一种风电叶片防雷系统及成型方法与流程

本发明涉及风电设备制造相关，具体为风电叶片防雷系统及成型方法。

背景技术：

1、风电叶片由于自身长度较长，且应用工况中安装高度较高，极易因雷击而导致内部损坏，由于风电叶片的安装维护成本较高，因此需要设计较为可靠的防雷装置。风电叶片自根部到尖端外径尺寸逐渐减小，当遇到雷暴气候时叶片的尖端需要安装特定的防雷接闪器，以将雷电通过内置线缆引入大地。与此同时，叶片的尖端附近也较为容易接引雷电，因此同样需要在叶片尖端附近表面部署一定数量的接闪装置，从而对整个叶片实现较为全面的雷电防护。

2、目前风电叶片尖端的接闪器是在叶片成型制作时固定连接或者一体成型的，由于接闪器具有一定的工作寿命，其表面会因长期工作接引雷电而导致损坏，损坏后的接闪器由于和叶片固定安装基本没有更换维护的可能性。而叶尖附近表面的副接闪器则是在叶片成型完成后，利用机加工钻孔，将副接闪器安装至安装孔中。由于叶片成型之后的其尖端在进行机加工钻孔时非常难以固定，钻孔时叶片的晃动会导致成孔难度较大。同时安装孔在钻取之后的端面也很难以保证光滑，钻孔时的碎屑也可能残留至孔内，这都将导致副接闪器通过安装孔和预留在叶片内的导电块电连接不可靠，最终导致接闪器或者导电块被高温烧坏，导致防雷效果变差。

3、通过检索，目前现有技术中具有相关叶片防雷系统以及成型工艺的技术文献公开。例如公开号为“cn101559652a”名称为“结合避雷导体的风力涡轮机叶片及其制造方法”的发明专利公布文件。公开了一种结合避雷导体的风力涡轮机叶片及其制造方法。在制造风力涡轮机转子叶片的方法中，叶片通过以下步骤形成层状结构：将纤维增强材料和/或芯材的复合材料布置在限定叶片形状的模具中；在布置复合材料之后对该模具抽真空；将液体聚合物引入真空模具浸湿复合材料；在复合材料浸湿之后固化液体聚合物；以及在液体聚合物固化之后去除模具。在用液体聚合物浸湿复合材料之前将至少一个避雷导体结合到复合材料中。在该对比文件公开的技术方案中，避雷导体提前预置到叶片当中，但叶片成型之后仍然需要后续钻孔安装接闪器，因此存在上述未能解决的技术问题。

4、公开号为“cn111734578a”名称为“兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、及叶尖的制造方法”的发明专利公布文件。公开了一种兆瓦级风电叶片及其组装、制造方法、及叶尖的制造方法，属于风电设备技术领域，其中，兆瓦级风电叶片包括：叶片本体，顶端具有用于连接叶尖的安装结构；叶尖，通过所述安装结构可拆卸地连接在所述叶片本体的顶端，所述叶尖全部采用绝缘材料，所述叶尖的厚度在10cm～40cm之间，所述叶尖的顶端采用圆滑过渡；本发明的兆瓦级风电叶片，在叶尖的顶端不设置接闪器，叶尖全部采用绝缘材料，在叶尖的内部不含有任何导电、半导电物质，并且叶尖的顶端设计为圆滑过渡，从而提高叶尖的绝缘强度。该对比文件和上述对比文件类似，其技术方案中的辅助接闪器还是需要后续的钻孔加工连接。

5、因此在本领域内提出一种结构合理、且保证成型后电传导可靠且加工成型简单高效的叶片防雷系统及成型方法具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电叶片防雷系统，包括叶尖接闪器和至少一个副接闪器，所述叶尖接闪器和叶片尖端连接，副接闪器凸出叶片表面，叶尖接闪器和副接闪器通过叶片内部的线缆连接并引入大地，所述副接闪器包括位于叶片内部的导电块以及和导电块连接的接闪帽，所述接闪帽凸出叶片表面。

2、进一步地，所述副接闪器具有凸出的导电耳，所述叶片表面具有通孔，所述导电耳嵌入通孔中，接闪帽和导电耳连接。

3、进一步地，所述接闪帽为一圆形盖且中央连接螺杆，导电耳具有螺纹孔，接闪帽通过螺杆和导电耳连接后接闪帽的圆形盖下表面和导电耳上表面紧密贴合。

4、进一步地，所述导电耳在导电块上为成对设置，叶片上下表面均开设通孔，导电块分别嵌入叶片上下表面的通孔中，一对接闪帽分别和导电耳连接。

5、进一步地，所述副接闪器均分布于靠近叶片尖端10%~20%的长度区域范围内。

6、进一步地，所述接闪帽凸出叶片表面0mm~5mm。

7、进一步地，所述叶尖接闪器包括连接部和接闪部，所述连接部一端和风电叶片叶尖连接并连接有线缆，连接部的另一端和接闪部可拆卸连接，所述连接部一端具有燕尾榫头，接闪部一端具有燕尾槽，所述燕尾槽底部封闭顶部开放，所述燕尾榫头一端为楔形面，在所述燕尾槽中放置楔形顶块并贴合楔形面，连接螺栓贯穿楔形顶块后可通过楔形顶块将燕尾槽和燕尾榫头紧密贴合。

8、还提出一种上述风电叶片防雷系统成型方法，包括如下具体步骤；

9、step1，层铺成型单侧叶片，在叶片合模之前对通孔进行预成型；

10、step2，用防护堵头将导电耳表面封堵后，将导电块粘结于单侧叶片的内表面，令导电耳嵌入所述通孔；

11、step3，将叶片合模成型；

12、step4，叶片成型后，去除防护堵头后将接闪帽和导电耳连接，完成副接闪器的组装；

13、step5，将叶尖接闪器和叶片的尖端连接。

14、进一步地，所述步骤step1中通孔的预成型具体是将每层用于层铺的材料均开设和通孔匹配的孔，各层层铺材料真空灌注后形成通孔。

15、或者，所述步骤step1中通孔的预成型具体是先将完整的层铺材料叠层完成单侧叶片的层铺，真空灌注后再对单侧叶片进行钻孔成型通孔。

16、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

17、1、本发明涉及的风电叶片防雷系统，利用叶尖接闪器和副接闪器的协同作用，可以有效地将叶片尖端附近区域的雷电可靠地接引至大地，防止雷暴时雷电损坏叶片及内部结构。

18、2、本发明涉及的风电叶片防雷系统，叶尖接闪器和副接闪器的结构设计合理，可以方便地进行拆换维护，使得叶片的维护成本降低。

19、3、本发明涉及的风电叶片防雷系统成型方法，使得副接闪器的成型组装简单高效，并且可以保证副接闪器的电传导连接的可靠性。

技术特征：

1.一种风电叶片防雷系统，包括叶尖接闪器（9）和至少一个副接闪器（7），所述叶尖接闪器（9）和叶片尖端连接，副接闪器（7）凸出叶片表面，叶尖接闪器（9）和副接闪器（7）通过叶片内部的线缆连接并引入大地，其特征在于：所述副接闪器（7）包括位于叶片内部的导电块（72）以及和导电块（72）连接的接闪帽（71），所述接闪帽（71）凸出叶片表面。

2.如权利要求1所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述副接闪器（7）具有凸出的导电耳（721），所述叶片表面具有通孔（s1），所述导电耳（721）嵌入通孔（s1）中，接闪帽（71）和导电耳（721）连接。

3.如权利要求2所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述接闪帽（71）为一圆形盖且中央连接螺杆（711），导电耳（721）具有螺纹孔（722），接闪帽（71）通过螺杆（711）和导电耳（721）连接后接闪帽（71）的圆形盖下表面和导电耳（721）上表面紧密贴合。

4.如权利要求3所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述导电耳（721）在导电块（72）上为成对设置，叶片上下表面均开设通孔（s1），导电块（72）分别嵌入叶片上下表面的通孔（s1）中，一对接闪帽（71）分别和导电耳（721）连接。

5.如权利要求4所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述副接闪器（7）均分布于靠近叶片尖端10%~20%的长度区域范围内。

6.如权利要求5所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述接闪帽（71）凸出叶片表面0mm~5mm。

7.如权利要求6所述的风电叶片防雷系统，其特征在于：所述叶尖接闪器（9）包括连接部（2）和接闪部（1），所述连接部（2）一端和风电叶片叶尖连接并连接有线缆，连接部（2）的另一端和接闪部（1）可拆卸连接，所述连接部（2）一端具有燕尾榫头（202），接闪部（1）一端具有燕尾槽（102），所述燕尾槽（102）底部封闭顶部开放，所述燕尾榫头（202）一端为楔形面（203），在所述燕尾槽（102）中放置楔形顶块（5）并贴合楔形面（203），连接螺栓（3）贯穿楔形顶块（5）后可通过楔形顶块（5）将燕尾槽（102）和燕尾榫头（202）紧密贴合。

8.一种如权利要求2~7任意一项所述的风电叶片防雷系统成型方法，其特征在于，包括如下具体步骤；

9.如权利要求8所述的风电叶片防雷系统成型方法，其特征在于，所述步骤step1中通孔（s1）的预成型具体是将每层用于层铺的材料均开设和通孔（s1）匹配的孔，各层层铺材料在真空灌注成型后形成通孔（s1）。

10.如权利要求8所述的风电叶片防雷系统成型方法，其特征在于，所述步骤step1中通孔（s1）的预成型具体是先将完整的层铺材料叠层完成单侧叶片的层铺，真空灌注后再对单侧叶片进行钻孔成型通孔（s1）。

技术总结一种风电叶片防雷系统，包括叶尖接闪器和至少一个副接闪器，所述叶尖接闪器和叶片尖端连接，副接闪器凸出叶片表面，叶尖接闪器和副接闪器通过叶片内部的线缆连接并引入大地，所述副接闪器包括位于叶片内部的导电块以及和导电块连接的接闪帽，所述接闪帽凸出叶片表面。本发明涉及的风电叶片防雷系统，利用叶尖接闪器和副接闪器的协同作用，可以有效地将叶片尖端附近区域的雷电可靠地接引至大地，防止雷暴时雷电损坏叶片及内部结构。叶尖接闪器和副接闪器的结构设计合理，可以方便地进行拆换维护，使得叶片的维护成本降低。本发明涉及的风电叶片防雷系统成型方法，使得副接闪器的成型组装简单高效，并且可以保证副接闪器的电传导连接的可靠性。技术研发人员：任文毅,李小平,路英竹,朱嘉伟,焦黎明,唐定全,黄安民,冯学斌,许双喜,彭超义受保护的技术使用者：株洲时代新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18