本發(fā)明涉及在安裝風力渦輪機期間降低風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片負載的方法。此外，本發(fā)明涉及包括風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片和蓋子的布置。

背景技術(shù)：

在安裝風力渦輪機期間，可以實施風力渦輪機安裝的最大風速是一個關(guān)鍵參數(shù)。這對于風力渦輪機的海上安裝尤其如此。在海上，在升高水平的穩(wěn)定風流是典型的。所述升高水平的穩(wěn)定風流與偶發(fā)的陣風一起經(jīng)常導致無法實施風力渦輪機安裝的情形。這是一個挑戰(zhàn)，特別是由于不得不推遲風力渦輪機的海上安裝的每一天是非常昂貴的。因此，通常爭取也在升高的風速下允許和保證風力渦輪機的安裝。

已經(jīng)在歐洲專利申請ep2669238a1中提出了在安裝期間降低風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的阻力的一種方法。其中，通常通過覆蓋整個轉(zhuǎn)子葉片降低轉(zhuǎn)子葉片的阻力系數(shù)。然而，所述方法具有一些缺點，例如其可能包含相當大的花費來用蓋子整個地包封轉(zhuǎn)子葉片和使蓋子適合用于提升葉片的提升裝置。

因此，存在提供可替代方法以便即使在升高的風速下允許安裝風力渦輪機的期望。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所述問題由獨立權(quán)利要求的主題解決。有利修改和實施例在從屬權(quán)利要求中公開。

根據(jù)本發(fā)明，提供在安裝風力渦輪機期間降低風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的負載的方法。所述轉(zhuǎn)子葉片包括空氣動力裝置，特別是布置在轉(zhuǎn)子葉片表面處的漩渦產(chǎn)生器或降噪器或襟翼（flap）。所述方法包括步驟：將蓋子附接到轉(zhuǎn)子葉片上，從而空氣動力裝置的至少一部分由蓋子覆蓋；將轉(zhuǎn)子葉片提升到風力渦輪機的塔的頂部；和將蓋子從轉(zhuǎn)子葉片分離。

本發(fā)明的關(guān)鍵方面是空氣動力裝置至少部分地由蓋子“無效”，所述空氣動力裝置構(gòu)造成在風力渦輪機的某些操作模式中提供轉(zhuǎn)子葉片的額外升力。這意味著，至少減輕或者甚至完全消除在風力渦輪機的某些操作模式期間期望的和在安裝風力渦輪機期間可能不期望的和有害的增加升力的效果。覆蓋（即無效）這些空氣動力裝置的優(yōu)點是降低風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片和其它部件上的負載。這是由于轉(zhuǎn)子葉片的升力與由風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片和其它部件經(jīng)歷的負載相關(guān)的事實。因此，通過覆蓋和“關(guān)閉”這些空氣動力裝置，減小由這些空氣動力裝置產(chǎn)生的升力，這意味著降低由轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)歷的負載。

在安裝風力渦輪機期間覆蓋這些空氣動力裝置的另一個優(yōu)點是，覆蓋所述空氣動力裝置并保護其免受損壞。

例如，所述空氣動力裝置是漩渦產(chǎn)生器或降噪器，例如鋸齒狀后緣。所述空氣動力裝置也可以是用于修改轉(zhuǎn)子葉片升力系數(shù)的襟翼，例如gurney襟翼。注意到鋸齒狀后緣可以充當降噪器和升力修改裝置兩者。漩渦產(chǎn)生器、降噪器或者襟翼典型地是薄的和易碎的部件，其在搬運和提升轉(zhuǎn)子葉片期間特別地暴露于轉(zhuǎn)子葉片的處理。因此，通過覆蓋和保護這些空氣動力裝置，不僅減小轉(zhuǎn)子葉片的升力，而且在運輸和提升期間，此種轉(zhuǎn)子葉片不易損壞。因而，易于搬運轉(zhuǎn)子葉片。

空氣動力裝置布置在轉(zhuǎn)子葉片的表面處。形成轉(zhuǎn)子葉片表面部分的示例區(qū)域是轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)。壓力側(cè)被限定為在轉(zhuǎn)子葉片一側(cè)上的前緣和后緣之間延伸的表面部分。轉(zhuǎn)子葉片另一側(cè)上的在前緣和后緣之間的區(qū)域被稱為轉(zhuǎn)子葉片的吸力側(cè)。換句話說，空氣動力裝置例如漩渦產(chǎn)生器或降噪器可以被附接和安裝到轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)和/或吸力側(cè)。

蓋子可以被附接到空氣動力裝置自身或轉(zhuǎn)子葉片的圍繞空氣動力裝置的表面。鑒于空氣動力裝置經(jīng)常是易碎部分的事實，可以有利地在圍繞空氣動力裝置的表面區(qū)域處而不是在空氣動力裝置自身處附接蓋子。

此外，所述蓋子可以部分地或完全地覆蓋空氣動力裝置。

對于提升過程，在風力渦輪機的陸上安裝情況下，典型地將轉(zhuǎn)子葉片從地面提升直到塔的頂部。在風力渦輪機的海上安裝情況下，典型地將轉(zhuǎn)子葉片從船提升至塔的頂部。

注意到轉(zhuǎn)子葉片可以一個接一個被提升，即一個轉(zhuǎn)子葉片接著另一個被提升并安裝到風力渦輪機的輪轂，所述輪轂已經(jīng)設(shè)置在塔頂部上并與機艙連接。所述方法也稱為單葉片安裝。

也存在首先在地面將轉(zhuǎn)子葉片，特別是所有三個轉(zhuǎn)子葉片安裝到輪轂，隨后將包括多個轉(zhuǎn)子葉片和輪轂的整體組件從地面或船提升到塔頂部的方法。在此情況中，一旦具有轉(zhuǎn)子葉片的輪轂與塔頂部的機艙連接，蓋子有利地從空氣動力裝置分離。

由于蓋子不僅具有通過無效空氣動力裝置減小轉(zhuǎn)子葉片升力的效果，而且具有在搬運轉(zhuǎn)子葉片期間保護空氣動力裝置免受損壞的效果，在將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)斤L力渦輪機的安裝地點之前將蓋子附接到轉(zhuǎn)子葉片可能是有利的。換句話說，在制造包括空氣動力裝置的轉(zhuǎn)子葉片之后，蓋子可以在工廠地點已經(jīng)附接到轉(zhuǎn)子葉片，從而當將轉(zhuǎn)子葉片從制造地點運輸?shù)斤L力渦輪機的安裝地點時，蓋子已經(jīng)存在。

換句話說，當轉(zhuǎn)子葉片儲存在臨時儲存地點時，蓋子可能已經(jīng)被附接到轉(zhuǎn)子葉片。此種臨時儲存地點的示例是制造轉(zhuǎn)子葉片的工廠地點、不同于制造轉(zhuǎn)子葉片的工廠地點的另一個工廠地點或者在將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)斤L力渦輪機的海上安裝地點之前儲存轉(zhuǎn)子葉片的港口。

對于將蓋子從轉(zhuǎn)子葉片分離的步驟，一旦轉(zhuǎn)子葉片被提升到塔頂部，存在將所述蓋子從轉(zhuǎn)子葉片分離的多種方式。一種方式是通過附接到蓋子的繩子將蓋子拉走。此種方法的優(yōu)點是蓋子以受控的方式分離。通過拉繩子分離蓋子可能在維修人員剛剛將轉(zhuǎn)子葉片連接到輪轂之后實施。所述連接經(jīng)常由維修人員手動執(zhí)行。

例如，被覆蓋的空氣動力裝置可以位于與轉(zhuǎn)子葉片的根部相對靠近的位置。隨后，繩子可以被預(yù)布置并從覆蓋空氣動力裝置的蓋子排列，直到轉(zhuǎn)子葉片的最根部。因此，在輪轂處工作并靠近轉(zhuǎn)子葉片根部的維修人員可以易于拉繩子并將蓋子分離。

將蓋子從轉(zhuǎn)子葉片分離的另一個方法是通過以足夠高的轉(zhuǎn)子速度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，從而蓋子自己（即通過在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的離心力）從轉(zhuǎn)子葉片飛出。這是特別容易和簡潔的方法，因為一旦風力渦輪機投入運行，蓋子自行分離。然而，需要注意的是，要非常仔細地實施蓋子和尤其是蓋子在轉(zhuǎn)子葉片上的附接，以便正確布置蓋子，從而在轉(zhuǎn)子的預(yù)定旋轉(zhuǎn)速度下，蓋子實際上可靠地飛出。也需要記住的是，蓋子隨后飛到圍繞風力渦輪機的地面上或者飛入圍繞風力渦輪機的海中。

本發(fā)明也針對包括風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片和蓋子的布置。轉(zhuǎn)子葉片包括布置在轉(zhuǎn)子葉片表面處的空氣動力裝置和覆蓋空氣動力裝置的至少一部分的蓋子，從而在蓋子處使流動經(jīng)過空氣動力裝置的空氣流偏轉(zhuǎn)。構(gòu)造和布置蓋子，從而在安裝風力渦輪機期間，與轉(zhuǎn)子葉片的最大升力系數(shù)相比，所述布置的最大升力系數(shù)減小。最后，蓋子在安裝風力渦輪機之后準備從轉(zhuǎn)子葉片分離。

換句話說，構(gòu)造和布置蓋子，從而在安裝風力渦輪機期間，僅與轉(zhuǎn)子葉片的最大升力系數(shù)相比，所述布置的最大升力系數(shù)減小。

一個關(guān)鍵方面是，組件，即包括空氣動力裝置和蓋子的轉(zhuǎn)子葉片的布置，是本發(fā)明的一部分。此種蓋子可以是由標準材料制成的標準裝置-廉價且只要在形狀上，并且對于必須承受的力適合于注定要覆蓋的具體空氣動力裝置。

構(gòu)造和布置蓋子，從而所述布置的最大升力系數(shù)小于僅僅轉(zhuǎn)子葉片的最大升力系數(shù)。

原則上，滿足減小轉(zhuǎn)子葉片升力系數(shù)的所述要求的蓋子的任何形狀和設(shè)計是可能的。實際上，多個不同形狀和設(shè)計可能滿足所述要求。舉個例子，蓋子的至少一部分可以包括凸形狀的外部表面。所述形狀的優(yōu)點是其趨于以有利的方式使空氣流偏轉(zhuǎn)（即偏離），從而不僅轉(zhuǎn)子葉片的阻力而且轉(zhuǎn)子葉片的升力會減小。更特別地，在到轉(zhuǎn)子葉片的安裝狀態(tài)中，蓋子的橫截面具有大體上橢圓形，特別是圓形的形狀。注意到，蓋子橫截面的所述橢圓形，特別是圓形的形狀指的是半橢圓或者所述橢圓的任何片段和部分。設(shè)計具有橢圓形形狀的蓋子的優(yōu)點是，由于其是標準形狀從而相對易于制造。

此外，即使在空氣動力裝置的設(shè)計變化期間，蓋子的整體形狀保持相同。這也利于和易于制造蓋子。

可替代地，蓋子也可以以蓋子的橫截面以坡道為特征的方式設(shè)計，所述坡道延伸離開轉(zhuǎn)子葉片的表面，在蓋子的上游部分具有大體恒定的斜率。在將被覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的示例中，漩渦產(chǎn)生器可以具有鰭狀物的形狀和設(shè)計，以從漩渦產(chǎn)生器的上游端朝著漩渦產(chǎn)生器的下游端向上走的斜率為特征。在此情況下，蓋子也可以基本上跟隨將被覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的橫截面，而非橢圓形橫截面。這保證了在離開轉(zhuǎn)子葉片表面的垂直方向上的最小暴露并且也可以令人滿意地實現(xiàn)本發(fā)明的目的，即減小轉(zhuǎn)子葉片的升力系數(shù)。

可以用于蓋子的第一可替代材料是可溶于水的材料。

其優(yōu)點是，對于蓋子自己（即通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間的離心力）從轉(zhuǎn)子葉片飛出，且所述蓋子掉下和落下到圍繞風力渦輪機安裝地點的地面或海上的情況，蓋子分解且不會長時間遺留在環(huán)境中。

為蓋子提供可溶于水的材料也提供了用于將蓋子從轉(zhuǎn)子葉片分離的又一種方法。具有此種可溶于水的蓋子，也可以只要等待落在轉(zhuǎn)子葉片上的第一場雨或雪，從而沖走蓋子并因此將空氣動力裝置解放給轉(zhuǎn)子葉片。

用于蓋子的材料的另一選項是泡沫材料，其中空氣動力裝置浸入到蓋子的泡沫材料中。

其優(yōu)點是，一方面蓋子很好地附接到將被覆蓋的空氣動力裝置，另一方面，提供設(shè)計蓋子的一種方式，從而蓋子盡可能低地突出離開轉(zhuǎn)子葉片的表面。

附圖說明

現(xiàn)在由附圖僅通過示例描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1示出了風力渦輪機；

圖2以頂視圖示出了風力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片；

圖3示出了具有漩渦產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)子葉片翼型件；

圖4示出了與圖3中一樣的翼型件，此時由蓋子覆蓋，用于使流動經(jīng)過漩渦產(chǎn)生器的空氣流偏轉(zhuǎn)；

圖5示出了蓋子對翼型件升力系數(shù)的影響；

圖6到8示出了覆蓋安裝到轉(zhuǎn)子葉片表面的漩渦產(chǎn)生器的不同實施例；

圖9示出了具有布置在轉(zhuǎn)子葉片后緣部分處的降噪器的轉(zhuǎn)子葉片；

圖10和11分別示出了覆蓋圖9的降噪器的兩個不同實施例；和

圖12示出了不同的蓋子對轉(zhuǎn)子葉片升力系數(shù)的影響。

附圖中的說明是示意性的。注意到在不同的附圖中，相似的附圖標記指的是本發(fā)明相似或相同的部分。

具體實施方式

圖1示出了風力渦輪機10。所述風力渦輪機10包括塔11，風力渦輪機10通過所述塔安裝在地面上或者在海上。塔11包括底部111和頂部112。機艙12可旋轉(zhuǎn)地安裝在塔11的頂部112。機艙12能夠圍繞大體上豎直的軸線（所謂的偏航軸線）旋轉(zhuǎn)。所述機艙容納用于將由風力渦輪機轉(zhuǎn)子提供的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換成電能量的發(fā)電機。風力渦輪機10還包括轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子軸線14從水平取向輕微傾斜。轉(zhuǎn)子的一部分是風力渦輪機10的輪轂13。輪轂13相對于機艙12可旋轉(zhuǎn)地連接。多個轉(zhuǎn)子葉片20安裝到輪轂13。每個轉(zhuǎn)子葉片20包括傾斜軸線15，轉(zhuǎn)子葉片20圍繞所述傾斜軸線相對于輪轂13旋轉(zhuǎn)或者至少樞轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)期間，離心力產(chǎn)生并被引導到離開輪轂13并沿著傾斜軸線15的方向16中。

圖2示出了轉(zhuǎn)子葉片20的頂視圖。轉(zhuǎn)子葉片20包括具有根部211的根部部分21和具有葉尖221的葉尖部分22。此外，轉(zhuǎn)子葉片20包括具有后緣231的后緣部分23和具有前緣241的前緣部分24。此外，連接根部部分21和葉尖部分22的虛線稱為轉(zhuǎn)子葉片20的翼展25。又一組虛線稱為轉(zhuǎn)子葉片20的翼弦26。翼展25和翼弦26各自限定轉(zhuǎn)子葉片20的翼展方向251和翼弦方向261。翼弦26的長度稱為翼弦長度。轉(zhuǎn)子葉片20的肩部27限定為其中翼弦長度最大的位置。

圖3示出了轉(zhuǎn)子葉片20的翼型件，即其示出了垂直于轉(zhuǎn)子葉片翼展的橫截面視圖。前緣241和后緣231可見。連接后緣231和前緣241的直線被稱為翼弦26。等同于翼型件輪廓線的轉(zhuǎn)子葉片的表面可以分為吸力側(cè)281和壓力側(cè)282。在圖3的示例中，作為空氣動力學裝置示例的漩渦產(chǎn)生器51被安裝并附接到轉(zhuǎn)子葉片20的吸力側(cè)281。漩渦產(chǎn)生器51的技術(shù)效果是在空氣流44中產(chǎn)生漩渦，所述空氣流從前緣部分流動至轉(zhuǎn)子葉片的后緣部分。漩渦產(chǎn)生器51下游的這些漩渦具有重新激勵漩渦產(chǎn)生器51下游邊界層的效果。這延遲了空氣流44的失速并增加翼型件的升力系數(shù)。由于升力和負載緊密關(guān)聯(lián)，通過用蓋子30覆蓋漩渦產(chǎn)生器51，如圖4中所示，漩渦產(chǎn)生器51不再有效。換句話說，與未覆蓋的漩渦產(chǎn)生器相比，由蓋子覆蓋的漩渦產(chǎn)生器使空氣流44不同地偏轉(zhuǎn)。這是由于一旦被完全或者幾乎完全覆蓋，典型地成對安裝的漩渦產(chǎn)生器51就不起作用的事實。因此，減小轉(zhuǎn)子葉片上的升力以及負載。

這對于空氣流44從前緣部分流動至后緣部分的情況是有效的，但如果空氣流44來自另一個方向并不同地流動經(jīng)過空氣動力學裝置，也是有效的。在任何情況下，覆蓋升力產(chǎn)生裝置例如漩渦產(chǎn)生器對于減小包括轉(zhuǎn)子葉片和蓋子的布置的負載可以具有有利的效果。

圖4示出了蓋子30，所述蓋子或多或少模仿或跟隨將被覆蓋的空氣動力裝置的形狀。換句話說，在圖4的示例中，所述蓋子具有坡道，其中可以在空氣流44的方向看到直到漩渦產(chǎn)生器51頂部的大體恒定的斜率。隨后突然地，蓋子的輪廓線朝著轉(zhuǎn)子葉片的表面下降。

然而，蓋子30也可以具有不同的形狀，例如圖6和7中所示。在圖6中，蓋子30具有大體上橢圓形的形狀，因此寬闊地覆蓋漩渦產(chǎn)生器51。作為另一個示例，圖7又示出了坡道狀的蓋子30，具有蓋子的現(xiàn)在由幾乎恒定的斜率跟隨的上游部分和蓋子30的不規(guī)則的下游部分32。

注意到在原則上，任何空氣動力設(shè)備可以由根據(jù)本發(fā)明的蓋子覆蓋。例如圖8示出了安裝到轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)而不是吸力側(cè)的漩渦產(chǎn)生器51。又與圖6相似，在圖8的橫截面視圖中，所述蓋子具有橢圓形的形狀。

回到本發(fā)明的總體構(gòu)思，圖5示出了蓋子對翼型件升力系數(shù)的影響。在圖5中，將具有未覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)子葉片的升力曲線431與具有覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)子葉片的升力曲線432比較。具有覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)子葉片在下文中也稱為“第一布置”。所述第一布置指的是圖4中所示的布置。升力曲線431指的是例如圖3中所示的轉(zhuǎn)子葉片?？梢钥闯?，對于小的和中等大小的攻角41，升力系數(shù)42幾乎相同。然而，對于更高的攻角41，與具有未覆蓋的漩渦產(chǎn)生器的轉(zhuǎn)子葉片的升力系數(shù)相比，第一布置432的升力系數(shù)有相當大的減小。由于最大升力系數(shù)與轉(zhuǎn)子葉片和風力渦輪機上的最大負載密切相關(guān)，降低所述最大升力系數(shù)對于由轉(zhuǎn)子葉片支撐的最大負載來說是有利的。

圖9示出了布置在轉(zhuǎn)子葉片后緣部分23處的降噪器52。注意到翼型件的最遠下游點代表翼型件的后緣231。降噪器52附接到轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)282。其可以僅包括標準襟翼或鋸齒狀襟翼，所述鋸齒狀襟翼也稱為后緣鋸齒部或dinotail。具有降噪器的轉(zhuǎn)子葉片的升力曲線示出為圖12中的曲線433。沿著轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)282流動的空氣流44在圖9中示出。

圖10和圖11示出了覆蓋降噪器52的蓋子30的兩個實施例。在第一選項（圖10）中，蓋子30僅覆蓋降噪器52的壓力側(cè)部分，而在第二選項（圖11）中，蓋子30由兩部分構(gòu)成，一部分覆蓋降噪器52的吸力側(cè)，一部分覆蓋降噪器52的壓力側(cè)。

在圖12中示出了所述兩個布置（即第一布置指的是圖10中的蓋子，第二布置指的是圖11中的蓋子）的升力系數(shù)的影響。與具有轉(zhuǎn)子葉片和未覆蓋的空氣流44的升力曲線相比，升力曲線434和435兩者有相當大的移位和減小。這是由于與圖9中所示的未覆蓋方案相比，空氣流44也有相當大的偏轉(zhuǎn)（換句話說，偏離）的事實。因此可以看出，通過設(shè)置覆蓋空氣動力裝置的至少一部分的蓋子30，可以實現(xiàn)最大升力系數(shù)的減小。因而，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片和作為整體的風力渦輪機上負載的減小。與具有未覆蓋的空氣動力裝置的轉(zhuǎn)子葉片相比，這最終繼而允許在甚至更高風速的情況下安裝風力渦輪機，特別是將轉(zhuǎn)子葉片提升到塔的頂部。