一种风机风轮调整装置及包含该装置的风机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设备，具体是一种风力发电机风轮调整装置，以及包含该调整装置的风力发电机组。
【背景技术】
[0002]近年来，为了提高低风速风电场的风力发电机组发电量，在不大幅增加建设成本的前提下，业界内主要采取的措施是，在风力发电机组风轮的已有叶片基础上，通过在叶根与轮毂之间增设中空筒状的风轮调整装置以增大风轮的迎风面积、提高风轮的捕风性能，例如中国专利文献公开的“风轮增长环”(公开号:CN 201794723，公开日:2011年4月13日)、“风力发电机叶片调整装置及包括该调整装置的风力发电机”(公开号:CN 201953566，公开日:2011年8月31日)等。
[0003]上述技术虽通过增大风轮直径尺寸的方式有效增大了风轮的迎风面积、提高了风轮的捕风性能。然而，这种增大风轮直径尺寸所采用简单增加的调整装置仅为中空的柱/锥状结构，其结构、形状未充分考虑空气流动的特性，使得风轮的叶片圆柱段的阻力系数加大(我们知道，风轮捕风性能不仅仅与风轮直径尺寸成正比，而且还与风轮叶片展向上的任一微段(即叶素)的升力、阻力特性有密切联系)，从而使大直径风轮所捕获的风能功率相对有限，未达到大直径风轮的充分应用。此外，同样是基于这种柱/锥状结构，流动的空气在流经风轮的圆柱段时极易产生湍流，从而使得风力发电机组的风轮叶片阻力系数进一步增大，这种阻力系数与风轮叶片圆柱段的长度成正比，进而严重影响了风力发电机组的发电功率系数；更何况，这种风轮叶片圆柱段的湍流产生容易引起风力发电机组的振动(这尤其是风轮叶片圆柱段的长度过长更为明显)，这种振动不仅会减少风力发电机组的发电量，而且还会给风力发电机组带来安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:针对上述低风速风电场的改建现状以及现有风轮调整装置的不足，根据空气流动特性，提供一种能够有效提高风轮捕风能力、随之提高发电量、且运行安全可靠的风力发电机风轮调整装置，以及包含该调整装置的风力发电机组。
[0005]本发明提供的风力发电机风轮调整装置是:一种风机风轮调整装置，所述调整装置为叶片段结构，其一端与风机轮毂连接、另一端与风机变桨轴承连接，或者，其一端与风机变桨轴承连接、另一端与风机叶片的叶根连接，所述叶片段调整装置上设有气动翼型。
[0006]所述调整装置的气动翼型与风机叶片的气动翼型之间设有扰流翼；或者，所述调整装置上的气动翼型与风机叶片上的气动翼型对应、匹配，二者组合在一起形成平滑过渡。
[0007]所述调整装置上的扰流翼为曲面尾翼状或肩甲状结构。
[0008]所述调整装置与风机部件的连接结构为法兰连接、锥套连接和/或双层筒加端板连接。
[0009]所述调整装置为一体成型结构或分体焊接组合结构。
[0010]所述调整装置的两个端面的轴线之间具有O?2°的夹角。
[0011]本发明提供的包含上述调整装置的风力发电机组是:一种包含上述风机风轮调整装置的风机组，包括装配在风机组主轴上的轮毂、用于连接叶片的变桨轴承和叶片本身；所述轮毂与连接叶片的变桨轴承之间设置有叶片段调整装置，或者，所述连接在轮毂上的变桨轴承与叶片之间设置有叶片段调整装置，所述叶片段调整装置上设有气动翼型，该调整装置在风轮上组装成型后，调整装置的气动翼型与叶片的气动翼型对应在叶片的同一位置。
[0012]所述调整装置设置在轮毂与变桨轴承之间时，变桨轴承的变桨驱动动力源布置在调整装置或轮毂内，所述变桨驱动动力源通过变桨执行构件驱动变桨轴承。
[0013]所述调整装置的气动翼型与风机叶片的气动翼型之间设有扰流翼；或者，所述调整装置上的气动翼型与风机叶片上的气动翼型对应、匹配，二者组合在一起形成平滑过渡。
[0014]所述调整装置上的扰流翼为曲面尾翼状或肩甲状结构。
[0015]所述调整装置与风机部件的连接结构为法兰连接、锥套连接和/或双层筒加端板连接。
[0016]所述调整装置为一体成型结构或分体焊接组合结构。
[0017]所述调整装置的两个端面的轴线之间具有O?2°的夹角。
[0018]本发明的有益效果是:
1.基于现有技术中，在不大幅增加建设成本的前提下，对低风速风电场的改建现状，有效实现了对原有叶片的再利用，同时在增大风轮直径尺寸的调整装置上设置符合空气流动特性的翼型，从而使风轮迎风面积有效增大，而且能够对叶根部位的气动性能进行优化和有效利用，降低了风轮叶片上长度调整段的阻力系数，进而有效、可靠的提高风轮的捕风性能，使大直径风轮的优势充分展现；
2.调整装置的结构特性能够优异地消除风轮叶片根部的湍流，从而使得风轮叶根长度位置的阻力系数被进一步有效减小，有利于提高风力发电机组的发电功率系数，更有利于长度较长的调整装置应用，进而形成正效循环，实用性强；此外，它能大幅降低因湍流所引起的振动，提高了风力发电机组的发电量，且运行稳定可靠，安全性好。
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0020]图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0021]图2是图1中调整装置的一种结构示意图。
[0022]图3是图2的侧视图。
[0023]图4是本发明实施例2的结构示意图。
[0024]图5是图4中调整装置的一种结构示意图。
[0025]图6是图5的侧视图。
[0026]图7是本发明实施例3的结构示意图。
[0027]图8是本发明实施例4的结构示意图。
[0028]图中代号含义:1 一轮毂；2—变桨轴承；3—调整装置；4一气动翼型；5—叶片；6 一扰流翼。
【具体实施方式】
[0029]实施例1
参见图1、图2和图3:本发明的风轮调整装置3为中空结构、带有翼型，呈叶片段状。其以非金属材料(当然也可以根据使用要求，是金属材料)浇铸成型，其两端分别具有内折的法兰，两端法兰具体视原投运风力发电机组的风轮锥角(即原轮毂上叶片轴线与风机主轴轴线的垂线间的角度)，以同轴(即两端法兰的轴线夹角为O)或倾斜(即不同轴、两端法兰的轴线呈一定的夹角，通常此夹角取值在O?2°范围内且不能为O时，例如、0.5°、1°、1.5°或2°等)的结构设置，最终确保风轮尺寸(即扫风面积)增大后，叶片的叶尖与塔架的净空距离处于安全范围内。要求调整装置3的一端法兰尺寸对应风力发电机组变桨轴承2的法兰、另一端法兰尺寸对应风力发电机组叶片5的叶根法兰，调整装置3通过两端的内折法兰、以若干根螺栓分别对应连接变桨轴承2和叶片5的叶根，变桨轴承2通过若干根螺栓分别对应连接在风力发电机组的轮毂I上，以此增大风轮的扫风面积。为了实现对叶片根部位置的气动性能进行优化和有效利用，进而有效、可靠的提高风轮的捕风能力、优化风轮的气动性能，前述调整装置3根据空气动力学原理，在圆周上设有流线型的气动翼型4，为了效果更佳，前述翼型4的流线走向尽可能与风力发电机组叶片5的气动翼型流线走向对应、匹配。调整装置3在风力发电机组的风轮上组装成型后，调整装置3的气动翼型4与叶片5的气动翼型对应在叶片的同一位置，且二者的气动翼型平滑过渡衔接，以此组成“整体的大尺寸叶片”。
[0030]上述调整装置3两端法兰的对应结构(即同轴或倾斜)具体成型，是针对具体的风力发电机组，经过换算，原投运风力发电机组风轮叶片轴线与主轴轴线的垂线之间的倾斜角度而确定的，即该倾斜角度不至于使增长叶片的叶尖净空距离小于安全范围，则可以考虑将上述调整装置与其两端的法兰以同轴方式设置；若该倾斜角度会使增长叶片的叶尖净空距离小于安全范围，则此时应将调整装置的两端法兰以倾斜方式设置，以确保叶片的叶尖净空距离处在安全范围内。
[0031]同理，上述调整装置与风力发电机组各部件(即变桨轴承2和叶片5)的连接结构可以采用锥套连接和/或双层筒加端板连接代替。
[0032]本发明包含上述风力发电机风轮调整装置3的水平轴风力发电机组，主要由塔筒、机舱、主轴、发电机、变速器、轮毂I和变桨轴承2等构成。其中，轮毂I装配在风力发电机组的主轴上；变桨轴承2的外圈与轮毂I通过若干根螺栓连接，变桨轴承2的内圈通过若干根螺栓连接上述叶片段调整装置3，即调整装置3的一端通过法兰以若干根螺栓对应连接变桨轴承2、另一端通过法兰以若干根螺栓对应连接叶片5的叶根法兰。前述调整装置3的圆周上设有符合空气流动特性的流线型气动翼型4，该气动翼型4的流线走向尽可能与风力发电机组叶片5的气动翼型流线走向对应、匹配，调整装置3在风力发电机组风轮上组装成型后，调整装置3的气动翼型4与叶片5的气动翼型对应在叶片的同一位置，二者的气动翼型形成平滑过渡衔接。
[0033]上述风