一种发电机叶片及其操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发电机叶片及其操作方法。
【背景技术】
[0002] 当风力发电机运行时，由于风载荷的作用和叶片本身为弹性结构的原因，风力发 电机叶片会存在振动。振动是导致材料疲劳的主要原因，当振动幅度过大时则会影响风力 发电机的安全。
[0003] 我国的高风速风场资源已经逐渐变得稀少，低风速风场资源日益丰富，于是风力 发电领域的技术人员开始将工作重心转向低风速风场发电，之前用于高风速风场的设备也 已经有相当一部分被转用在低风速风场，但是由于低风速风场与高风速风场存在着较大的 差异，这样做之后实际取得的效果并不能令人满意。还是以风力发电机使用的叶片为例，用 于高风速风场的叶片长度有限，在低风速风场中使用无法保证风能的充分利用，发电效率 较低。于是风力发电领域的技术人员开始对叶片的形状和结构进行改进，以使其适应低风 速风场，主要的作法就是加长叶片的长度，使得用于低风速风场的叶片相比用于高风速风 场的叶片在扫风面积上有了很大程度的增加，而且由于叶片的长度需要根据实际情况来设 计确定，针对不同的叶片在制造时都要重新制备模具加大了生产成本，而且大体积的叶片 也会给运输造成不便。
[0004]叶片是风力发电机的关键部件之一，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是 保证安全稳定运行的决定性因素，其中叶片材料的强度和韧性是决定风机安全运行的关 键，目前风机叶片的材料已由最初的木质发展为现在的铝合金，玻璃纤维增强复合材料(玻 璃钢）以及碳纤维增强复合材料(碳钢），然而尽管叶片材料在不断改进，仍存在叶片变形或 折断的情况，因为风机在室外工作，环境多变，要承受强风载荷，沙粒冲刷，紫外线照射，大 气氧化，雨水腐蚀，久而久之，导致叶片材料脆化折断。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种设计简单、减振效果好、可改变叶片长度和 安全稳定的的风力发电机叶片。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种发电机叶片及其操作方法，包括主叶片、副叶片和叶根，所述主叶片、副叶片 和叶根依次连接，所述副叶片为可拆卸设置，所述主叶片内壁设置有密封夹层，所述密封夹 层内设置有两个以上的隔板，所述主叶片内设置有空腔，所述空腔内设置有腹板，所述腹板 边缘均与密封夹层连接，所述空腔内设置有一条以上的加强筋，所述加强筋贯穿腹板设置， 所述副叶片两端设置有法兰，所述副叶片分别与主叶片和叶根采用法兰连接，所述主叶片 由按重量份数配比的碳纤维20-28份、环氧树脂10-18份、锌5-12份、铜5-10份、硅6-10份、氧 化铁1-3份、聚四氟乙烯12-18份、色母粒1-4份、钙钛矿1-3份、金刚石微粉1-3份、过氧化氢 5-14份、聚苯硫醚3-8份、稀土氧化物3-9份、氨基缩醛酯5-12份、聚丙烯10-18份和热塑性聚 氨酯8-16份组成。
[0008] 进一步的，所述加强筋为中空结构，减轻叶片的重量。
[0009] 进一步的，所述主叶片表面设置有风向传感器，自动感应风的方向并将数据传达 风力发电机，以调节叶片达到最佳位置。
[0010]进一步的，所述主叶片表面设置有太阳能电池板，增加叶片功能，节约能源。
[0011]进一步的，所述主叶片与密封夹层为一体化设置，使叶片的结构更加紧凑和稳固。
[0012] 进一步的，所述腹板设置有一个以上，可根据实际情况设置合适的腹板数量，提高 抵抗非平面内剪切力载荷的能力。
[0013] 进一步的，所述主叶片、副叶片和叶根上均设置有防水膜，避免主叶片、副叶片和 叶根被雨水腐蚀。
[0014] 本发明要解决的另一技术问题是提供一种风力发电机叶片的操作方法，包括以下 步骤：
[0015] 1)将不带副叶片的叶片安装在第一风力发电机上，将带副叶片的叶片安装在第二 风力发电机上；
[0016] 2)选用一个风能充足的地方对两台风力发电机进行测试，测试风力发电机是否正 常运作；
[0017] 3)如无正常运作，则拆卸下叶片，对叶片各部件连接处进行检修，检修完成后重复 步骤1 )，如可正常运作，则继续进行后续步骤；
[0018] 4)将第一风力发电机和第二风力发电机放在风能充足的地方作业24小时，以3小 时为一周期，记录各自周期产电量的数据；
[0019] 5)计算出步骤4)中第一风力发电机平均周期产电量和第二风力发电机平均周期 产电量；
[0020] 6)对比步骤5)中的数据，若第一风力发电机平均周期产电量比第二风力发电机平 均周期产电量高，则叶片无需安装副叶片，反之，则叶片需要安装副叶片。
[0021 ]工作原理:通过在密封夹层上充入粘性流体，从而利用诱发的内嵌粘性流体运动 所产生的惯性力、动能吸收、频率调节和阻尼耗能等多重效应来减弱结构的振动;通过设置 可拆卸的副叶片来改变叶片长度，以适应高风速风场和低风速风场，从而扩大了叶片使用 风区的范围；通过设置加强筋，对比叶片本身的材料，加强筋的力学性能要远远优于叶片材 料，有加强筋作为骨架，叶片的综合强度、韧性和疲劳极限得到大幅提高，在遭受强风的时 候不会弯曲变形或折断，确保风机安全稳定运行;通过设置腹板，用于抵抗非平面内剪切力 载荷。
[0022]本发明的有益效果是:该风力发电机叶片设计简单，原料采用了碳纤维20-28份， 利用碳纤维的导电性能，可有效的避免雷击对叶片的损伤，该原料还采用了环氧树脂10-18 份、锌5-12份、铜5-10份、硅6-10份、氧化铁1-3份、聚四氟乙烯12-18份、色母粒1-4份、钙钛 矿1 - 3份、金刚石微粉1 - 3份、过氧化氢5 -14份、聚苯硫醚3 - 8份、稀土氧化物3 - 9份、氨基缩醛 酯5-12份、聚丙烯10-18份、热塑性聚氨酯8-16份一系列的材料，大大提高了风力发电机叶 片的强度、防腐蚀性、防水性等;通过设置有密封夹层，向密封夹层充入粘性流体，不需要在 整个叶片内部充入粘性流体，因此嵌入流体的重量大为减少;通过设置隔板可以防止充入 的流体全部流向叶片一侧，既充分利用了内嵌粘性流体的减振功能，又避免了充入大量流 体所产生叶片重心变化过大和叶片重量增加过大的弊端;通过设置有可拆卸的副叶片来改 变叶片长度，以适应高风速风场和低风速风场;通过设置腹板，用于抵抗非平面内剪切力载 荷;通过设置有加强筋，叶片的综合强度、韧性和疲劳极限得到大幅提高，在遭受强风的时 候不会弯曲变形或折断，确保风机安全稳定运行。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明一种风力发电机叶片的结构示意图。
[0024] 图2为本发明一种风力发电机叶片主叶片内部的结构示意图。
[0025] 图3为本发明一种风力发电机叶片安装有副叶片的结构示意图。
[0026]图4为本发明一种风力发电机叶片副叶片的结构示意图。
【具体实施方式】 [0027] 实施例一：
[0028]参照图1-图4所示，一种发电机叶片及其操作方法，包括主叶片1、副叶片7和叶根 2,所述主叶片1、副叶片7和叶根2依次连接，所述副叶片7为可拆卸设置，所述主叶片1内壁 设置有密封夹层3,所述密封夹层3内设置有两个以上的隔板8,所述主叶片1内设置有空腔 5，所述空腔5内设置有腹板4，所述腹板4边缘均与密封夹层3连接，所述空腔5内设置有一条 以上的加强筋6,所述加强筋6贯穿腹板4设置，所述副叶片7两端设置有法兰8,所述副叶片7 分别与主叶片1和叶根2采用法兰8连接，所述主叶片1由按重量份数配比的碳纤维20份、环 氧树脂10份、锌5份、铜5份、硅6份、氧化铁1份、聚四氟乙烯12份、色母粒1份、钙钛矿1份、金 刚石微粉1份、过氧化氢5份、聚苯硫醚3份、稀土氧化物3份、氨基缩醛酯5份、聚丙烯10份、热 塑性聚氨酯8份组成。
[0029 ]所述加强筋6为中空结构，减轻叶片的重量。
[0030] 所述主叶片1表面设置有风向传感器(未图示），自动感应风的方向并将数据传达 风力发电机，以调节叶片达到最佳位置。
[0031] 所述主叶片1表面设置有太阳能电池板(未图示），增加叶片功能，节约能源。
[0032] 所述主叶片1与密封夹层3为一体化设置，使叶片的结构更加紧凑和稳固。
[0033] 所述腹板4设置有一个以上，可根据实际情况设置合适的腹板4数量，提高抵抗非 平面内剪切力载荷的能力。
[0034]所述主叶片1、副叶片7和叶根2上均设置有防水膜(未图示），避免主叶片1、副叶片 7和叶根2被雨水腐蚀。
[0035]操作方法：
[0036] 1)将不带副叶片7的叶片安装在第一风力发电机上，将带副叶片7的叶片安装在第 二风力发电机上；
[0037] 2)选用一个风能充足的地方对两台风力发电机进行测试，测试风力发电机是否正 常运作；
[0038] 3)如无正常运作，则拆卸下叶片，对叶片各部件连接处进行检修，检修完成后重复 步骤1 )，如可正常运作，则继续进行后续步骤；
[0039] 4)将第一风力发电机和第二风力发电机放在风能充足的地方作业24小时，以3小 时为一周期，记录各自周期产电量的数据；
[0040] 5)计算出步骤4)中第一风力发电机平均周期产电量和第二风力发电机平均周期 产电量；
[0041] 6)对比步骤5)中的数据，若第一风力发电机平均周期产电量比第二风力发电机平 均周期产电量高，则叶片无需安装副叶片7,反之，则叶片需要安装副叶片7。
[0042] 实施例二：
[0043]参照图1-图4所示，一种发电机叶片及其操作方法，包括主叶片1、副叶片7和叶根 2,所述主叶片1、副叶片7和叶根2依次连接，所述副叶片7为可拆卸设置，所述主叶片1内壁 设置有密封夹层3,所述密封夹层3内设置有两个以上的隔板8,所述主叶片1内设置有空腔 5，所述空腔5内设置有腹板4，所述腹板4边缘均与密封夹层3连接，所述空腔5内设置有一条