度。
5.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，相邻两段所述副翼(2)之间设置有柔性连接部件。
6.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述副翼(2)的外侧设置有与其外轮廓相贴合的柔性罩(7)，所述柔性罩(7)的形状随所述副翼(2)的整体轮廓的改变而改变。
7.根据权利要求1至6任一项所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述副翼(2)形成于所述叶片的尾翼部。
8.根据权利要求1至6任一项所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述副翼(2)为片形，且安装于所述叶片本体(1)的末端。
9.根据权利要求1至6任一项所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述叶片本体(1)与所述副翼(2)通过铰接轴(8)铰接，所述铰接轴(8)沿所述叶片的厚度方向设置。
10.一种风力发电机组，包括塔筒、风轮及安装于所述风轮上的叶片，其特征在于，所述叶片为如权利要求1至9任一项所述的叶片。
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