一种风电叶片液体阻尼器、预制方法及风电叶片与流程

本发明涉及风力发电叶片阻尼器的，尤其是指一种风电叶片液体阻尼器、预制方法及风电叶片。

背景技术：

1、风力涡轮发电设备的制造技术日新月异，发电设备的单机容量突破了20mw水平，叶片的长度超过百米，风机的轮毂高度也突破150m等等，发电设备的成本价值也越来越大。面对复杂的风资源风况环境，叶片损坏的风险也越来越大。针对风力涡轮机叶片，是一个细长的壳体结构，非常的柔韧，在复杂多变的强烈阵风环境下，振动问题非常突出，尤其在摆振方向的一阶模态的振动，如果不能很好的阻尼抑制，对叶片的疲劳寿命会有严重影响，发生共振时还会出现折断叶片的灾难。

2、现有调谐质量阻尼技术中，有电湍流阻尼器和液体质量阻尼器，电湍流阻尼技术由于其造价高以及寿命和可靠性问题难以达到期望水平，而液体质量阻尼则天生有良好的可靠性属性，因此成为研究看重的方向。现有技术的液体质量阻尼器在桥梁和高层建筑上都有所应用，但在叶片上的应用并不成熟，原因是在建筑中使用的液体质量阻尼的阻尼机制无法在叶片工况下完好应用。比如，cn99811451公开的《带有u形振动阻尼装置的风力涡轮机叶片》，以及cn201610959925公开的《一种用于减弱风力涡轮机叶片边缘振动的圆管液体阻尼器》，其共同的缺陷就是，一方面，因为专利记载的u型和o型液体管的管平面平行于叶片变桨轴线，在叶轮回转时的巨大离心力作用下，管子在离心力方向的深度过大，巨大离心力无法产生液体动压差，其液体阻尼器的阻尼机制因离心力存在而基本失效，因此不能发挥阻尼作用；另一方面，在吊装阶段或停机状态下，叶片在叶轮上的相位位置和叶片姿态是随机的，而在叶片轴线处于水平状态下，u型和o型的阻尼器都将丧失阻尼机制而失效，局限在叶片竖直指向地面姿态时才有相对理想的阻尼效果。这就是说，其阻尼机制是利用晃动液体的动压差调谐阻尼，这些液体阻尼器没有能够根据叶片的工作状态和液体阻尼机制很好的结合，所以，实用性较差。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种风电叶片液体阻尼器，通过细长管液体湍流阻尼机制实现阻尼的高效和免维护，通过蛇管方案营造液体湍流吸收振动能量，有效抑制风电叶片的一阶摆振，实现液体阻尼器寿命期免维护特性要求。

2、本发明的第二目的提供了一种风电叶片液体阻尼器的预制方法。

3、本发明的第三目的提供了一种风电叶片。

4、本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种风电叶片液体阻尼器，包括细长管件和阻尼液；所述细长管件有多个间隔预设的距离分别并列设置于风电叶片的ss内表面和ps内表面，并位于风电叶片的叶尖段，每个细长管件沿风电叶片翼型轮廓线设置，且每个细长管件的两端分别与风电叶片的前缘和后缘连接，每个细长管件的中轴线均与风电叶片的变桨轴相垂直，所述阻尼液以预设的体积填充率填充于细长管件的内部，使得阻尼液约束在细长管件中沿风电叶片翼型轮廓线往复流动，叶片离心力方向始终和阻尼液运动轨迹相垂直。

5、进一步，所述细长管件为蛇形热塑性塑料管。

6、进一步，所述细长管件的截面最大通径小于50mm，所述细长管件的截面为圆形、椭圆或矩形中的一种。

7、进一步，在同一ps内表面或同一ss内表面上的多个细长管件沿风电叶片展向间隔0.1m-1m距离布置，并位于距离风电叶片叶根至少2/3叶片长度位置处。

8、进一步，所述阻尼液为硅油、水或氯化钙饱和水溶液中的一种，所述阻尼液的体积填充率为10％—30％。

9、进一步，所述阻尼液总质量为风电叶片总质量的0.1％—1％。

10、本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种根据上述风电叶片液体阻尼器的预制方法，包括以下步骤：

11、s1、先将塑料管热塑弯曲成为一个蛇形弯管，并在蛇形弯管上开设阻尼液导注阀；

12、s2、手糊玻璃钢方法制造带法兰边的l型截面的阻尼器安装底板，阻尼器安装底板的法兰边和风电叶片安装段的ps型面或ss型面一致，依靠此法兰边实现液体阻尼器和叶片ps蒙皮或ss蒙皮粘接；

13、s3、手糊玻璃钢固定蛇形弯管在阻尼器安装底板上，蛇形弯管的平面垂直于阻尼器安装底板的法兰边，蛇形弯管的一头在叶片前缘位置，另外一头在叶片后缘位置；

14、s4、在使用前撕掉法兰边上脱模布，安装在风电叶片上后加注阻尼液。

15、本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种风电叶片，所述风电叶片内置有上述的风电叶片液体阻尼器。

16、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

17、1、本发明的液体阻尼器，采用高效液体湍流阻尼机制，结构简单、性能可靠，实现了长寿命和免维护；采用垂直于离心力方向的阻尼器中轴线结构和细长结构，实现了叶片在运行和停机工况的任意方位姿态下均有良好的阻尼性能。采用细长管，小液体填充率，长冲程，弯曲增程等技术方案显著提升了阻尼效率；

18、2、本发明的阻尼器免维护，因此可以将阻尼器布置在叶片内部，并尽可能靠近叶尖放置，因此施加的液体质量最小，成本最低，能够有效抑制叶片一阶振动，实现高效阻尼。

技术特征：

1.一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：包括细长管件和阻尼液；所述细长管件有多个间隔预设的距离分别并列设置于风电叶片的ss内表面和ps内表面，并位于风电叶片的叶尖段，每个细长管件沿风电叶片翼型轮廓线设置，且每个细长管件的两端分别与风电叶片的前缘和后缘连接，每个细长管件的中轴线均与风电叶片的变桨轴相垂直，所述阻尼液以预设的体积填充率填充于细长管件的内部，使得阻尼液约束在细长管件中沿风电叶片翼型轮廓线往复流动，叶片离心力方向始终和阻尼液运动轨迹相垂直。

2.根据权利要求1所述的一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：所述细长管件为蛇形热塑性塑料管。

3.根据权利要求1所述的一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：所述细长管件的截面最大通径小于50mm，所述细长管件的截面为圆形、椭圆或矩形中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：在同一ps内表面或同一ss内表面上的多个细长管件沿风电叶片展向间隔0.1m-1m距离布置，并位于距离风电叶片叶根至少2/3叶片长度位置处。

5.根据权利要求1所述的一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：所述阻尼液为硅油、水或氯化钙饱和水溶液中的一种，所述阻尼液的体积填充率为10％—30％。

6.根据权利要求1所述的一种风电叶片液体阻尼器，其特征在于：所述阻尼液总质量为风电叶片总质量的0.1％—1％。

7.一种根据权利要求1-6任意一项所述风电叶片液体阻尼器的预制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.一种风电叶片，其特征在于，所述风电叶片内置有权利要求1至6任意一项所述的风电叶片液体阻尼器。

技术总结
本发明公开了一种风电叶片液体阻尼器、预制方法及风电叶片，该液体阻尼器包括细长管件和阻尼液；所述细长管件有多个间隔预设的距离分别并列设置于风电叶片的SS内表面和PS内表面，并位于风电叶尖处，每个细长管件沿风电叶片翼型轮廓线设置，且每个细长管件的两端分别与风电叶片的前缘和后缘连接，每个细长管件的中轴线均与风电叶片的变桨轴相垂直，所述阻尼液以预设的体积填充率填充于细长管件的内部，使得阻尼液约束在细长管件中沿风电叶片翼型轮廓线往复流动，叶片离心力方向始终和阻尼液运动轨迹相垂直；本发明通过弯曲细长管件营造液体湍流吸收振动能量，能够有效抑制风电叶片的一阶摆振，实现液体阻尼器在寿命期内免维护的特性要求。

技术研发人员：张长增,李秀海,顾育慧,李军向,胡占江,杨海江,潘智丹
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12