风电机组组合式叶片及安装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风电机组叶片设计与制造技术领域，特别涉及一种风电机组组合式叶片及安装方法。
【背景技术】
[0002]随着水平轴风电机组功率的增大，叶片的长度变得越来越长，目前5丽机组的叶片已经超过60米，未来超过百米的叶已在研发当中。然而由于我国风电场分布广泛，地处偏远，交通不便，叶片的运输问题成了大型叶片技术发展的制约因素，在风电场附近制造叶片的方案成本又高，也不易实现，因此，采用分段制造，分段运输，现场安装的组合式叶片方案是解决上述冋题的有效方案。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种风电机组组合式叶片及安装方法，可有效解决叶片的加工制造和运输的难题。
[0004]本发明所述的风电机组组合式叶片采用的技术方案为:
[0005]由至少两段叶片组成，各段叶片内部设置两片或多片位置相对应的腹板，其特征在于，各段叶片的连接端封闭，腹板伸出；各段叶片之间通过叶片连接段连接，叶片连接段包括梁帽接头、蒙皮接头、腹板接头；相邻两段叶片连接端的对应腹板之间通过腹板接头连接；多个蒙皮接头设置在相邻两片腹板之间，连接两段叶片；多个梁帽接头分别设置在腹板的外侧，连接两端叶片；叶片连接段的各部分与各段叶片之间均通过钛合金螺栓进行连接。
[0006]在所述叶片的连接端，梁帽接头、蒙皮接头、腹板接头对应的安装位置处分别设置铺层角度为0° /45° /0° /-45°的碳纤维增强层，且开有对应的法兰孔。
[0007]所述碳纤维增强层自叶片的连接区域至其他区域厚度平缓过渡，在连接区域内为等厚层。
[0008]所述腹板接头与腹板之间通过腹板螺栓连接，腹板螺栓之间采用多排等距分布；梁帽接头与叶片之间通过梁帽螺栓连接，梁帽螺栓采用多排分布；蒙皮接头与叶片之间通过蒙皮螺栓连接，采用单排分布。
[0009]所述腹板螺栓、梁帽螺栓以及蒙皮螺栓的直径不同，腹板螺栓直径最大，梁帽螺栓次之，蒙皮螺栓最小。
[0010]所述腹板螺栓、梁帽螺栓以及蒙皮螺栓均配有防脱垫片。
[0011]所述梁帽接头、蒙皮接头、腹板接头采用前后两片法兰连接片进行连接，并通过法兰自锁销对法兰连接片进行预固定，再通过钛合金螺栓进行连接。
[0012]所述蒙皮接头的最外层设置胶衣层。
[0013]本发明提供的所述叶片的安装方法，分为以下步骤:
[0014](a)叶片设计成至少两段，在每段接头位置铺设碳纤维增强层，在相应位置打好螺栓孔；
[0015](b)当叶片运输到风电场后，把两段叶片的连接部位调整到对应位置，安装好法兰自锁销，将对应位置的螺栓紧固，蒙皮接头最外层铺上胶衣层；
[0016](c)叶片组合完成后按照常规吊装程序吊装到风电机组。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]本发明在不改变叶片气动性能的前提下可以方便实现叶片的分段制造、分段运输、快速安装，并保证叶片足够的强度和刚度，降低制造和运输的难度和成本。
[0019]本发明所含连接部分采用复合材料，制造工艺没有增加难度，现场组装工艺相对简单，成本低，连接强度安全可靠。
【附图说明】
[0020]图1为本发明组合式叶片的整体结构视图；
[0021]图2为本发明的连接区域结构图；
[0022]图3为本发明的具体连接形式图；
[0023]图4为本发明的连接法兰截面图。
[0024]图中标号:
[0025]1-叶片叶根段，2-叶片连接段，3-叶片叶尖段，4-蒙皮接头，5_梁帽接头，6_腹板接头，7-左右腹板，8-梁帽螺栓，9-腹板螺栓，10-蒙皮螺栓，11-法兰连接片，12-法兰自锁销。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种风电机组组合式叶片及安装方法，为使本发明的技术方案和优点更加清楚，以下结合【具体实施方式】及附图，对本发明做进一步详细说明。
[0027]如图1所示，风电机组叶片至少包括叶片叶根段I和叶片叶尖段3两部分，叶片叶根段I和叶片叶尖段3之间通过叶片连接段2相连；图2为本发明的连接区域结构图，叶片叶根段I和叶片叶尖段3的连接端封闭，腹板伸出；叶片连接段2包括蒙皮接头4、梁帽接头5、腹板接头6 ;叶片叶根段I和叶片叶尖段3的对应腹板之间通过腹板接头6连接；梁帽接头5设置在相邻两片腹板之间，连接叶片叶根段I和叶片叶尖段3 ;多个蒙皮接头4分别设置在腹板的外侧，连接叶片叶根段I和叶片叶尖段3 ;叶片连接段的各部分与叶片叶根段1、叶片叶尖段3之间均通过高强度的钛合金螺栓进行连接。在所述叶片的连接端，蒙皮接头4、梁帽接头5、腹板接头6对应的安装位置处分别设置铺层角度为0° /45° /0° /-45°的碳纤维增强层(即铺层方向依次为0°、45°、0°、-45°的循环铺层，也记做“0° /±45° ”)，且开有对应的法兰孔。碳纤维增强层自叶片的连接区域至其他区域厚度平缓过渡，在连接区域内为等厚层。
[0028]图3为本发明的具体连接形式图，梁帽接头5与叶片叶根段1、叶片叶尖段3各采用双排10个梁帽螺栓8进行连接，蒙皮接头4与叶片叶根段1、叶片叶尖段3各采用单排12个蒙皮螺栓10进行连接，叶片叶根段1、叶片叶尖段3的两组腹板接头6分别采用三排9个腹板螺栓9进行连接。腹板螺栓9直径最大，梁帽螺栓8次之，蒙皮螺栓10最小，各处螺栓均配有防脱垫片。
[0029]图4为本发明的连接法兰截面图。蒙皮接头4、梁帽接头5、腹板接头6均采用前后两片法兰连接片11进行连接，并通过法兰自锁销12对法兰连接片11进行预固定，再分别通过蒙皮螺栓10、梁帽螺栓8、腹板螺栓9进行连接紧固。
[0030]本发明的具体连接安装步骤为:
[0031](a)叶片设计成两段，在每段接头位置铺设碳纤维增强层，在相应位置打好螺栓孔；
[0032](b)当叶片运输到风电场后，把两段叶片的连接部位调整到对应位置，安装好法兰自锁销，将对应位置的螺栓紧固，其他部分的上下蒙皮用结构胶粘接在连接好的叶片上，最外层铺上胶衣层；
[0033](c)叶片组合完成后按照常规吊装程序吊装到风电机组。
【主权项】
1.一种风电机组组合式叶片，由至少两段叶片组成，各段叶片内部设置两片或多片位置相对应的腹板，其特征在于，各段叶片的连接端封闭，腹板伸出；各段叶片之间通过叶片连接段连接，叶片连接段包括蒙皮接头(4)、梁帽接头(5)、腹板接头(6);相邻两段叶片连接端的对应腹板之间通过腹板接头(6)连接；多个梁帽接头(5)设置在相邻两片腹板之间，连接两段叶片；多个蒙皮接头(4)分别设置在腹板的外侧，连接两段叶片；叶片连接段的各部分与各段叶片之间均通过钛合金螺栓进行连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，在所述叶片的连接端，蒙皮接头(4)、梁帽接头(5)、腹板接头(6)对应的安装位置处分别设置铺层角度为0° /45° /0° /-45°的碳纤维增强层，且开有对应的法兰孔。
3.根据权利要求2所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述碳纤维增强层自叶片的连接区域至其他区域厚度平缓过渡，在连接区域内为等厚层。
4.根据权利要求1所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述腹板接头(6)与腹板之间通过腹板螺栓(9)连接，腹板螺栓(9)之间采用多排等距分布；梁帽接头(5)与叶片之间通过梁帽螺栓⑶连接，梁帽螺栓⑶采用多排分布；蒙皮接头⑷与叶片之间通过蒙皮螺栓(10)连接，采用单排分布。
5.根据权利要求4所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述腹板螺栓(9)、梁帽螺栓⑶以及蒙皮螺栓(10)的直径不同，腹板螺栓(9)直径最大，梁帽螺栓⑶次之，蒙皮螺栓(10)最小。
6.根据权利要求4所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述腹板螺栓(9)、梁帽螺栓(8)以及蒙皮螺栓(10)均配有防脱垫片。
7.根据权利要求1所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述蒙皮接头(4)、梁帽接头(5)、腹板接头(6)采用前后两片法兰连接片(11)进行连接，并通过法兰自锁销(12)对法兰连接片(11)进行预固定，再通过钛合金螺栓进行连接。
8.根据权利要求1所述的风电机组组合式叶片，其特征在于，所述蒙皮接头(4)的最外层设置胶衣层。
9.一种权利要求1所述叶片的安装方法，其特征在于，分为以下步骤: (a)叶片设计成至少两段，在每段接头位置铺设碳纤维增强层，在相应位置打好螺栓孔； (b)当叶片运输到风电场后，把两段叶片的连接部位调整到对应位置，安装好法兰自锁销，将对应位置的螺栓紧固，蒙皮接头最外层铺上胶衣层； (c)叶片组合完成后按照常规吊装程序吊装到风电机组。
【专利摘要】本发明属于风电机组叶片技术领域，特别涉及一种风电机组组合式叶片及安装方法。该组合叶片由至少两段叶片组成，各段叶片的连接端封闭，腹板伸出；相邻两段叶片连接端的对应腹板之间通过腹板接头连接；多个梁帽接头设置在相邻两片腹板之间，连接两段叶片；多个蒙皮接头分别设置在腹板的外侧，连接两段叶片；叶片连接段的各部分与各段叶片之间均通过钛合金螺栓进行连接。安装时，先在每段叶片接头位置铺设碳纤维增强层，打好螺栓孔；把两段叶片通过法兰自锁销和螺栓连接；最后按照常规吊装程序吊装到风电机组。在不改变叶片气动性能的前提下方便实现叶片的分段制造、分段运输、快速安装，并保证叶片足够的强度和刚度，降低制造和运输的难度和成本。
【IPC分类】F03D11-00, F03D11-04
【公开号】CN104612907
【申请号】CN201410720312
【发明人】田德, 陈广华, 邓英, 王伟龙
【申请人】华北电力大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月1日