针对利用替换叶梢节段改装而预先分级的风轮机转子叶片制造技术

一种用于制造风轮机叶片(28)的方法，该风轮机叶片针对后续利用替换叶梢节段(30)改装而预先分级，该方法包括为风轮机叶片提供从风轮机叶片的根端(19)到梢端(17)的连续翼梁结构(42)。在预定的展向位置处，展向延伸的梁结构(40)或展向延伸的接纳件区段(54)中的一个构造有翼梁结构(42)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对利用替换叶梢节段改装而预先分级的风轮机转子叶片
本主题大体上涉及风轮机转子叶片，并且更具体地涉及一种用于利用替换叶梢节段对现有叶梢节段现场改装的方法。
技术介绍
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环保的能量源中的一种，并且风轮机在这方面已引起越来越多的关注。现代风轮机典型地包括塔筒、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理从风获得动能，且将动能通过旋转能传送来转动轴，轴将转子叶片联接到变速箱，或如果未使用变速箱则直接联接到发电机。然后，发电机将机械能转换为可部署到公用电网的电能。风轮机转子叶片大体上包括由复合叠层材料的两个壳半部形成的本体壳。壳半部大体上使用模制工艺制造，且然后沿转子叶片的对应端联接在一起。大体上，本体壳相对轻量，且具有并未构造成经受操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其他负载的结构性质(例如，刚度、抗弯性和强度)。在某些情况下，可能希望在操作的现场风轮机上修改转子叶片。例如，可能期望为了降噪益处而改变叶片的物理特性，或改变叶片的功率特性。这样的修改可能需要用不同的叶梢节段替换现有的叶梢。然而，对现有叶梢的改装是困难且具有挑战性的过程，特别是如果该过程在现场(在风轮机的位置)进行的话。另外，替换叶梢节段和现有叶根节段之间的接头典型地规定了叶片的最大负载极限。因此，改装的叶梢节段已限制为相对较短的长度。随着近年来风轮机转子叶片的尺寸显著增加，在集成制造以及叶片到位置的传送和运输方面出现了困难。作为响应，业界正在开发分段式风轮机转子叶片，其中制造单独的叶片节段并将其运输到现场以组装成完整的叶片("连结的"叶片)。在某些构造中，叶片节段通过梁结构连结在一起，该梁结构从一个叶片节段沿展向延伸到另一叶片节段的接纳件区段中。例如，对美国专利公开第2015/0369211号进行参考，其描述了第一叶片节段，该第一叶片节段具有纵长地延伸的梁结构，该梁结构在接纳件区段处与第二叶片节段结构地连接。梁结构形成用于叶片的内部翼梁结构的一部分，并且包括与吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽连接的抗剪腹板。多个螺栓接头设在梁结构上以用于与第二叶片节段中的接纳件区段连接，并且多个螺栓接头位于叶片节段之间的弦向接头处。类似地，美国专利公开第2011/0091326号描述了一种连结的叶片，其中第一叶片部分和第二叶片部分从接头沿相反的方向延伸。每个叶片部分包括形成叶片的结构部件并纵长地延伸的翼梁区段，其中第一叶片部分和第二叶片部分通过连结翼梁区段的翼梁桥接件结构地连接。利用常规叶片结构和改装过程，在修改现有叶片以接纳替换叶梢时涉及大量且费时的过程。本行业将受益于针对后续利用替换叶梢改装而"预先分级"的风轮机转子叶片，其中这种预先分级涉及叶片内翼梁结构的构造，这对于现有翼梁结构可能不是必需的，并且专门提供成减少用于替换叶梢的改装的步骤、时间和复杂性。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本专利技术理解到。在一个方面，本专利技术包括一种用于制造风轮机叶片的方法，该风轮机叶片针对后续利用替换叶梢节段改装而预先分级。该方法的实施例包括为风轮机叶片提供从叶片的根部区段到梢端区段的连续翼梁结构。该翼梁结构可包括例如相对的抗剪腹板和相对的翼梁帽，其限定箱-梁翼梁结构。在预先限定的展向位置处，通过将接纳件区段或翼梁结构的根端与翼梁结构固定，将展向延伸的梁结构或展向延伸的接纳件区段中的一个与翼梁结构结合。接纳件区段或梁结构的梢端脱离(不固定于)翼梁结构。梁结构具有用于在后续时间插入替换叶梢节段内的配合接纳件区段中的尺寸。同样，接纳件区段的尺寸设置成接纳从替换叶梢节段延伸的配合梁结构。在其中翼梁结构包括相对的抗剪腹板的实施例中，接纳件区段或梁结构的根端可例如利用粘合剂固定在抗剪腹板之间。该方法可进一步包括在制造风轮机叶片之后，通过在弦向接头线处从风轮机叶片切割现有的叶梢节段来利用替换叶梢节段对风轮机叶片进行改装，使得梁结构的梢端从剩余叶根节段沿展向延伸超过弦向接头线，或接纳件区段在弦向接头线处暴露。也可移除沿接纳件区段或梁结构的梢端延伸的叶根节段中的翼梁结构，使得仅梁结构从叶根节段延伸，或接纳件区段在弦向接头线处暴露。然后，替换叶梢节段在展向方向上与叶根节段对准且连接，使得梁结构移动到替换叶梢节段的接纳件区段中，或从替换叶梢节段延伸的梁结构滑入接纳件区段中。然后可在接头线处向叶根节段和替换叶梢节段的叶片壳构件提供终饰表面。如上文论述的那样，翼梁结构可包括相对的抗剪腹板，其中接纳件区段或梁结构的根端在抗剪腹板之间并固定至抗剪腹板，并且其中移除翼梁结构的过程包括沿梁结构的梢端或接纳件区段的梢端切除抗剪腹板。风轮机叶片可在现场位置的风轮机上操作，其中该方法包括从风轮机的转子毂移除和降低风轮机叶片，以及在风轮机叶片相对于转子毂在塔下位置的情况下执行改装过程。该方法还可包括产生和维护替换叶梢节段的库存，其中对于改装过程，从库存选择替换叶梢节段中的一个并将其运输到现场位置。本专利技术还包括风轮机叶片的各种实施方式，该风轮机叶片针对后续利用替换叶梢节段改装而预先分级，其中叶片包括压力侧壳和吸力侧壳，吸力侧壳沿前缘和后缘连结到压力侧壳，使得在压力侧壳和吸力侧壳之间限定内部腔。连续翼梁结构构造在从风轮机叶片的根端到梢端的内部腔内。在预先限定的展向位置处，展向延伸的梁结构或展向延伸的接纳件区段中的一个构造有翼梁结构。展向延伸的梁结构构造成用于插入替换叶梢节段中的配合接纳件区段中，或接纳件区段构造成用于接纳从替换叶梢节段延伸的配合梁结构。在风轮机叶片的特定实施例中，梁结构包括固定至翼梁结构的根端和邻近翼梁结构且未固定至翼梁结构的梢端，其中当用替换叶梢节段改装风轮机叶片时，可从翼梁结构的梢端旁边移除翼梁结构。备选地，该区段包括固定至翼梁结构的根端，使得接纳件区段至少延伸至弦向接头线的位置，在该位置处将改装替换叶梢节段。翼梁结构可包括相对的抗剪腹板，其中梁结构的根端或展向延伸的接纳件区段的根端构造在抗剪腹板之间。本专利技术的这些及其他特征、方面和优点将参考以下描述和所附权利要求书变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述用于阐释本专利技术的原理。附图说明本专利技术的完全且开放的公开(包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式)在参考附图的说明书中提出，在附图中：图1示出了根据本公开的可利用改装的叶片的风轮机的一个实施例的透视图；图2是已经用替换叶梢节段改装的预先分级的风轮机叶片帽的视图；图3是已经用替换的叶梢节段改装的预先分级的风轮机叶片帽的不同实施例的视图；图4a至图4c是根据本公开的方面的用于预先分级的风轮机叶片的后续改装的实施例的顺序概念视图；图5a至图5c是根据本公开的方面的用于预先分级的风轮机叶片的后续改装的备选实施例的顺序概念视图；以及图6a至图6h是根据本公开的方面的改装过程的实施例的顺序概念视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于制造风轮机叶片(28)的方法，所述风轮机叶片针对后续利用替换叶梢节段(30)改装而预先分级，所述方法包括：/n为所述风轮机叶片(28)提供从所述风轮机叶片的根端(19)到梢端(17)的连续翼梁结构(42)；以及/n在预先限定的展向位置处，将展向延伸的梁结构(40)或展向延伸的接纳件区段(54)中的一个与所述翼梁结构结合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181030 US 16/1747811.一种用于制造风轮机叶片(28)的方法，所述风轮机叶片针对后续利用替换叶梢节段(30)改装而预先分级，所述方法包括：
为所述风轮机叶片(28)提供从所述风轮机叶片的根端(19)到梢端(17)的连续翼梁结构(42)；以及
在预先限定的展向位置处，将展向延伸的梁结构(40)或展向延伸的接纳件区段(54)中的一个与所述翼梁结构结合。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所述梁结构的根端(41)与所述翼梁结构固定并使所述梁结构的梢端(43)脱离所述翼梁结构，将所述梁结构(40)与所述翼梁结构(42)结合，所述梁结构具有用于在所述替换叶梢节段内插入所述接纳件区段(54)中的尺寸。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所述接纳件区段的根端(55)与所述翼梁结构固定，使所述接纳件区段(54)与所述翼梁结构(42)结合，使得所述接纳件区段至少延伸到弦向接头线(34)的位置，在所述位置处将改装所述替换叶梢节段(30)。


4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述翼梁结构(42)包括相对的抗剪腹板(44)，所述方法包括将所述梁结构(40)的根端(41)或所述展向延伸的接纳件区段(54)的根端固定在所述抗剪腹板之间。


5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在制造所述风轮机叶片之后的时间改装所述风轮机叶片(28)，通过：
在弦向接头线(34)处从所述风轮机叶片切割现有的叶梢节段(29)，使得所述梁结构(40)的梢端(43)从剩余叶根节段(32)沿展向延伸超过所述弦向接头线，或所述接纳件区段(54)的梢端在所述弦向接头线处在所述剩余叶根节段中暴露；
从所述接纳件区段或所述梁结构的梢端移除所述翼梁结构(42)；
使所述替换叶梢节段(30)与所述叶根节段在展向方向上对准且连接，使得所述梁结构移动到所述替换叶梢节段的配合接纳件区段中，或所述接纳件区段接纳所述替换叶梢节段的配合梁结构；以及
在所述接头线处为所述叶根节段和所述替换叶梢节段的叶片壳构件(31,33)提供终饰表面。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述翼梁结构(42)包括相对的抗剪腹板(44)，并且所述梁结构(40)的根端(41)或所述接纳件区段(54)的根端(55)在所述抗剪腹板之间并固定到所述抗剪腹板，并且其中所述翼梁结构的移除包括沿所述梁结构(40)的梢端(43...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·默茨霍伊泽，D·A·冯特尔兹，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US