[发明专利]一种大型风力发电机装配组合式叶片

说明书

技术领域

本发明涉及属于风力发电领域，主要涉及一种大型风力发电机装配组合式叶片以及其连接方法。

背景技术

能源、环境成为当今人类生存和发展所要共同面临的紧迫问题。中国近30年的经济快速发展依赖于以煤、石油为主的常规传统能源，传统能源的短缺以及碳排放的限制成为制约中国经济快速发展的瓶颈。由于风能等新能源具有可再生、无污染、前景广的特点，对以风能为代表的可再生能源的开发和利用已成为必然趋势和世界各国在能源上的战略选择。风能蕴量巨大，据估计全球可利用的风能为2 ×10⁷ MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。从某种意义上来说，风电将成为新世纪最具规模开发前景的新能源之一，而且据估计亚洲将于2014年成为世界最大的风力发电场。

风力发电是风能利用的主要形式。目前，风电叶片均采用整体式制造、运输和安装的方法，然而风力发电功率的提高要求装备向着大型化发展，塔架高度和叶片长度不断增大，这些都带来叶片设计、制造、运输和安装上越来越多的挑战与困难。随着叶片长度的不断加大，如果继续采用现有的整体设计、制造和安装方案，叶片除在制造工艺上难度增大、成本增加外，运输难度和运输直接成本增加成为其瓶颈之一。特别在我国南方，风资源丰富的地区大多集中在山区，很多风资源好的地方偏远、交通不便，在山区建造风力发电场时为了大型叶片的运输，必须修建专门运输道路，进而带来巨额的额外投资，直接带来风电单位千瓦时建设成本的提高，在某些地形陡峭的山区，长度较大的整体式叶片甚至难以送达。因而，改变传统整体式叶片的设计、制造、运输和安装方式，在保证叶片整体气动外形不变的情况下，采取先独立制造长度较小且易于运输的叶片段，然后依次对各相邻的叶片段采取合适方式进行现场装配组合，是解决上述难题的明智选择。

各相邻叶片段之间的连接方法是实现装配组合式叶片的关键所在。相邻叶片段之间的连接必须满足足够的连接强度和刚度要求，还必须满足叶片的疲劳强度要求，并尽量减小由于连接而引起的叶片质量的增加和对整体式叶片质量和刚度分布的影响，以免改变对原有机械和发电系统的负荷的要求，并避免装配组合式叶片相对于原有整体式叶片的动力特性的明显改变。

实用新型专利一种风力机分段叶片（授权公告号CN 202073726 U）公布了一种风电机分段叶片，该叶片由两段或者两段以上的复合材料叶段组成，在叶段连接部位预埋金属螺栓套，使用双头反向螺栓连接相邻的叶段成为一个整体风力机叶片。该方法不仅需要预埋较多的金属螺栓套，而且为了满足螺栓套与加强层之间足够的锚固连接，需要使用长度较长的螺栓套和螺栓，这无疑大大增加了叶片连接段的质量，实用化时遇到很大困难。而连接中的双头反向螺栓的施工很难实现，因为一个连接处所需要的螺栓有很多，大约会有几十根，这些双头反向螺栓要同步拧进，在现实施工上是很难实现的。同时，要同时将大量的螺栓精准地插入两个相邻连接段中的螺栓套的难度也异常高，几乎难以实现，这进一步影响了该专利的实施的可行性。

发明内容

针对现有大型风电叶片整体式制造所面临的成本高、运输困难的问题，本发明旨在提供一种大型风力发电装配组合式叶片，将整体式叶片划分为长度较小的叶片段单独制作，通过合理设计的T型连接对相邻的叶片段依次逐段装配组合成一整体，解决传统整体式叶片在制造、运输以及成本上的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大型风力发电机装配组合式叶片，包括从叶根到叶尖的多个叶片段，各叶片段依次串联形成一个整体叶片；每个叶片段包括蒙皮、梁帽和腹板；每个叶片段分为连接区、一般截面区以及位于连接区和一般截面区之间的过渡区；其结构特点是，所述相邻两个叶片段的连接区的梁帽的纤维材料铺层增厚、宽度加宽至叶片段的边缘；靠近叶根的第一叶片段的远离风机轮毂轴心的外端的连接区以及位于叶尖处的叶片段的靠近风机轮毂轴心的内端的连接区的梁帽上均沿周向设有多个用于放置第一连接件的第一凹槽或放置第二连接件的第二凹槽，其它叶片段的两端的连接区的梁帽上沿周向设有多个用于放置第一连接件的第一凹槽和放置第二连接件的第二凹槽；所述第一凹槽和第二凹槽内装有相应的第一连接件和第二连接件；所述相邻两个叶片段的连接区的梁帽内沿叶片长度方向设有多个位置彼此相对的供螺杆穿过的螺杆孔，相邻两个叶片段拼接后形成一个贯通孔道，每一根螺杆的一端与第一连接件相连并固定在连接面一侧的叶片段连接区相应第一凹槽内，穿过相应的螺杆孔的螺杆的另一端与第二连接件相连并固定在连接面另一侧的相邻叶片段连接区相应第二凹槽内。