[发明专利]用于为风力涡轮机叶片提供雷电保护的方法和风力涡轮机叶片

说明书

一种用于为风力涡轮机叶片（1）提供雷电保护的方法，所述方法包括以下步骤：提供包括非导电介质（3）和嵌入非导电介质（3）中的导电介质（4）的雷电保护罩（2），提供叶片主体（5），以及将雷电保护罩（2）附接到叶片主体（5）。因此，提供了有效的雷电保护。

技术领域

本发明涉及一种用于为风力涡轮机叶片提供雷电保护的方法以及相应的风力涡轮机叶片。

背景技术

雷电损坏是风力涡轮机叶片在运行期间的运行和维护成本的主要驱动力之一，因为即使具有全功能雷电保护系统的风力涡轮机叶片也可能在雷电事件期间遭受损坏。

典型的损坏可从表面性的到损害风力涡轮机叶片的结构完整性。这种损坏可能需要使用昂贵且耗时的起重机对风力涡轮机叶片进行修理工作。

此外，风力涡轮机叶片的生产中的变化可能潜在地增加雷击损坏风力涡轮机叶片的风险。变化可以是随机的或系统性的，并且可以由风力涡轮机叶片的层压件中的气穴或由外来物体中的铸件来代表。尽管这种变化通常而言不会损害风力涡轮机叶片和风力涡轮机的完整性或性能，但增加了由雷击引起的损坏的可能性。

通常，风力涡轮机的操作者遵循反应式方法，该方法涉及等待直到发生由雷击引起的损坏，并且随后通过塔架上的装置或通过更换风力涡轮机叶片来修复损坏。此外，已知的对已识别的叶片中的变化的主动补救包括研磨风力涡轮机叶片的层压件直到变化已被移除，并且之后通过使用升降平台或绳索通道的手动层压操作来恢复层压件。根据一种替代解决方案，风力涡轮机叶片甚至被降低到地面以进行维修工作或更换。

US2010/0047074A1公开了一种风力涡轮机雷电保护系统的示例，其包括叶片，其中，叶片的尖端部分可包括类似金属网的导电材料，并且叶片的其余部分可选地由涂料覆盖，该涂料可以是导电的、半导电的或非导电的。

此外，US2010/329881A1公开了用于风力涡轮机的雷电保护系统的另一个示例，其中，金属网或金属箔被结合到风力涡轮机叶片的蒙皮材料中。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于减少对风力涡轮机叶片的损坏的改进方法和相应的风力涡轮机叶片。

因此，提供了一种用于为风力涡轮机叶片提供雷电保护的方法。该方法包括：提供雷电保护罩，该雷电保护罩包括非导电介质和嵌入非导电介质中的导电介质；提供叶片主体；以及将雷电保护罩附接到叶片主体。

该方法的优点在于，由于不需要麻烦的研磨和手工层压过程，因此可以以较低的安装工作量主动地为风力涡轮机叶片提供雷电保护。此外，由于雷电保护的安装缘于其简单性而可以更快地进行，因此也不再需要降低风力涡轮机叶片。除此之外，由于雷电保护罩附接到叶片主体但未形成叶片的一体化部分，因此当被雷击时风力涡轮机叶片本身可被更好地保护。

因此，通过覆盖叶片主体的特定区域，例如预期会有系统性变化（特别是缺陷）的区域，可以有效地保护风力涡轮机叶片的结构免受雷击损坏。因此，雷击的电流被引导到导电介质，而受保护的物体（即叶片主体）保持不受损害。

通过将导电材料嵌入非导电材料中，雷电保护罩可施加在叶片主体的高磨损区域（例如前缘）上，并且将会对叶片的空气动力特性具有最小的影响，因为雷电保护罩的表面保持平滑。

叶片主体优选地包括纤维复合材料，当雷电保护罩附接到叶片主体时，纤维复合材料完全固化。

根据一个实施例，雷电保护罩利用粘合介质附接到叶片主体。

使用粘合介质允许以快速和容易的方式安装雷电保护罩。

替代地，雷电保护罩与叶片主体之间的粘结可由非导电介质自身产生（即，没有额外的粘合剂）。例如，导电介质被放置在叶片主体的外表面上，并且非导电介质被浇铸到叶片主体上，从而嵌入到非导电介质中。