[发明专利]一种用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的装置及方法

权利要求书

1.一种用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的装置，其特征在于：包括雨量监测系统、压力监测系统、叶片主动吹气系统和塔筒动能缓冲吸收系统四部分；

所述雨量监测系统包括雨滴速度传感器、数据采集单元、智能模块，所述数据采集单元用于记录存储雨滴撞击坐标，所述智能模块通过控制数据采集单元完成传感器的雨滴撞击元素采集；

所述压力监测系统包括压力传感器、数据集成模块，所述数据集成模块通过压力传感器收集无雨环境及有雨环境下风力机表面风压数据；所述雨量监测系统及压力监测系统布置于风力机叶片及塔筒周围；

所述叶片主动吹气系统包括中央气泵、条幅式分布喷嘴和气动自闭式阀门，所述中央气泵接收压力监测系统所发出的指令生成喷射气流，布置于叶片根部空腔内，所述条幅式分布喷嘴分布于叶片根部、中部及叶尖部位，用于连通中央气泵在叶片表层形成喷射气流，所述气动自闭式阀门用以喷嘴处，以抵挡雨滴撞击风力机表面；

所述的塔筒动能缓冲吸收系统包括导板面层、机械伸缩臂、液压阻尼器和固定螺栓，沿高度及环向布置于塔筒筒壁周围，用于吸收塔筒表面雨滴撞击能量。

2.根据权利要求1所述的用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的装置，其特征在于：所述数据集成模块通过压力传感器预先存储无雨环境下风力机表面风压，在有雨环境下收集风雨压整体等效压力数据。

3.根据权利要求1所述的用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的装置，其特征在于：所述气动自闭式阀门在内部喷射气流作用下实现连通，将喷射气流通过条幅式分布喷嘴覆盖叶片表面区域。

4.根据权利要求1所述的用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的装置，其特征在于：所述导板面层由聚丙乙烯材料制成，所述机械伸缩臂用于接收压力监测系统信号，完成导板面层的伸缩，所述液压阻尼器用以吸收雨滴撞击能量，所述固定螺栓用于固定机械伸缩臂与导板面层、塔筒表面的连接。

5.采用权利要求1～4任一项所述的装置用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的方法，其特征在于：

雨滴冲击至结构表面时，雨量监测系统发起工作，利用遍布结构表面的雨滴速度传感器收集离散相元素信息，并将雨滴速度、压力等集成于数据采集单元，通过智能模块根据数据采集单元收集信息形成风力机雨滴着点分布图、雨滴速度比率分布图；

同时，压力监测系统利用压力传感器获得风雨压等效压力数据，通过输出控制信号至叶片主动吹气系统中的中央气泵，通过条幅式分布喷嘴吹离叶片附着雨滴；

塔筒动能缓冲吸收系统用于被动式吸附能量，通过固定螺栓固定于塔筒表面；当雨压超过设定的限值时，机械伸缩臂升起面层，用于隔离雨滴与塔筒，所述液压阻尼器用于吸收雨滴冲击能量。

6.根据权利要求5所述的装置用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的方法，其特征在于：压力监测系统数据集成模块处理过程中，发现增长幅度超过10％时，输出控制信号至叶片主动吹气系统中的中央气泵。

7.根据权利要求5所述的装置用于大型风力机强风暴雨环境下气动性能改善的方法，其特征在于：所述条幅式分布喷嘴的喷嘴力度大小可被气动阀门调节。