一种大型风力发电机组叶片铰接机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种大型风力发电机组叶片铰接机构。
【背景技术】
[0002]采用大型风力发电机组并且将风电大规模输送至电网是风电开发的最重要方式。风能大小受风速的变化影响很大，而风速的变化具有很强的随机性，因此风能是一种非常不稳定的能源。而风力发电机组所发出的电能要输送至电网，就要求风力发电机组要有较为稳定的功率输出，并且输出功率还要受电网调度的制约。风能的随机性与电网接纳风电所要求的功率稳定性相互矛盾，为了平衡这一矛盾，这就对风力发电机组的功率调节能力提出了很高的要求。一方面，当风速较小时，风力机要能尽量捕获更多的风能，获得更高的发电功率以提高收益，另一方面，当风速达到满发及以上风速以后，要求风力机能够通过自身调节，保证功率不过载，维持在满发功率或根据电网要求降低发电功率。
[0003]目前风力机功率调节方式主要包括定桨距风力发电机组的叶片失速调节和变桨距风力发电机组的变桨距角调节。定桨距风力机的主要结构特点是，风轮桨叶与轮毂是固定刚性连接，不能活动，采用失速调节原理，依赖于叶片独特的翼型结构设计，翼型结构复杂，设计和制造困难，功率调节能力弱。变桨距风力发电机组风轮的叶片与轮毂通过轴承连接，需要功率调节时，叶片相对轮毂旋转一个角度，改变了叶片的桨距角，从而改变了叶片捕获风能的能力，从而起到调节风力发电机组输出功率的目的，这种调节方式具有较大的功率调节范围，但是这种风力机轮毂结构复杂，制造维护成本高，可靠性差。
【发明内容】
[0004]为克服上述技术缺点，本发明提出了一种大型风力发电机组叶片铰接机构，可以在较大范围实现风力发电机组的功率调节。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术方案为:
[0006]—种大型风力发电机组叶片铰接机构，包括轮毂I，轮毂I沿周向均布有三个以上的轮毂悬臂3，每个轮毂悬臂3顶端和根部各有一个铰接孔，轮毂悬臂3根部与轮毂I刚性连接在一起，轮毂悬臂3的顶端通过第二销轴4和桨叶9的支撑臂6的顶端铰接孔铰接，支撑臂6底端铰接孔与液压缸8顶端通过第三销轴7铰接，液压缸8底端与轮毂悬臂3根部铰接孔通过第一销轴2铰接，液压缸8、轮毂悬臂3和支撑臂6构成一个三角形连接。
[0007]所述的桨叶9由叶片10和支撑臂6组成，叶片10和支撑臂6刚性的连接在一起，在支撑臂6的两端设有铰接孔。
[0008]所述的液压缸8采用伸缩式液压缸。
[0009]所述的一种大型风力发电机组叶片铰接机构的功率调节方法为:当液压缸8伸缩时，将支撑臂6顶起或拉回，驱动桨叶9绕第二销轴4转动一定角度，实现叶片10绕轮毂悬臂3顶端旋转不同角度的控制，直观上形成桨叶9绕根部的弯折，称为桨叶弯折，所有液压缸8同时动作，即可实现风力机叶片沿轮毂悬臂3顶点旋转相同的角度，形成桨叶弯折控制，使风轮扫风面积伸展或收缩，风轮扫风面积改变以后，风力机捕获风能的能力随之改变，从而达到调节风力机功率的目的。
[0010]本发明有益的效果是:
[0011]1、利于风力机低风速下启动。由于采用了带轮毂悬臂3的轮毂1，在桨叶9长度不变的情况下，相当于增加了风轮直径，风轮扫风面积得到增加，同时由于桨叶9升力中心沿径向外移，使得风轮有了更大的启动力矩，从而使风力机在低风速下更容易启动。
[0012]2、使风力机可以在更高风速区运行。在风速达到风力机满发风速以后，如果风速继续升高，通过液压缸8伸长调节，使桨叶9绕轮毂悬臂3顶端的铰接点旋转一定角度，形成桨叶弯折，减小了风轮扫风面积，同时由于桨叶弯折减弱了风作用在桨叶9上的气动效果，使风轮捕获风能的能力下降，从而保证风力机可以在更高风速下功率稳定而不过载。目前常见的大型风力机切出风速通常为25m/s，而采用本铰接机构及调节方式，风力机切出风速有望达到30m/s以上。
[0013]3、拓展了风力机高风速区功率调节范围。通过调节桨叶弯折角度，可以在较大范围内改变风力机风轮的扫风面积，同时减小力矩，因此，在高风速区，可以在更大的范围内调整风力机的功率，尤其是在风速较大而电网负荷需求比较小的时候，可以实现风力发电机低功率运转，这时风力发电机组带有较大的旋转备用容量运转，对于电网调度和稳定运行非常有利。
[0014]4、提高风力机极端风速下生存能力。在台风等极端风况下，通过风力机桨叶弯折使风轮扫风面收缩至最小，并偏航至扫风面与风向平行的角度，停机保护。本发明可比目前通用的风力机避风方式缩小桨叶受风面积约10%?20%，因而使风力机在极端风况下受力减小，抗风性能有所增强，提高了风力发电机组在极端风况下的生存能力。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例的结构示意图。
[0016]图2是图1中桨叶9的结构示意图。
[0017]图3是图1中带轮毂悬臂3的轮毂I结构示意图。
[0018]图4是当铰接机构动作使叶片转过δ角度时风轮扫风面积由半径为仏变化为R2的示意图。
[0019]图5是风力发电机组功率曲线图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及实施例对本发明进行说明。
[0021]如图1所示，一种大型风力发电机组叶片铰接机构，包括轮毂I，轮毂I沿周向均布有三个轮毂悬臂3，每个轮毂悬臂3顶端和根部各有一个铰接孔，轮毂悬臂3根部与轮毂I刚性连接在一起，轮毂悬臂3的顶端通过第二销轴4和桨叶9的支撑臂6的顶端铰接孔铰接，支撑臂6底端铰接孔与液压缸8顶端通过第三销轴7铰接，液压缸8底端与轮毂悬臂3根部铰接孔通过第一销轴2铰接，液压缸8、轮毂悬臂3和支撑臂6构成一个三角形连接。
[0022]如图2所示，所述的桨叶9由叶片10和支撑臂6组成，叶片10和支撑臂6刚性的连接在一起，叶片10的中轴线11与支撑臂6的中轴线12的