風(fēng)力渦輪機葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機葉片，其長度大于49.9米且小于50.9米，例如50.5米，所述葉片的相對長度為1，所述風(fēng)力渦輪機葉片進一步包括葉片根端部和尖端部，所述風(fēng)力渦輪機葉片包括整體的空氣動力學(xué)形狀，該空氣動力學(xué)形狀包括若干個空氣動力學(xué)形狀的剖面（橫截面），這些剖面由至少剖面厚度、翼弦及扭轉(zhuǎn)來確定。本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片在自葉片根端部特定的相對距離處，具有一組特定的翼弦長度±10%。具有如上所述的翼弦長度的風(fēng)力渦輪機葉片具有許多優(yōu)點，滿足了具有風(fēng)力發(fā)電的高效能力的風(fēng)力渦輪機葉片的要求，同時這種葉片可以降低疲勞負載，因為沿著葉片長度方向的翼弦長度的構(gòu)成是最佳的。
【專利說明】風(fēng)力渦輪機葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機葉片，其長度大于49.9米且小于50.9米，例如50.5米。所述葉片的相對長度為1，所述風(fēng)力渦輪機葉片進一步包括葉片根端部和尖端部，所述風(fēng)力渦輪機葉片包括整體的空氣動力學(xué)形狀，該空氣動力學(xué)形狀包括若干個空氣動力學(xué)形狀的剖面(橫截面)，這些剖面通過至少剖面厚度、翼弦及扭轉(zhuǎn)來確定。本發(fā)明進一步涉及一種風(fēng)力渦輪機，其包括至少兩個，優(yōu)選地三個所述風(fēng)力渦輪機葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)力渦輪機運行的過程中，由于葉片在空氣動力作用下旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力渦輪機葉片的根端部承受巨大的負載。這種疲勞負載在風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力和應(yīng)變，對用于渦輪機構(gòu)造、加強等的材料的強度要求顯著的設(shè)計限制。因此，開發(fā)特定的風(fēng)力渦輪機設(shè)計，這是有利的，其可以減小這種負載，為整體風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)提供減小的設(shè)計限制。
[0003]隨著時間的推移，許多不同的風(fēng)力渦輪機葉片已經(jīng)設(shè)計出，并在全球范圍內(nèi)使用。但人們?nèi)匀幌Ｍ_發(fā)出更有效的、甚至更優(yōu)化的葉片，使市場上現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機葉片更加有效。
[0004]發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明的一個目的是，提供一種風(fēng)力渦輪機葉片及相關(guān)的風(fēng)力渦輪機，其進一步提高了風(fēng)力渦輪機運作的效果。
[0006]本發(fā)明的又一個目的是，提供一種風(fēng)力渦輪機葉片，當(dāng)提供降低的疲勞負載時，其是更有效的，同時是可操作或可控制的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]如上所述，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機葉片，其長度大于49.9米且小于50.9米，例如50.5米，所述葉片的相對長度為I，所述風(fēng)力渦輪機葉片進一步包括葉片根端部和尖端部，所述風(fēng)力渦輪機葉片包括整體的空氣動力學(xué)形狀，該空氣動力學(xué)形狀包括若干個空氣動力學(xué)形狀的剖面(橫截面)，這些剖面由至少剖面厚度、翼弦及扭轉(zhuǎn)來確定。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片具有:
[0009]-在自所述葉片根端部相對距離為0.20處，翼弦長度為2670毫米土 10% ；
[0010]-在自所述葉片根端部相對距離為0.41處，翼弦長度為1916毫米±10% ；
[0011]-在自所述葉片根端部相對距離為0.71處，翼弦長度為910毫米±10% ；
[0012]-在自所述葉片根端部相對距離為0.90處，翼弦長度為680毫米土 10%。
[0013]具有如上所述的翼弦長度的風(fēng)力渦輪機葉片具有許多優(yōu)點，滿足了具有風(fēng)力發(fā)電的高效能力的風(fēng)力渦輪機葉片的要求，同時這種葉片可以降低疲勞負載，因為沿著葉片長度方向的翼弦長度的構(gòu)成是最佳的。
[0014]尤其是用于低風(fēng)速區(qū)域時，在渦輪機的輪轂高度處，其全年平均風(fēng)速低于6.5、6、
5.5、5、4.5、4或者甚至低于3.5米/秒，此時本發(fā)明的葉片相對于現(xiàn)有技術(shù)中已知的葉片具有優(yōu)勢。除了其他之外的優(yōu)點是，風(fēng)力渦輪機每成本單位有明顯的更高的能量產(chǎn)出。這一事實導(dǎo)致了本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片更為有利，因為葉片設(shè)計的總結(jié)果是，與現(xiàn)有技術(shù)中葉片設(shè)計相比，產(chǎn)生了更便宜、且更抗疲勞的方案。
[0015]至今，僅在渦輪機的輪轂高度處，全年平均風(fēng)速高于6米/秒的區(qū)域建立風(fēng)力渦輪機，這是很普遍的事。由于本發(fā)明的主要目的是，為了能夠在年平均風(fēng)速更低如低于6米/秒的區(qū)域獲得風(fēng)能，對葉片的設(shè)計進行了修改，并滿足高效葉片的要求，其與已知的葉片結(jié)構(gòu)相比，更便宜、且更耐疲勞。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的幾何設(shè)計的設(shè)計參數(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了整體優(yōu)化的設(shè)計，其尤其適用于，例如中國的低風(fēng)速市場。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片可以包括翼弦長度，其公差為±7.5%、±5%、±2.5%或甚至±0%。翼弦長度的所述公差可以根據(jù)具體要求進行選擇。然而，應(yīng)該理解，為相對低風(fēng)速設(shè)計的葉片對于公差更敏感，因此，盡可能低的公差將獲得最高效的葉片。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片的螺栓圓周直徑為1800毫米。對于設(shè)計用于上述的全年平均風(fēng)速的葉片，當(dāng)涉及到結(jié)構(gòu)強度、質(zhì)量和總體性能時，1800暈米的螺檢圓周直徑是最有效的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片包括:位于葉片根端部，用于64組緊固裝置的孔。所述孔可以包括設(shè)置在葉片縱向方向上的鋼套管，或者孔可以設(shè)置在葉片的縱向方向上，其中所述孔與設(shè)置在所述葉片根端部的壁內(nèi)的第二組孔相對應(yīng)，其中所述第二組孔與第一組孔垂直。第二組孔可以包括一組套管，該套管與緊固裝置相互作用，用于緊固所述葉片，至例如輪轂和/或至槳距軸承或其他結(jié)構(gòu)零件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明風(fēng)力渦輪機葉片主要由嵌入環(huán)氧樹脂的玻璃纖維制備而成。
[0021]本發(fā)明進一步包括一種風(fēng)力渦輪機，其包括至少兩個、優(yōu)選地為三個上述風(fēng)力渦輪機葉片。
[0022]這種風(fēng)力渦輪機的優(yōu)點是，具有1.6兆瓦特土 15%的額定輸出功率，具有如上所述葉片及這種輸出功率的風(fēng)力渦輪機尤其適用于低風(fēng)速區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]僅以實施例的方式參考附圖，對本發(fā)明的實施方式進行描述，其中:
[0024]圖1顯示了具有三個葉片的風(fēng)力渦輪機。
[0025]圖2顯示了風(fēng)力渦輪機葉片內(nèi)的多個翼型剖面的輪廓。
[0026]圖3顯示了用線條表示的翼弦的翼剖面。
[0027]圖4顯示了用線條表示厚度的翼剖面。
[0028]圖5顯示了風(fēng)力渦輪機葉片的輪廓。
[0029]圖6顯示了具有不同扭轉(zhuǎn)度的三個翼型剖面。
[0030]附圖標(biāo)記列表:
[0031]I 一風(fēng)力渦輪機
[0032]2—塔架
[0033]3—機艙
[0034]4 一輪轂[0035]5—風(fēng)力渦輪機葉片
[0036]6—翼型剖面/剖面
[0037]7—葉片尖端部
[0038]8—根端部
[0039]9 一最大翼弦長度
[0040]10—翼弦-翼弦線
[0041]11一前緣
[0042]12—后緣
[0043]13—厚度-厚度線
[0044]14 一縱軸
[0045]15—0度扭轉(zhuǎn)線
【具體實施方式】
[0046]由圖1可見，風(fēng)力渦輪機I包括塔架2、及在所述塔架2頂部的機艙3。在機艙3的一端，輪轂4設(shè)在圖中未示出的主軸上。在輪轂4上安裝有三個風(fēng)力渦輪機葉片5。
[0047]圖2顯示了風(fēng)力渦輪機葉片5的多個翼型剖面6的輪廓。圖2的風(fēng)力渦輪機葉片是彎曲的，用這種方式，當(dāng)葉片5安裝時，葉片尖端部7指向遠離塔架2的方向，向著風(fēng)。像這樣的葉片也稱為彎曲或者預(yù)彎曲風(fēng)力渦輪機葉片5。
[0048]本圖圖示的目的是，風(fēng)力渦輪機葉片5包括若干不同形狀的截面或翼型剖面6。
[0049]圖2示出了從根端部8向著葉片尖端部(也叫末梢)7看到的葉片5。在根端部8，該剖面大約為圓形、很厚，離根端部8—段距離處，可見最大翼弦長度9，在最大翼弦長度處，葉片5最寬，接著翼弦長度和剖面厚度減小，且向著葉片尖端部7變得越來越小。
[0050]由圖3可見，翼型剖面6具有從前緣11延伸至后緣12的翼弦線10。術(shù)語前緣11和后緣12是公知術(shù)語，設(shè)計風(fēng)力渦輪機葉片5的本領(lǐng)域的技術(shù)人員對這些很熟悉。
[0051]因此，翼弦10是一般且公知的參數(shù)，其可以從圖2所示的每個翼型剖面6計算出來。根據(jù)風(fēng)力渦輪機葉片5的結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)，非常精心地計算具體的翼型剖面的翼弦10的長度，使其盡可能高地提升、同時結(jié)構(gòu)負載處于最低水平是有利的。
[0052]圖4可見用線條示出另一個葉片參數(shù)，表示特定空氣動力學(xué)剖面6的厚度13。同樣精心地計算厚度13，因為當(dāng)涉及葉片5的空氣動力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能時，這非常重要。因此，對于風(fēng)力渦輪機葉片5，尤其是對于本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機葉片來說，翼弦10的長度和剖面6的厚度都是很重要的參數(shù)；因為該葉片用于具有相對低的年平均風(fēng)速的區(qū)域，在這些區(qū)域，風(fēng)力渦輪機葉片5即使是非常小的變化，也會造成其效率較低。
[0053]圖5顯示了具有縱軸14的風(fēng)力渦輪機葉片的輪廓，其中用虛線表示三個不同的翼型剖面6’、6”、6’”。每個翼型剖面6具有翼弦10’、10”、10’”。
[0054]在圖6中，如在圖5中可見的，沿著軸14可見相同的三個不同的翼型剖面6’、6”、6，”和翼弦10，、10”、10，”。在本圖中清楚可見，翼型剖面6，、6，，、6，”相對于彼此扭轉(zhuǎn)，并相對于O度扭轉(zhuǎn)線15扭轉(zhuǎn)。同樣地，當(dāng)涉及到風(fēng)力渦輪機葉片5的效率時，這個參數(shù)是很重要的，當(dāng)風(fēng)力渦輪機I建立在前面所述的低風(fēng)速區(qū)域時，該參數(shù)甚至更重要。
[0055]各種不同的特定翼型剖面的扭轉(zhuǎn)是根據(jù)風(fēng)速和其他參數(shù)計算的，以獲得與葉片相關(guān)的風(fēng)襲擊的最可能的角度，及其在沿著縱向方向的特定位置的相對速度。
[0056]本發(fā)明并不限于這里所描述的實施方式，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可以對本發(fā)明進行變化或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力渦輪機葉片，其長度大于49.9米且小于50.9米，例如50.5米，所述葉片的相對長度為1，所述風(fēng)力渦輪機葉片進一步包括葉片根端部和尖端部，所述風(fēng)力渦輪機葉片包括整體的空氣動力學(xué)形狀，該空氣動力學(xué)形狀包括若干個空氣動力學(xué)形狀的剖面(橫截面)，這些剖面由至少剖面厚度、翼弦及扭轉(zhuǎn)來確定；其特征在于:所述葉片具有: -在自所述葉片根端部相對距離為0.20處，翼弦長度為2670毫米土 10% ； -在自所述葉片根端部相對距離為0.41處，翼弦長度為1916毫米±10%; -在自所述葉片根端部相對距離為0.71處，翼弦長度為910毫米土 10% ； -在自所述葉片根端部相對距離為0.90處，翼弦長度為680毫米土 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述翼弦長度具有±7.5%的公差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述翼弦長度具有±5%的公差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述翼弦長度具有±2.5%的公差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述翼弦長度具有±0%的公差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機葉片的螺栓圓周直徑為1800毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機葉片包括位于葉片根端部，用于64組緊固裝置的孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機葉片主要由嵌入環(huán)氧樹脂的玻璃纖維制備而成。
9.一種風(fēng)力渦輪機，其包括至少兩個，優(yōu)選地為三個權(quán)利要求1-7任一項所述風(fēng)力渦輪機葉片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機的額定輸出功率為1.6兆瓦特±15%。
【文檔編號】F03D1/06GK103939278SQ201310022597
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】沃特·瑞杰特 申請人:遠景能源（江蘇）有限公司