叶片组件和风力发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机领域，特别涉及一种叶片组件和风力发电机。


背景技术：

2.目前，世界各国对于清洁能源的需要日益增加，风电作为清洁能源之一发展迅速，其中，大风轮直径的风力发电机组成为风电领域的主流技术趋势，叶片长度及重量的增加对叶片吊装过程提出了新的技术要求。
3.叶片的吊装过程通常通过风轮吊或者单叶片吊装，在吊装过程中，当来流风的风速和风向一定时会在叶片表面产生涡流，此涡流会使叶片发生振动，随着叶片长度的增加，气流在叶片表面形成的涡流对叶片产生振动的影响越发明显，当此涡流的频率与叶片本身的频率相接近时会使叶片产生共振现象，此振动对叶片结构的破坏性也越发严重，严重影响叶片的使用寿命，甚至会导致叶片产生断裂的缺陷。
4.现有技术中，通常采用在叶片靠近叶尖段安装抑振装置的方案，具体为，抑振装置在叶尖段进行整体包裹，该装置具体包括多层，其中第一层紧贴于叶片表面，第二层位于第一层和第三层之间，第三层在最外侧，由于要保证该装置紧贴叶片表面，需要每隔0.5米紧固一次以免与叶片表面产生松动。
5.现有的抑振装置结构复杂、安装过程繁琐，往往单个叶片需要安装5个小时以上，造成风场现场操作时间长、操作难度大，而且用结束后回收重复利用性差，造成材料使用成本高等劣势。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中抑振装置安装效率低的缺陷，提供一种叶片组件和风力发电机。
7.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种叶片组件，其包括叶片、抑振机构，所述抑振机构包括连接部和抑振部，所述抑振部通过所述连接部仅安装在所述叶片的前缘侧，所述抑振机构靠近所述叶片的叶尖分布。
8.在本方案中，将抑振部仅设置在叶尖的前缘侧，破坏叶片前缘侧的翼型气动外形，降低翼型正常工作范围内的升力系数，在小攻角下可减小叶片所受升力，同时改变大攻角下脱落涡结构和频率，增大阻力系数，使翼型失速特性变得平缓，增大气动阻尼，减小气动负阻尼出现概率，防止振动发散，起到对叶片抑制振动的作用，从而破坏前缘侧的气动外形即可达到抑振效果，也即翼型前缘侧对翼型失速特性的影响大于尾缘区域(即叶片的后缘侧)，破坏前缘侧的气动外形可起到跟全部覆盖相当的气动效果，即减小翼型最大升力系数，使翼型升力线在失速区更平缓，降低气动负阻尼产生概率，从而无需包裹整个叶片的叶尖，减少了包裹面积，从而简化抑振部的安装流程，减少安装时间和安装成本，提高安装效率。
9.较佳地，所述连接部包括第一连接件，所述第一连接件沿所述叶片的周侧环绕以
固定所述抑振部。
10.在本方案中，该结构设置第一连接件环绕叶片的周侧后连接，便于使抑振部紧贴前缘侧的表面，固定效果更好，而且第一连接件解除连接后方便将抑振部拆卸，回收重复利用性好，降低材料成本。
11.较佳地，所述第一连接件的数量为至少两个，至少两个所述第一连接件沿所述叶片的长度方向等间隔分布，所述抑振部同时与多个所述第一连接件连接。
12.在本方案中，设置多个第一连接件均与抑振部连接能够提高固定效果，等间隔分布使得第一连接件的受力更均匀，保证抑振部能够紧贴前缘侧的表面，抑振效果更好。
13.较佳地，所述连接部还包括第二连接件，所述第二连接件的两端分别连接所述抑振部和所述叶片的叶根，所述第二连接件靠近所述叶片的后缘侧。
14.在本方案中，该结构设置，第二连接件沿叶片的延伸方向对抑振部进行固定，进一步提高抑振部的固定效果，确保抑振部能够紧贴前缘侧表面，通过使第二连接件靠近后缘侧，抑振部在自身重力和第二连接件的张力作用下固定在叶尖的前缘侧，便于固定抑振部的位置。
15.较佳地，所述抑振部包括抑振本体，所述抑振本体呈网状，所述第二连接件交替穿设在所述抑振本体的网格内。
16.在本方案中，通过第二连接件交替穿设在抑振本体的网格内，使得抑振本体的各个网格的位置均有第二连接件进行约束，避免抑振本体在中间位置与前缘侧的表面之间产生缝隙，使抑振本体和前缘侧表面贴合更紧密。
17.较佳地，所述抑振部包括抑振本体、扰流件和第三连接件，所述扰流件设置在所述抑振本体上并凸出于所述抑振本体，所述第三连接件与所述扰流件相对的两个端部连接，所述第三连接件仅包括相对所述扰流件伸出的两个第一连接端，两个第一连接端均与所述抑振本体连接。
18.在本方案中，该结构设置，扰流件可以更好地破坏前缘侧的气动外形，利用第三连接件的两个第二连接端将扰流件固定在抑振本体上，简化第三连接件的连接端，连接结构更简单的同时优化了扰流件与抑振本体的连接贴合度从而提高扰流件的扰流效果，并且连接结构简化的同时便于扰流件的安装和拆卸，方便后续对扰流件回收和重复使用。
19.较佳地，所述第三连接件沿所述扰流件的长度方向延伸。
20.在本方案中，该结构设置，第三连接件沿扰流件的长度方向对扰流件施加张力，将扰流件固定在抑振本体上，扰流件稳定性更好，不容易晃动，与抑振本体贴合更紧密。
21.较佳地，所述第三连接件包括分体设置的两个连接单元，两个所述连接单元分别连接在所述扰流件沿长度方向的两端，所述连接单元的另一端形成所述第一连接端。
22.在本方案中，该结构设置，分体设置的连接单元便于与扰流件连接，便于安装和拆卸。
23.较佳地，所述抑振部包括抑振本体和扰流件，所述扰流件设置在所述抑振本体上并凸出于所述抑振本体，所述扰流件为多个，多个所述扰流件沿所述叶片的长度方向呈波浪形分布。
24.在本方案中，扰流件的分布形式相比于沿叶片长度方向呈直线分布可以更好地破坏前缘侧的气动外形，从仿真结果看来波浪形比直线形扰流效果更佳，从而更好地抑制叶
片振动。
25.较佳地，所述抑振部包括抑振本体，所述抑振本体为单层的网状结构。
26.在本方案中，该结构设置，使用单层的网状结构，避免了抑振本体用量过多而导致的安装复杂，从而减少安装时间和安装成本。
27.本实用新型还公开了一种风力发电机，其包括上述的叶片组件。
28.本实用新型的积极进步效果在于：通过将抑振部仅设置在叶尖的前缘侧，破坏叶片前缘侧的翼型气动外形，降低翼型正常工作范围内的升力系数，在小攻角下可减小叶片所受升力，同时改变大攻角下脱落涡结构和频率，增大阻力系数，使翼型失速特性变得平缓，增大气动阻尼，减小气动负阻尼出现概率，防止振动发散，起到对叶片抑制振动的作用，从而破坏前缘侧的气动外形即可达到抑振效果，无需包裹整个叶片的叶尖，减少了包裹面积，从而简化抑振部的安装流程，减少安装时间和安装成本，提高安装效率。
附图说明
29.图1为本实用新型实施例1的叶片组件的结构示意图。
30.图2为本实用新型实施例1的抑振本体和第一连接件的结构示意图。
31.图3为本实用新型实施例1的叶片组件的局部结构示意图(一)。
32.图4为本实用新型实施例1的叶片组件的局部结构示意图(二)。
33.图5为本实用新型实施例2的扰流件和第三连接件的结构示意图。
34.图6为本实用新型实施例2的叶片组件的局部结构示意图。
35.附图标记说明
36.叶片1
37.叶尖11
38.叶根12
39.前缘侧13
40.后缘侧14
41.抑振机构2
42.连接部21
43.第一连接件211
44.第二连接端2111
45.第二连接件212
46.抑振部22
47.抑振本体221
48.扰流件222
49.第三连接件223
50.第一连接端2231
具体实施方式
51.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
52.实施例1
53.如图1-图4所示，本实施例公开了一种叶片组件，其包括叶片1、抑振机构2，其中，抑振机构2包括连接部21和抑振部22，抑振部22通过连接部21仅安装在叶片1的前缘侧13，抑振机构2靠近叶片1的叶尖11分布。
54.将抑振部22仅设置在叶尖11的前缘侧13，从而破坏叶片1前缘侧13的翼型气动外形，降低翼型正常工作范围内的升力系数，在小攻角下可减小叶片1所受升力，同时改变大攻角下脱落涡结构和频率，增大阻力系数，使翼型失速特性变得平缓，增大气动阻尼，减小气动负阻尼出现概率，防止振动发散，起到对叶片1抑制振动的作用，从而破坏前缘侧13的气动外形即可达到抑振效果，也即翼型前缘侧13对翼型失速特性的影响大于尾缘区域(即叶片1的后缘侧14)，破坏前缘侧13的气动外形可起到跟全部覆盖相当的气动效果，即减小翼型最大升力系数，使翼型升力线在失速区更平缓，降低气动负阻尼产生概率，从而无需包裹整个叶片1的叶尖11，减少了包裹面积，从而简化抑振部22的安装流程，减少安装时间和安装成本，提高安装效率。
55.如图2-图4所示，连接部21包括第一连接件211，所述第一连接件211沿所述叶片1的周侧环绕以固定所述抑振部22，具体地，第一连接件211包括相对抑振部22伸出的两个第二连接端2111，两个第二连接端2111连接并沿叶片1的周侧环绕以固定抑振部22。两个第二连接端2111环绕叶片1的周侧后连接，即两个第二连接端2111在靠近后缘侧14串接将抑振部22固定在前缘侧13，第一连接件211合围包裹在叶片1的周侧，便于使抑振部22紧贴前缘侧13的表面，固定效果更好，而且第二连接端2111和第一连接端2231解除连接后方便将抑振部22拆卸。当然，在其他可替代的实施例中，抑振部22也可以通过其他连接方式安装在叶片1上，例如粘接等。
56.如图2-图4所示，第一连接件211的数量为至少两个，至少两个第一连接件211沿叶片1的长度方向等间隔分布，抑振部22同时与多个第一连接件211连接。设置多个第一连接件211均与抑振部22连接能够提高固定效果，等间隔分布使得第一连接件211的受力更均匀，更好地固定抑振部22，保证抑振部22能够紧贴前缘侧13的表面，抑振效果更好。当然，在其他可替代的实施例中，每个抑振部22上也可以只设置一个第一连接件211。
57.如图4所示，连接部21还包括第二连接件212，第二连接件212的两端分别连接抑振部22和叶片1的叶根12，第二连接件212靠近叶片1的后缘侧14。第二连接件212沿叶片1的延伸方向对抑振部22进行固定，进一步提高抑振部22的固定效果，确保抑振部22能够紧贴前缘侧13表面，通过使第二连接件212靠近后缘侧14，抑振部22在自身重力和第二连接件212的张力作用下固定在叶尖11的前缘侧13，便于固定抑振部22的位置。当然，在其他可替代的实施例中，也可以不设置第二连接件212。
58.具体地，在本实施例中，第二连接件212穿过抑振部，从而可以更好地对抑振部进行固定。
59.如图4所示，抑振部22包括抑振本体221，抑振本体221呈网状，第二连接件212交替穿设在抑振本体221的网格内。通过第二连接件212交替穿设在抑振本体221的网格内，使得抑振本体221的各个网格的位置均有第二连接件212进行约束，避免抑振本体221在中间位置与前缘侧13的表面之间产生缝隙，使抑振本体221和前缘侧13表面贴合更紧密。当然，在其他可替代的实施例中，第二连接件212也可以仅连接抑振本体221的端部。
60.如图4所示，抑振部22还包括扰流件222，扰流件222设置在抑振本体221上并凸出
于抑振本体221，扰流件222可以更好地破坏前缘侧13的气动外形。
61.如图4所示，抑振部22包括抑振本体221，抑振本体221为单层的网状结构。使用单层的网状结构，避免了抑振本体221用量过多而导致的安装复杂，从而减少安装时间和安装成本。当然，在其他可替代的实施例中，抑振本体221也可以采用多层网状结构叠加的形式。
62.具体地，在本实施例中，抑振本体221为绳网，第一连接件211为收缩绳，相邻收缩绳之间的间隔为1米，通过收缩绳在靠近后缘侧14的串接，利用张力将绳网固定在前缘侧13表面；第二连接件212为固定绳，固定绳拉紧绷直并固定在叶根12端，使得绳网能够紧贴在前缘侧13的表面，在风轮机所有的叶片1吊装完成之后，便于拆除绳网，方便后续回收重复使用；第三连接件223为连接绳。
63.具体地，如图4所示，扰流件222为多个且呈球形(扰流件222为扰流球)，多个扰流件222沿叶片1的长度方向呈波浪形分布。扰流件222的分布形式相比于沿叶片1长度方向呈直线分布可以更好地破坏前缘侧13的气动外形，从仿真结果看来波浪形比直线形扰流效果更佳，从而更好地抑制叶片1振动。
64.具体地，在本实施例中，扰流球通过连接绳固定在绳网上。
65.本实施例的抑振机构2的安装步骤如下：将绳网覆盖叶片1的前缘侧13表面，并使用收缩绳将绳网与前缘侧13表面固定贴合，第二连接件212交替穿设在绳网的网格内，即在压力面和吸力面交替串联，使得第二连接件212通过网格对绳网进行约束，且绳网靠近后缘侧14，最后将第二连接件212固定于叶根12处，将扰流球固定在绳网上，并将扰流球分布在压力面和吸力面处。
66.本实施例还公开了一种风力发电机，其包括上述的叶片组件。
67.实施例2
68.本实施例的叶片组件与实施例1大致相同，现对扰流件的不同之处进行说明。
69.如图5和图6所示，第三连接件223与扰流件222相对的两个端部连接，第三连接件223包括相对扰流件222向外伸出的两个第一连接端2231，两个第一连接端2231均与抑振本体221连接。利用第三连接件223的第一连接端2231将扰流件222固定在抑振本体221上，连接结构更简单，便于扰流件222的安装和拆卸，方便后续对扰流件222回收和重复使用。当然，在其他可替代的实施例中，一个第三连接件223也可以包括多个连接端。
70.具体地，如图5所示，第三连接件223沿扰流件222的长度方向延伸。第三连接件223沿扰流件222的长度方向对扰流件222施加张力，将扰流件222固定在抑振本体221上，扰流件222稳定性更好，不容易晃动，与抑振本体221贴合更紧密。当然，在其他可替代的实施例中，第三连接件223也可以沿扰流件222的宽度方向延伸，或径向延伸，或任一其他方向连接。
71.如图5所示，第三连接件223包括分体设置的两个连接单元，两个连接单元分别连接在扰流件222沿长度方向的两端，连接单元的另一端形成第一连接端2231。分体设置的连接单元便于与扰流件222连接，便于安装和拆卸。当然，在其他可替代的实施例中，第三连接件223也可以一体成型整个穿设在扰流件222的内部。
72.具体地，如图5和图6所示，扰流件222为棱柱形状的扰流块，扰流件222为多个，多个扰流件222沿所述叶片1的长度方向呈波浪形分布。
73.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，
这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种叶片组件，其包括叶片、抑振机构，所述抑振机构包括连接部和抑振部，其特征在于，所述抑振部通过所述连接部仅安装在所述叶片的前缘侧，所述抑振机构靠近所述叶片的叶尖分布。2.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于，所述连接部包括第一连接件，所述第一连接件沿所述叶片的周侧环绕以固定所述抑振部。3.如权利要求2所述的叶片组件，其特征在于，所述第一连接件的数量为至少两个，至少两个所述第一连接件沿所述叶片的长度方向等间隔分布，所述抑振部同时与多个所述第一连接件连接。4.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于，所述连接部还包括第二连接件，所述第二连接件的两端分别连接所述抑振部和所述叶片的叶根，所述第二连接件靠近所述叶片的后缘侧。5.如权利要求4所述的叶片组件，其特征在于，所述抑振部包括抑振本体，所述抑振本体呈网状，所述第二连接件交替穿设在所述抑振本体的网格内。6.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于，所述抑振部包括抑振本体、扰流件和第三连接件，所述扰流件设置在所述抑振本体上并凸出于所述抑振本体，所述第三连接件与所述扰流件相对的两个端部连接，所述第三连接件仅包括相对所述扰流件伸出的两个第一连接端，所述两个第一连接端均与所述抑振本体连接。7.如权利要求6所述的叶片组件，其特征在于，所述第三连接件沿所述扰流件的长度方向延伸，和/或，所述第三连接件包括分体设置的两个连接单元，两个所述连接单元分别连接在所述扰流件沿长度方向的两端，所述连接单元的另一端形成所述第一连接端。8.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于，所述抑振部包括抑振本体和扰流件，所述扰流件设置在所述抑振本体上并凸出于所述抑振本体，所述扰流件为多个，多个所述扰流件沿所述叶片的长度方向呈波浪形分布。9.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于，所述抑振部包括抑振本体，所述抑振本体为单层的网状结构。10.一种风力发电机，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项的叶片组件。

技术总结
本实用新型提供一种叶片组件和风力发电机，其包括叶片、抑振机构，所述抑振机构包括连接部和抑振部，所述抑振部通过所述连接部仅安装在所述叶片的前缘侧，所述抑振机构靠近所述叶片的叶尖分布。将抑振部仅设置在叶尖的前缘侧，破坏叶片前缘侧的翼型气动外形，降低翼型正常工作范围内的升力系数，在小攻角下可减小叶片所受升力，同时改变大攻角下脱落涡结构和频率，增大阻力系数，使翼型失速特性变得平缓，增大气动阻尼，减小气动负阻尼出现概率，防止振动发散，起到对叶片抑制振动的作用，从而破坏前缘侧的气动外形即可达到抑振效果，无需包裹整个叶片的叶尖，减少了包裹面积，从而简化抑振部的安装流程，减少安装时间和安装成本，提高安装效率。提高安装效率。提高安装效率。


技术研发人员：文欢 徐浩然 王晨伟
受保护的技术使用者：上海电气风电集团股份有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/19