一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的制作方法

本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，属于风力发电领域。

背景技术：

70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的地区。

在风力发电领域中风电的间歇性和不稳定性在并入电网后会冲击电网，令电能质量恶化。为了让风电能达到入网条件，使入网的电力尽量稳定，电网运营商需增加额外的调峰设备，而这会提高企业的投资成本。风机叶片面积越大，风轮实度越高，风轮尖速比越小，风机全效率越低。若能直接改变风机叶片的面积，在风速增高时增大叶片面积降低风机全效率，在风速降低时减小叶片面积增大风机全效率，也可以在变风速条件下保证风力发电机输出功率的稳定性。因此一种带有可移动叶片扇面的风机叶片成为本领域的迫切需求之一。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，能够调节风机叶片的面积，改变风轮实度，从而根据风速变化适当改变叶片面积的大小。提高风机功率的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，其特征在于：包括电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、叶片实心顶部3、电动液压推杆c4、电动液压推杆d5、控制系统6、风速测量仪7、可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11、空心主体叶片12、叶片实心根部13、工字钢柱14、圆形钢柱a15、圆形钢柱b16、圆形钢柱c17、圆形钢柱d18、空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21、空心主体叶片非闭合框架a22、空心主体叶片非闭合框架b23；空心主体叶片闭合框架a19包括：空心主体叶片闭合框架部件a191，空心主体叶片闭合框架部件b192，空心主体叶片闭合框架部件c193；空心主体叶片闭合框架b20包括：空心主体叶片闭合框架部件d201，空心主体叶片闭合框架部件e202；空心主体叶片闭合框架c21包括：空心主体叶片闭合框架部件f211，空心主体叶片闭合框架部件g212，空心主体叶片闭合框架部件h213；空心主体叶片非闭合框架a22包括：空心主体叶片非闭合框架部件a221，空心主体叶片非闭合框架部件b222，空心主体叶片非闭合框架部件c223，空心主体叶片非闭合框架部件d224，空心主体叶片非闭合框架部件e225，空心主体叶片非闭合框架部件f226；空心主体叶片非闭合框架b23包括：空心主体叶片非闭合框架部件g231，空心主体叶片非闭合框架部件h232，空心主体叶片非闭合框架部件i233，空心主体叶片非闭合框架部件j234，空心主体叶片非闭合框架部件k235，空心主体叶片非闭合框架部件l236。

所述可移动叶片扇面a8位于风机叶片前缘，自前缘叶片根部九分之一处起，长度为叶片前缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一，圆形钢柱a15两端分别焊接可移动叶片扇面a8的两侧叶面，圆形钢柱a15中心部位与电动液压推杆a1焊接；可移动叶片扇面b9位于风机叶片后缘，自后缘叶片根部九分之一处，长度为叶片后缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一，圆形钢柱b16两端分别焊接可移动叶片扇面b9的两侧叶面，圆形钢柱b16中心部位与电动液压推杆b2焊接；可移动叶片扇面c10位于风机叶片前缘，自前缘叶片根部九分之五处，长度为叶片前缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一，圆形钢柱c17两端分别焊接可移动叶片扇面c10的两侧叶面，圆形钢柱c17中心部位与电动液压推杆c4焊接；可移动叶片扇面d11位于风机叶片后缘，自后缘叶片根部九分之五处，长度为叶片后缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一，圆形钢柱d18两端分别焊接可移动叶片扇面d11的两侧叶面，圆形钢柱d18中心部位与电动液压推杆d5焊接。

所述可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11与空心主体叶片12不接触；可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面c10存在间隔，间隔长度为前缘叶片长度的九分之一；可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面d11也存在间隔，间隔长度为后缘叶片长度的九分之一；前缘叶片和后缘叶片长度相同，可移动叶片扇面a8与可移动叶片扇面c10之间的间隔和可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面d11之间的间隔长度相等。

所述电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4、电动液压推杆d5结构相同，分为固定端和可移动推杆，固定端指电动机、油泵、推杆控制装置，可移动推杆指电动液压推杆的推杆；电动液压推杆a1固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之一处，电动液压推杆a1的可移动推杆与圆形钢柱a15焊接，电动液压推杆a1的固定端与工字钢柱14焊接固定；电动液压推杆b2固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之一处，电动液压推杆b2的可移动推杆与圆形钢柱b16焊接，电动液压推杆b2的固定端与工字钢柱14焊接固定，电动液压推杆a1与电动液压推杆b2位于一条直线上；电动液压推杆c4固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之三处，电动液压推杆c4的可移动推杆与圆形钢柱c17焊接，电动液压推杆c4的固定端与工字钢柱14焊接固定；电动液压推杆d5固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之三处，电动液压推杆d5的可移动推杆与圆形钢柱d18焊接，电动液压推杆d5的固定端与工字钢柱14焊接固定，电动液压推杆c4与电动液压推杆d5位于一条直线上。

风速测量仪7与控制系统6连接，将风速测量仪7测量的风速信号输入控制系统6，控制系统6根据输入信号控制电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4和电动液压推杆d5。

控制系统6分别与电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4和电动液压推杆d5直接连接，可以分别发出指令，分2级调节风机叶片的有效迎风面积；当风速大于20米/秒时，风机叶片正常工作；当风速减小至20米/秒时，若风速继续减小但大于15米/秒，为了维持风机功率不变，控制可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10随着风速的减小而收缩，减小叶片面积，减小风轮实度，增大风轮尖速比，提高风机全效率，进行1级收缩调节，当风速达到15米/秒时，可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10完全收缩，1级收缩调节结束；当风速小于15米/秒时，若风速继续减小但大于10米/秒，在维持可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10保持收缩位置不变的同时，继续控制可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面a8随着风速的减小而收缩来维持风机功率，进行2级收缩调节，当风速达到10米/秒时，可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面a8完全收缩，2级收缩调节结束；当风速小于10米/秒时，维持可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11收缩状态，风机正常工作；1级和2级收缩调节增加了风力发电机对环境风速变化的适应性，在风速变化时，可以维持风机功率稳定；当风速增大到10米/秒时，若风速继续增大但小于15米/秒，在维持可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11收缩状态的同时，控制可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9随着风速的增大而伸出，来维持风机功率，直到风速增大到15米/秒，可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9恢复到原来的位置；当风速增大到15米/秒时，若风速继续增大但小于20米/秒，在维持可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9保持恢复原状的同时，控制可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11随着风速的增大而伸出，来维持风机功率，当风速增大到20米/秒时，可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11恢复原来的位置。

所述工字钢柱14的一端与叶片实心根部13焊接，另一端与叶片实心顶部3焊接；同时工字钢柱14是贯穿空心主体叶片12的框架部件，空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21、空心主体叶片非闭合框架a22和空心主体叶片非闭合框架b23的所有部件通过与工字钢柱14焊接固定在一起。

空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21、空心主体叶片非闭合框架a22和空心主体叶片非闭合框架b23的所有部件焊接在工字钢柱14上，构成空心主体叶片框架，在框架表面蒙上铁皮后构成空心主体叶片12。

本发明的有益效果是：

本发明是一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，常规风机叶片，叶片的形状和面积在铸造时已经确定，在风速改变时无法按需调整叶片面积大小，造成风机功率受环境风速影响，波动较大，一般适应风速范围为3-20米/秒；相较于常规的风机叶片无法根据实时风速大小改变叶片面积的缺点，本发明增加了4个可伸缩的叶片扇面，通过叶片扇面伸缩，有效改变风机叶片面积；通过风速测量仪7测量实时风速，输入控制系统6中，当风速减小时，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11逐渐收缩来维持风机功率；风速增大时，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11逐渐伸出至恢复原状为止，通过调节特定叶片扇面进行伸缩，从而改变风机叶片面积，提高风机功率稳定性，这种结构大大增加了风力发电机的灵活性，让风力发电机的发电量可以根据环境风速调节，提升风力发电机的发电功率稳定性，方便风电入网，增强风电利用率。

附图说明

图1为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的叶片扇面未收缩时的内部二维视图；

图2为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的叶片扇面未收缩时的表面二维视图；

图3为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的1级收缩调节时的内部二维视图；

图4为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的1级收缩调节时的表面二维视图；

图5为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的2级收缩调节时的内部二维视图；

图6为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的2级收缩调节时的表面二维视图；

图7为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的可移动叶片扇面a8与可移动叶片扇面b9未收缩时截面图；

图8为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的可移动叶片扇面a8与可移动叶片扇面b9完全收缩时截面图；

图9为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的前缘可移动叶片扇面与电动液压推杆装配图；

图10为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的后缘可移动叶片扇面与电动液压推杆装配图。

图11为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的空心主体叶片闭合框架部件a191。

图12为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的空心主体叶片非闭合框架部件a221。

图13为本发明一种带有可移动叶片扇面的风机叶片的空心主体叶片框架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明为一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，包括电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、叶片实心顶部3、电动液压推杆c4、电动液压推杆d5、控制系统6、风速测量仪7、可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11、空心主体叶片12、叶片实心根部13、工字钢柱14、圆形钢柱a15、圆形钢柱b16、圆形钢柱c17、圆形钢柱d18、空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21、空心主体叶片非闭合框架a22、空心主体叶片非闭合框架b23；空心主体叶片闭合框架a19包括：空心主体叶片闭合框架部件a191，空心主体叶片闭合框架部件b192，空心主体叶片闭合框架部件c193；空心主体叶片闭合框架b20包括：空心主体叶片闭合框架部件d201，空心主体叶片闭合框架部件e202；空心主体叶片闭合框架c21包括：空心主体叶片闭合框架部件f211，空心主体叶片闭合框架部件g212，空心主体叶片闭合框架部件h213；空心主体叶片非闭合框架a22包括：空心主体叶片非闭合框架部件a221，空心主体叶片非闭合框架部件b222，空心主体叶片非闭合框架部件c223，空心主体叶片非闭合框架部件d224，空心主体叶片非闭合框架部件e225，空心主体叶片非闭合框架部件f226；空心主体叶片非闭合框架b23包括：空心主体叶片非闭合框架部件g231，空心主体叶片非闭合框架部件h232，空心主体叶片非闭合框架部件i233，空心主体叶片非闭合框架部件j234，空心主体叶片非闭合框架部件k235，空心主体叶片非闭合框架部件l236。

作为本发明的优选实施方式，如图1所示，可移动叶片扇面a8位于风机叶片前缘，自前缘叶片根部九分之一处起，长度为叶片前缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一；可移动叶片扇面b9位于风机叶片后缘，自后缘叶片根部九分之一处，长度为叶片后缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一；可移动叶片扇面c10位于风机叶片前缘，自前缘叶片根部九分之五处，长度为叶片前缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一；可移动叶片扇面d11位于风机叶片后缘，自后缘叶片根部九分之五处，长度为叶片后缘长度的三分之一，宽度为叶片实心根部13叶根宽度的四分之一。

如图1所示，电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4、电动液压推杆d5结构相同，分为固定端和可移动推杆，固定端指电动机、油泵、推杆控制装置，可移动推杆指电动液压推杆的推杆；电动液压推杆a1固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之一处，电动液压推杆a1的可移动推杆与圆形钢柱a15焊接，电动液压推杆a1的固定端与工字钢柱14焊接固定；电动液压推杆b2固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之一处，电动液压推杆b2的可移动推杆与圆形钢柱b16焊接，电动液压推杆b2的固定端与工字钢柱14焊接固定，电动液压推杆a1与电动液压推杆b2位于一条直线上；电动液压推杆c4固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之三处，电动液压推杆c4的可移动推杆与圆形钢柱c17焊接，电动液压推杆c4的固定端与工字钢柱14焊接固定；电动液压推杆d5固定于空心主体叶片12内部自主体叶片根部四分之三处，电动液压推杆d5的可移动推杆与圆形钢柱d18焊接，电动液压推杆d5的固定端与工字钢柱14焊接固定，电动液压推杆c4与电动液压推杆d5位于一条直线上；工字钢柱14的一端与叶片实心根部13焊接，另一端与叶片实心顶部3焊接；风速测量仪7与控制系统6连接，将测量的风速信号输入控制系统6中，控制系统6根据输入信号控制电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4和电动液压推杆d5。

如图1，2所示，可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面c10存在间隔，间隔长度为前缘叶片长度的九分之一，可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面d11也存在间隔，间隔长度为后缘叶片长度的九分之一；前缘叶片和后缘叶片长度相同，可移动叶片扇面a8与可移动叶片扇面c10之间的间隔和可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面d11之间的间隔长度相等。

控制系统6分别与电动液压推杆a1、电动液压推杆b2、电动液压推杆c4和电动液压推杆d5连接，可以分别发出指令，分2级调节风机叶片的有效迎风面积；当风速大于20米/秒时，风机叶片正常工作；当风速减小至20米/秒时，若风速继续减小但大于15米/秒，为了维持风机功率不变，控制可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10随着风速的减小而收缩，减小叶片面积，减小风轮实度，增大风轮尖速比，提高风机全效率，进行1级收缩调节，当风速达到15米/秒时，可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10完全收缩，1级收缩调节结束；当风速小于15米/秒时，若风速继续减小但大于10米/秒，在维持可移动叶片扇面d11和可移动叶片扇面c10保持收缩位置不变的同时，继续控制可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面a8随着风速的减小而收缩来维持风机功率，进行2级收缩调节，当风速达到10米/秒时，可移动叶片扇面b9和可移动叶片扇面a8完全收缩，2级收缩调节结束；当风速小于10米/秒时，维持可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11收缩状态，风机正常工作；1级和2级收缩调节增加了风力发电机对环境风速变化的适应性，在风速变化时，可以维持风机功率稳定；当风速增大到10米/秒时，若风速继续增大但小于15米/秒，在维持可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11收缩状态的同时，控制可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9随着风速的增大而伸出，来维持风机功率，直到风速增大到15米/秒，可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9恢复到原来的位置；当风速增大到15米/秒时，若风速继续增大但小于20米/秒，在维持可移动叶片扇面a8和可移动叶片扇面b9保持恢复原状的同时，控制可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11随着风速的增大而伸出，来维持风机功率，当风速增大到20米/秒时，可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11恢复原来的位置。

如图3，4所示，当风速达到20米/秒，控制系统6发出控制指令时，控制电动液压推杆c4和电动液压推杆d5进行收缩运动，带动可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11收缩，减小风机叶片的有效迎风面积，当风速达到15米/秒时完全收缩，进行1级收缩调节。

如图5，6所示，当风速达到15米/秒，控制系统6发出控制指令时，电动液压推杆c4和电动液压推杆d5不动作，可移动叶片扇面c10和可移动叶片扇面d11维持收缩状态，控制电动液压推杆a1和电动液压推杆b2进行收缩运动，带动可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9收缩，当风速达到10米/秒时完全收缩，进行2级收缩调节。

如图7所示，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11与空心主体叶片12不接触。

如图8所示，收缩过程中，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9收缩进空心主体叶片12内部；可移动叶片扇面c10与可移动叶片扇面d11收缩结构类似。

如图9所示，圆形钢柱a15两端分别焊接可移动叶片扇面a8两侧叶面，圆形钢柱a15中心部位与电动液压推杆a1焊接；可移动叶片扇面c10结构与可移动叶片扇面a8类似，圆形钢柱c17两端分别焊接可移动叶片扇面c10两侧叶面，圆形钢柱c17中心部位与电动液压推杆c4焊接。

如图10所示，圆形钢柱b16两端分别焊接可移动叶片扇面b9两侧叶面，圆形钢柱b16中心部位与电动液压推杆b2焊接；可移动叶片扇面d11与可移动叶片扇面b9结构类似，圆形钢柱d18两端分别焊接可移动叶片扇面d11两侧叶面，圆形钢柱d18中心部位与电动液压推杆d5焊接。

如图11所示，空心主体叶片闭合框架部件a191是整体闭合框架，中间有两根钢柱支撑，两根钢柱支撑与工字钢住14焊接；空心主体叶片闭合框架a19的其他部件和构成空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21的部件与空心主体叶片闭合框架部件a191结构类似。

如图12所示，空心主体叶片非闭合框架部件a221是非闭合框架，中间有两根钢柱支撑，两根钢柱支撑与工字钢住14焊接；空心主体叶片非闭合框架a22的其他部件和构成空心主体叶片非闭合框架b23的部件与空心主体叶片非闭合框架部件a221结构类似。

如图13所示，构成空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21的所有部件和构成空心主体叶片非闭合框架a22、空心主体叶片非闭合框架b23的所有部件按照图示顺序依次焊接在工字钢柱14上，整体构成空心叶片整体框架，再在空心主体叶片闭合框架a19、空心主体叶片闭合框架b20、空心主体叶片闭合框架c21、空心主体叶片非闭合框架a22和空心主体叶片非闭合框架b23构成的框架主体上蒙上铁皮，构成空心主体叶片12。

综上所述，本发明是一种带有可移动叶片扇面的风机叶片，常规风机叶片的形状和面积在铸造时已经确定，在风速改变时无法按需调整叶片面积大小，风机功率不稳定；相较于常规的风机叶片无法根据实时风速大小改变叶片面积的缺点，本发明增加了4个可伸缩的叶片扇面，通过叶片扇面伸缩，有效改变叶片面积；通过风速测量仪7测量实时风速，输入控制系统6中，可以根据特定情况，对可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11分别进行调节，风速减小时，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11逐渐收缩；风速增大时，可移动叶片扇面a8、可移动叶片扇面b9、可移动叶片扇面c10、可移动叶片扇面d11逐渐伸出恢复原状为止，从而改变风机叶片面积，改变风轮实度和尖速比，改变风机全功率，这种结构大大增加了风力发电机的灵活性，让风力发电机的发电量可以根据环境风速调节，增强风电的利用率。