叶片和风力发电机组的制作方法

本公开属于风力发电，尤其涉及一种用于风力发电机组的叶片以及具有该叶片的风力发电机组。

背景技术：

1、风力发电机组在运行过程中主要通过主动控制变桨来降低某些风况下的叶片与机头载荷。当风况发生变化时，机组扭矩也会发生对应变化，通过主控程序中扭矩与变桨角的对应关系，机组通过变桨动作调整叶片桨距角，从而影响到叶片截面运行攻角，改变翼型升力，影响叶片与机组的载荷。

2、叶片主动控制变桨首先需要控制系统基于当前风况进行识别，通过叶片的扭矩变化识别出对应的桨距角，再进行变桨控制。这个过程需要耗费一定的时间，并且依赖于控制程序的准确性；另外从叶根变桨开始到叶片中部和尖部的翼型攻角变化也需要一定的时间，特别是针对大型长柔叶片，角度的变化传递时间更长，控制难度更高。在控制识别以及攻角变化的这段时间里，控制策略的响应始终是滞后的，叶片与机组实际承受了较大的载荷，易发生极限破坏或者较大的疲劳累积损伤，影响叶片与机组运行的安全性。另外对于某些特殊工况，如停机或变桨故障工况，此时变桨系统已经不具备变桨能力，在特殊的风况条件下(如特定来流角度下的几十年一遇的极限风)，叶片与机组只能被动承受较大的载荷，无法做出控制应对。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种具有自适应被动降载能力的叶片以及具有该叶片的风力发电机组。根据本公开的实施例，将叶片的剪心调整为偏向叶片前前缘，位于气动中心的前缘侧，使得气动力额外产生使叶片低头的扭转力矩，使得攻角降低，进而使得叶片受到载荷降低，起到自适应被动降载功能。

2、根据本申请的一方面，提供了一种用于风力发电机组的叶片，所述叶片包括：叶片壳体，具有在所述叶片的弦向方向上相对设置的前缘和后缘；主梁，集成于所述叶片壳体中；腹板，位于所述叶片壳体的内部，并与所述主梁连接；其中，所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧。

3、根据本申请的一方面，所述剪心与所述气动中心的距离为1％-8％弦长。

4、根据本申请的一方面，，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的x％-100％范围内，所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧，所述x％的范围为50％-80％。

5、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的x％-100％范围内，所述主梁的中心朝向所述叶片的前缘侧偏移，使得所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧。

6、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的x％-100％范围内，在所述叶片的翼型截面内，从所述叶片的前缘侧起，所述剪心位于所述叶片的弦长的18％-25％范围内。

7、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根到叶片长度x％的范围内，在所述叶片的翼型截面内，所述叶片的剪心位于所述气动中心的后缘侧。

8、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的y％-100％范围内，所述主梁的后缘侧逐渐向所述主梁的前缘侧倾斜，从而所述主梁的宽度在朝向叶尖方向上逐渐变窄，使得所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧，其中y％大于x％。

9、根据本申请的一方面，所述y％的范围为70％-90％。

10、根据本申请的一方面，所述主梁的朝向叶尖的一端的宽度至少为主梁朝向叶根一端的宽度的80％。

11、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的z％-100％范围内，所述叶片的翼型截面相对于位于其叶根侧的翼型截面向后缘侧偏移，使得所述翼型截面的气动中心位于所述叶片的变桨中心轴的后缘侧，所述z％的范围为40％-80％。

12、根据本申请的一方面，所述叶片的叶尖相对于所述叶片的变桨中心轴向后缘方向偏移的距离小于叶片长度的1.5％。

13、根据本申请的一方面，在从所述叶片的叶根到叶片长度z％的范围内，所述叶片的翼型截面的气动中心位于叶片的变桨中心轴的前缘侧。

14、根据本申请的一方面，在所述叶根区域，翼型的气动中心位于变桨中心的前缘侧，从而在叶根区域形成前掠，在叶尖部分，翼型的气动中心位于变桨中心的后缘侧，从而在叶尖区域形成后掠，所述叶片的叶根区域的最大前掠量是叶尖区域的最大后掠量的10％。

15、根据本申请的另一方面，提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如前所述的叶片。

技术特征：

1.一种用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述叶片包括：

2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述剪心与所述气动中心的距离为1％-8％弦长。

3.根据权利要求2所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的x％-100％范围内，所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧，所述x％的范围为50％-80％。

4.根据权利要求3所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，在从所述叶片的叶根到叶片长度x％的范围内，在所述叶片的翼型截面内，所述叶片的剪心位于所述气动中心的后缘侧。

7.根据权利要求3所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的y％-100％范围内，所述主梁的后缘侧逐渐向所述主梁的前缘侧倾斜，从而所述主梁的宽度在朝向叶尖方向上逐渐变窄，使得所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧，其中y％大于x％。

8.根据权利要求7所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述y％的范围为70％-90％。

9.根据权利要求7所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述主梁的朝向叶尖的一端的宽度至少为主梁朝向叶根一端的宽度的80％。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，在从所述叶片的叶根至叶尖方向叶片长度的z％-100％范围内，所述叶片的翼型截面相对于位于其叶根侧的翼型截面向后缘侧偏移，使得所述翼型截面的气动中心位于所述叶片的变桨中心轴的后缘侧，所述z％的范围为40％-80％。

11.根据权利要求10所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述叶片的叶尖相对于所述叶片的变桨中心轴向后缘方向偏移的距离小于叶片长度的1.5％。

12.根据权利要求10所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，在从所述叶片的叶根到叶片长度z％的范围内，所述叶片的翼型截面的气动中心位于叶片的变桨中心轴的前缘侧。

13.根据权利要求12所述的用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述叶片的叶根区域的最大前掠量是叶尖区域的最大后掠量的10％。

14.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-13中任一项所述的叶片。

技术总结本公开提供了一种叶片和风力发电机组。所述叶片包括：叶片壳体，具有在所述叶片的弦向方向上相对设置的前缘和后缘；主梁，集成于所述叶片壳体中；腹板，位于所述叶片壳体的内部，并与所述主梁连接；其中，所述叶片的翼型截面的剪心位于所述翼型截面的气动中心的前缘侧。根据本公开的实施例，通过将叶片的剪心调整为位于气动中心的前缘侧，使得气动力额外产生使叶片低头的扭转力矩，使得叶片的攻角降低，进而使得叶片受到的载荷降低，从而具有自适应被动降载能力。技术研发人员：袁渊,胡慧峰,克劳斯·布加特受保护的技术使用者：江苏金风科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4