本專利涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于提升低風(fēng)速區(qū)域兆瓦級大葉片風(fēng)電機組功率的增效小翼葉片。

背景技術(shù)：

我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了“十一五”時期的高速發(fā)展，已經(jīng)把高風(fēng)速風(fēng)區(qū)市場基本瓜分完畢，低風(fēng)速風(fēng)區(qū)成為風(fēng)電行業(yè)新一輪投資重點。低風(fēng)速風(fēng)電作為我國大部分地區(qū)風(fēng)能資源的表現(xiàn)形式，開發(fā)潛力巨大，具有靠近負荷中心、并網(wǎng)方便、電網(wǎng)容量的要求較低、對電網(wǎng)調(diào)度運行影響小等優(yōu)勢，但風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低是制約其發(fā)展的核心問題。為解決這一問題，目前市場上的應(yīng)對方法一般是通過加長葉片來增大風(fēng)輪直徑以及增加塔架高度的方式，這些方法可以在一定程度上增加風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，但隨之產(chǎn)生的風(fēng)機重量增加、成本上升、機組安全性受到影響等問題，一直制約著風(fēng)能效率轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，效果都不明顯。

葉片是風(fēng)力發(fā)電機組有效捕獲風(fēng)能的關(guān)鍵部件。風(fēng)電機組捕風(fēng)能力的高低與葉片的翼型有著密切的關(guān)系，翼型作為葉片經(jīng)過空氣動力學(xué)優(yōu)化后的表現(xiàn)形式之一，對葉片的空氣動力特性有著重要的影響。一個好的翼型有著更高的升阻比，進而風(fēng)機能夠達到相對高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。但風(fēng)機在正常運行過程中，葉片的葉尖和葉根部分會產(chǎn)生阻礙風(fēng)機運行的渦流，使風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上不足，本發(fā)明的目的是針對低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機組，尤其是功率在1.5MW以上，同時葉輪直徑在77米以上的機組，設(shè)計一種可以有效提高發(fā)電量的葉片功率提升結(jié)構(gòu)，從而提高低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機組的發(fā)電能力。

葉片正常工作時，理想的工作狀態(tài)是葉片表面的氣流能夠很好地形成附著無分離流動，但是機組實際運行過程中，受攻角、葉片翼型和厚度等等因素的影響，氣流在流經(jīng)前緣后就發(fā)生不同程度的分離狀態(tài)，攻角越大，氣流與葉片發(fā)生分離的程度就會隨之增大，分離區(qū)的氣流會因為失去翼型效應(yīng)而形成較大的渦流，這會增加葉片的運行阻力，降低機組的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。

為了避免上述渦流的產(chǎn)生，并實現(xiàn)提升風(fēng)電機組功率目的，本專利通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

通過對葉片葉尖部分，如圖1，進行基于空氣動力學(xué)的優(yōu)化改進，形成新的氣動外形，如圖2。

本實用新型專利涉及到葉片前緣1；葉片后緣2；葉片壓力面3；葉片吸力面4；葉尖5；小翼葉片壓力面6；小翼葉片吸力面7；小翼葉片肋板8。

葉片在運行過程中，葉片的壓力面和吸力面之間會產(chǎn)生壓力差，壓差的存在使壓力面的氣流繞過葉片表面吹向吸力面，氣流在葉片表面的理想的二維流動狀況受到破壞，同時會產(chǎn)生渦流，增加葉片的運行阻力。

葉片的葉尖部分，由于轉(zhuǎn)動速度較快，很容易產(chǎn)生這樣的渦流。

為避免上述渦流對風(fēng)機使用效率的影響，我司發(fā)明的這種增效小翼葉片，對葉片氣動外形加以優(yōu)化和改進，用以提高風(fēng)電機組的發(fā)電量。

本發(fā)明的主要任務(wù)是在葉尖部構(gòu)造一種新的氣動外形，在不破壞葉片主體結(jié)構(gòu)的情況下，以構(gòu)造盡量合理的氣動表面設(shè)計，增加盡量少的材料，采取盡量簡單易操作的施工工藝，來最大限度地提高葉片的捕風(fēng)效率，提高風(fēng)電機組發(fā)電量。另一個任務(wù)是通過設(shè)計一種增效小翼葉片結(jié)構(gòu)，來改善在低風(fēng)速資源區(qū)，機型功率在1.5MW以上，葉輪直徑77米以上的大兆瓦級風(fēng)電機組的捕風(fēng)能力，提高該區(qū)域風(fēng)電機組的發(fā)電能力。

本發(fā)明需要對葉尖進行延長，同時在葉尖部位構(gòu)造出一個特殊結(jié)構(gòu)的增效小翼葉片。

所述增效小翼葉片呈彎曲結(jié)構(gòu)，形成一種上翻(或下翻)形式的葉尖，如圖3。該結(jié)構(gòu)由小翼葉片壓力面、小翼葉片吸力面和小翼葉片腹板組成。此形狀有利于改善葉尖渦流的產(chǎn)生和發(fā)展，提高葉片氣動性能。

所述小翼葉片壓力面和小翼葉片吸力面分別與葉片葉尖部分的壓力面和吸力面貼合，小翼葉片腹板 支撐在小翼葉片壓力面和吸力面之間，起到支撐和粘結(jié)作用，同時在兩面之間形成一空間。小翼葉片壓力面和吸力面與葉尖隨型貼合，并平滑過渡。

所述增效小翼葉片的折向分兩種，一種是自吸力面折向壓力面，一種是自壓力面折向吸力面。

所述增效小翼葉片折彎方向取決于葉片與塔架的凈空。如果凈空位置不足，則采用吸力面折向壓力面形式，小翼葉片背向塔架，即選擇上風(fēng)向；如果凈空滿足，則采用壓力面折向吸力面，小翼葉片朝向塔架，即選擇下風(fēng)向，此種方式的葉片增功效果會更好一些。

本專利的優(yōu)點是通過對葉尖部分延長，并加裝增效小翼葉片結(jié)構(gòu)，可以減少葉尖部的擾流損失，控制渦流的形成，增加掃風(fēng)面積。采用的生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)葉片相似，增加和改善了葉尖部的捕風(fēng)能力，從而提高了低風(fēng)速區(qū)域、兆瓦級、大葉片風(fēng)電機組的發(fā)電能力。

附圖說明

圖1，葉片設(shè)計示意圖

圖2，本專利的增效小翼葉片發(fā)明示意圖

圖3，本專利的增效小翼葉片氣動結(jié)構(gòu)示意圖

具體實施方式

上述用于風(fēng)電葉片功率提升的增效小翼葉片實用新型，既可以在葉片生產(chǎn)階段，直接在成品葉片上實施，也可以在具體的風(fēng)電場項目上，對已運行的風(fēng)機葉片進行后期改造。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)葉片功率提升的目的，一方面需要對葉片進行改造，即去掉葉尖部位，以便于留出空間對葉尖進行延長和加裝增效小翼葉片。另一方面，在葉片上加裝以下組件是必要的：葉尖部分的增效小翼葉片。具體實施時可以基于葉片結(jié)構(gòu)進行改造，所需氣動部件的生產(chǎn)和安裝，均可以采用葉片的生產(chǎn)工藝。部件生產(chǎn)可以采用真空灌注、層壓法等工藝實現(xiàn)，安裝可以采用手糊纖維布補強、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)、膩子填充、打磨等工藝實現(xiàn)。