风电叶片及风电机组

技术领域

本发明涉及风电设备技术领域，具体为一种风电叶片及风电机组。

背景技术

风电叶片是风力发电机外部迎接风能、并将其转换成机械能的重要转子部件，侵蚀风力发电机的冻雨、霜、雪等气候环境对风轮上的叶片影响最大，极易导致叶片的迎风部位、前缘处表面结冰，随着叶片表面冰层的增厚，对叶片的受风能力造成影响，进而降低叶片的空气力学性能，影响机组的发电效率、甚至会迫使风力发电机停机；久而久之，会增加风力发电机的机械磨损，影响风力发电机的安全运行和使用寿命。

现有技术中，公开号为“CN112065652B”的一种风电叶片及风电机组，包括用于监控或获取叶片振动信号的检测机构、至少一个用于调节质量分布的主动控制机构，以及接收叶片振动信号并控制所述主动控制结构的机组控制系统，所述主动控制机构包括配重件和驱动所述配重件移动的控制组件。基于叶片的振动信号由机组控制系统主动控制配重件移动至合适的位置，在叶片运行的过程中，能够根据叶片振动信号改变局部质量分布，控制叶片运行过程中的动态发电性能和载荷，从而实现智能控制，并且在通过调整后，能够使得机组和叶片振动信号保持在预定的较低水平，使得风电机组系统处于稳定的状态。

但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：1、上述风电叶片中虽然具有配重结构，但是其功能较为单一，配重结构本身也增加了风电叶片本体的重量，因此功过相抵，其增益效果不明显；2、在雨雪天气时，风电叶片表面非常容易附着冰层，若不及时清理的话，不仅会造成发电量下降，还会对风电叶片造成损坏，使其需要频繁检修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电叶片及风电机组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风电叶片，包括叶片主体，所述叶片主体为中空型，其内部间隔固定设置有多个固定块，且相邻的所述固定块之间均独立设置有弹性外封垫；

所述叶片主体的内腔中设置有驱动装置，所述驱动装置能够驱动配重箱移动和升降，所述配重箱的内部设置有加热块，所述配重箱上分别连通设置有排气管和进气管，所述排气管上设置有循环泵；

位于固定块外侧的所述叶片主体中内嵌设置有弹性垫层，所述弹性垫层和固定块之间设置有中空部，所述固定块上开设有进气通道和排气通道，所述进气通道和中空部之间通过连通气孔相连通，所述进气通道中设置有第一泄压阀，所述固定块中铰接设置有旋转杆，所述旋转杆的两端分别延伸至进气通道和中空部，位于进气通道的所述旋转杆上固定设置有多个叶片，位于中空部的所述旋转杆上固定设置有延伸板，所述延伸板上固定设置有安装杆，所述安装杆上固定设置有推动球，且所述推动球和弹性垫层活动接触，所述进气通道中设置有第二泄压阀；

所述弹性外封垫中内嵌设置有多个弹性拨片，且所述弹性外封垫的内腔中设置有多个撞击球。

优选的，所述驱动装置包括旋转电机，所述旋转电机的输出端固定设置有丝杆，所述丝杆上活动设置有螺母，所述螺母上固定设置有安装板，所述安装板上固定设置有气缸，所述气缸的活塞轴上固定设置有配重箱。

优选的，所述丝杆远离旋转电机的一端设置在轴承座中，且所述轴承座固定设置在叶片主体的内腔中。

优选的，所述加热块的上方和配重箱的内顶壁之间连接设置有隔离板，所述加热块的下方和配重箱的内底壁之间连接设置有垫高板。

优选的，所述固定块中内嵌设置有圆环轴承，且所述旋转杆贯穿设置在圆环轴承中。

优选的，所述固定块的外侧固定设置有拦截网，且所述拦截网能够覆盖进气通道和排气通道的出口端。

一种风电机组，包括上述所述的风电叶片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在叶片主体的内部设置有配重箱，且配重箱的位置可以灵活调节，因此能够主动改变叶片内部的质量分布，控制叶片运行过程中的动态发电性能和载荷，从而实现智能控制，并且在通过调整后，能够使得机组和叶片振动信号保持在预定的较低水平，使得风电机组系统处于稳定的状态；

2、本发明的配重箱内部还设置有加热块，当外面环境中出现风雪时，可以启动加热块，加热块本身才是配重结构的主要重力件，可以避免单纯的配重导致负载增加、增益功过相抵的问题；

3、本发明将叶片主体的分成多个独立部分，可以分别对不同的区域，进行不同程度的加热破冰，并且能够在加热破冰的过程中使得叶片主体的表面发生振动，该设置既可以使得叶片主体表面的整体冰层进行分块裂解，避免大块冰层砸伤人员和设备，又可以针对叶根处等冰层较厚的部位进行重点加热，使得加热的目的性更强，使用效果更好。

本发明提供了风电叶片及风电机组，能够在实现主动配重以改变质量分布的同时，又可以对叶片进行分区加热，使得叶片可以保持在较好的运行状态，进而维持发电机组较高的发电量。

附图说明

图1为本发明的整体结构的半剖面示意图；

图2为本发明的图1中的A处放大图；

图3为本发明的图1中的B处放大图。

图中：1叶片主体、2固定块、201进气通道、202排气通道、203连通气孔、3弹性外封垫、4旋转电机、5丝杆、6轴承座、7螺母、8安装板、9气缸、10配重箱、11加热块、12隔离板、13垫高板、14排气管、15进气管、16循环泵、17弹性垫层、18中空部、19第一泄压阀、21旋转杆、22叶片、23圆环轴承、24延伸板、25安装杆、26推动球、27第二泄压阀、28拦截网、29弹性拨片、30撞击球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：

实施例一：

一种风电叶片，包括叶片主体1，叶片主体1为中空型，其内部间隔固定设置有多个固定块2，且相邻的固定块2之间均独立设置有弹性外封垫3，弹性外封垫3具有良好的伸缩弹性，且和两侧的固定块2之间围成独立的储气腔体，彼此之间互不连通，由此，可以对叶片主体1的不同位置进行独立加热，进而灵活改变局部的加热程度和加热时间，可以实现重点破冰。

叶片主体1的内腔中设置有驱动装置，驱动装置能够驱动配重箱10移动和升降，配重箱10的内部设置有加热块11，加热块11的重量要大于配重箱10，因此，加热块11才是主要的配重件，在不需要加热时，配重箱10及其内部的加热块11整体作为配重结构，可以改变叶片主体1内部的重量分布，控制叶片主体1运行过程中的动态发电性能和载荷，从而实现智能控制，并且在通过调整后，能够使得机组和叶片主体1的振动信号保持在预定的较低水平，使得风电机组系统处于稳定的状态，此外，若是在雨雪天气时，加热块11可以开启，进而作为加热装置使用，能够对叶片主体1进行加热破冰，避免单纯增加负载而导致功过相抵的情况，配重箱10上分别连通设置有排气管14和进气管15，排气管14上设置有循环泵16。

位于固定块2外侧的叶片主体1中内嵌设置有弹性垫层17，弹性垫层17也具有一定的伸缩弹性，其表面能够发生形变，弹性垫层17和固定块2之间设置有中空部18，固定块2上开设有进气通道201和排气通道202，上述的排气管14能够插入至进气通道201，进气管15能够插入至排气通道202，且排气管14的外径和进气通道201的内径相等，进气管15的外径和排气通道202的内径相等，使得二者的连接处不会发生气体泄漏，进气通道201和中空部18之间通过连通气孔203相连通，此处的连通气孔203同样开设在固定块2中，进气通道201中设置有第一泄压阀19，固定块2中铰接设置有旋转杆21，旋转杆21的两端分别延伸至进气通道201和中空部18，位于进气通道201的旋转杆21上固定设置有多个叶片22，当进气通道201中出现气体流动时，气体会带动叶片22转动，进而使得旋转杆21发生转动，位于中空部18的旋转杆21上固定设置有延伸板24，延伸板24上固定设置有安装杆25，安装杆25上固定设置有推动球26，且推动球26和弹性垫层17活动接触，当旋转杆21发生转动时，旋转杆21会通过延伸板24、安装杆25带动推动球26绕圈转动，进而使得弹性垫层17的表面发生弹性形变，促使叶片主体1表面的冰层破裂，进气通道201中设置有第二泄压阀27，第一泄压阀19和第二泄压阀27均会在气体压力增大时自动打开、在气体压力减小时自动关闭，进而避免弹性外封垫3和两侧的固定块2之间围成独立的储气腔体中的气体发生自泄漏。

弹性外封垫3中内嵌设置有多个弹性拨片29，且弹性外封垫3的内腔中设置有多个撞击球30，当进气通道201中吹出气体时，气流会吹动撞击球30，使得撞击球30撞击到弹性拨片29，导致弹性拨片29发生振动，并将振动传导至叶片主体1，进一步促进叶片主体1表面附着的冰层发生裂解。

实施例二：

一种风电叶片，包括叶片主体1，叶片主体1为中空型，其内部间隔固定设置有多个固定块2，且相邻的固定块2之间均独立设置有弹性外封垫3，弹性外封垫3具有良好的伸缩弹性，且和两侧的固定块2之间围成独立的储气腔体，彼此之间互不连通，由此，可以对叶片主体1的不同位置进行独立加热，进而灵活改变局部的加热程度和加热时间，可以实现重点破冰。

叶片主体1的内腔中设置有驱动装置，驱动装置能够驱动配重箱10移动和升降，配重箱10的内部设置有加热块11，加热块11的重量要大于配重箱10，因此，加热块11才是主要的配重件，在不需要加热时，配重箱10及其内部的加热块11整体作为配重结构，可以改变叶片主体1内部的重量分布，控制叶片主体1运行过程中的动态发电性能和载荷，从而实现智能控制，并且在通过调整后，能够使得机组和叶片主体1的振动信号保持在预定的较低水平，使得风电机组系统处于稳定的状态，此外，若是在雨雪天气时，加热块11可以开启，进而作为加热装置使用，能够对叶片主体1进行加热破冰，避免单纯增加负载而导致功过相抵的情况，加热块11的上方和配重箱10的内顶壁之间连接设置有隔离板12，隔离板12的设置可以将配重箱10内部的空间进行分隔，使得从排气管14进入到配重箱10内部的气体需要环绕一圈后才能从进气管15中流出，进而延长气体和加热块11的接触时间与接触路线，使得气体可以被更有效地加热，加热块11的下方和配重箱10的内底壁之间连接设置有垫高板13，垫高板13的设置使得加热块11的底部也能够和被加热气体相接触，进而提高加热效果，此处的垫高板13并非阻断式设置，因此气体仍然能够绕过各个垫高板13，最终顺利地流出，配重箱10上分别连通设置有排气管14和进气管15，排气管14上设置有循环泵16。

位于固定块2外侧的叶片主体1中内嵌设置有弹性垫层17，弹性垫层17也具有一定的伸缩弹性，其表面能够发生形变，弹性垫层17和固定块2之间设置有中空部18，固定块2上开设有进气通道201和排气通道202，上述的排气管14能够插入至进气通道201，进气管15能够插入至排气通道202，且排气管14的外径和进气通道201的内径相等，进气管15的外径和排气通道202的内径相等，使得二者的连接处不会发生气体泄漏，进气通道201和中空部18之间通过连通气孔203相连通，此处的连通气孔203同样开设在固定块2中，进气通道201中设置有第一泄压阀19，

固定块2中铰接设置有旋转杆21，旋转杆21的两端分别延伸至进气通道201和中空部18，固定块2中内嵌设置有圆环轴承23，且旋转杆21贯穿设置在圆环轴承23中，圆环轴承23的设置使得旋转杆21可以稳定、顺畅地发生转动，不会发生卡滞，位于进气通道201的旋转杆21上固定设置有多个叶片22，当进气通道201中出现气体流动时，气体会带动叶片22转动，进而使得旋转杆21发生转动，位于中空部18的旋转杆21上固定设置有延伸板24，延伸板24上固定设置有安装杆25，安装杆25上固定设置有推动球26，且推动球26和弹性垫层17活动接触，当旋转杆21发生转动时，旋转杆21会通过延伸板24、安装杆25带动推动球26绕圈转动，进而使得弹性垫层17的表面发生弹性形变，促使叶片主体1表面的冰层破裂，进气通道201中设置有第二泄压阀27，第一泄压阀19和第二泄压阀27均会在气体压力增大时自动打开、在气体压力减小时自动关闭，进而避免弹性外封垫3和两侧的固定块2之间围成独立的储气腔体中的气体发生自泄漏，固定块2的外侧固定设置有拦截网28，且拦截网28能够覆盖进气通道201和排气通道202的出口端，拦截网28的设置可以避免撞击球30被吸入至进气通道201或排气通道202的内部，进而避免发生堵塞。

弹性外封垫3中内嵌设置有多个弹性拨片29，且弹性外封垫3的内腔中设置有多个撞击球30，当进气通道201中吹出气体时，气流会吹动撞击球30，使得撞击球30撞击到弹性拨片29，导致弹性拨片29发生振动，并将振动传导至叶片主体1，进一步促进叶片主体1表面附着的冰层发生裂解。

实施例三：

本实施例在上述实施例一、实施例二的基础上，对驱动装置的具体结构进行了进一步的公开和限定，具体地：驱动装置包括旋转电机4，旋转电机4的输出端固定设置有丝杆5，丝杆5远离旋转电机4的一端设置在轴承座6中，且轴承座6固定设置在叶片主体1的内腔中，因此，当旋转电机4启动后，其能够带动丝杆5发生顺畅地旋转，丝杆5上活动设置有螺母7，当丝杆5发生原地旋转时，螺母7会沿着丝杆5发生移动，螺母7上固定设置有安装板8，安装板8上固定设置有气缸9，气缸9的活塞轴上固定设置有配重箱10，由此，螺母7带动安装板8移动，安装板8又带动配重箱10移动，使得配重箱10可以发生水平的位置改变，而气缸9启动时可以升降，进而带动配重箱10实现高度位置的改变，二者相互结合，调节范围更广。

一种风电机组，包括上述的风电叶片。

工作原理：

在使用时，若需要调整叶片主体1的内部质量分布，则可以将配重箱10及其内部的加热块11整体作为配重结构使用，此时，可以启动旋转电机4，旋转电机4带动丝杆5旋转，使得螺母7沿着丝杆5移动，螺母7又通过安装板8、气缸9带动配重箱10移动，进而改变配重箱10在水平方向上的位置；此外，还能够启动气缸9，使得气缸9带动配重箱10升降，进而改变配重箱10在垂直方向上的位置，二者相结合，使得配重结构的位置调节更加全面，由此，能够实现更加广泛的配重位置调整，调节操作更加灵活，能够控制叶片运行过程中的动态发电性能和载荷，从而实现智能控制，并且在通过调整后，能够使得机组和叶片主体1的振动信号保持在预定的较低水平，使得风电机组系统处于稳定的状态。

除了上述的作为配重结构使用之外，在雨雪天气时，也可以灵活调整配重箱10的位置，直至将配重箱10上的排气管14插入至对应的进气通道201中、进气管15插入至对应的排气通道202中，然后，打开加热块11的开关，再打开循环泵16，使得配重箱10内部加热后的气体通过排气管14进入到进气通道201中，其中的第一泄压阀19在气体压力超过预定值时自动打开，使得热气体进入到弹性外封垫3和两侧的固定块2之间围成独立的储气腔体内，这些气体能够吹动撞击球30，使得撞击球30撞击到弹性拨片29，导致弹性拨片29发生振动，并将振动传导至叶片主体1，促进叶片主体1表面附着的冰层发生裂解，而多余的气体又会导致第二泄压阀27因为压力过大而打开，此时的多余气体则通过排气通道202回流至进气管15，最后再进入到配重箱10的内部，进而再次加热，由此，实现加热的循环；除此之外，进气通道201中的热气流还会通过连通气孔203进入到中空部18，使得弹性垫层17被加热，促进弹性垫层17表面附着的冰层裂解，而且，进气通道201中的流动气流还会吹动叶片22，叶片22则带动旋转杆21转动，使得旋转杆21通过延伸板24、安装杆25带动推动球26绕圈转动，进而使得弹性垫层17的表面发生弹性形变，进一步促使弹性垫层17表面的冰层破裂，由此，可以分别对不同的区域，进而不同程度的加热破冰，并且能够在加热破冰的过程中使得叶片主体1的表面发生振动，该设置既可以使得叶片主体1表面的整体冰层进行分块裂解，避免大块冰层砸伤人员和设备，又可以针对叶根处等冰层较厚的部位进行重点加热，使得加热的目的性更强，使用效果更好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。