風力發電葉片及風力發電系統的製作方法
2023-05-08 01:25:21
本發明涉及風力發電技術領域，具體而言，涉及風力發電葉片及風力發電系統。
背景技術：
隨著風力發電技術的不斷成熟和發電成本的不斷降低，風力發電已成為人類消耗電能中最主要來源之一。風力發電主要依靠風力發電機組在風的作用下工作產生電能。風力發電是目前比較經濟和容易實現大規模商業化的可再生能源，又屬於綠色清潔能源。利用風力發電既可使豐富的風能自然資源造福於人類，又可減少對煤炭、石油等礦物燃料的消耗，能夠緩解能源緊缺的壓力，另外，還可以減少火力發電所帶來的風塵、酸雨和溫室效應等環境汙染以及對氣候的影響，有利於保護人類生存環境。
隨著風力發電機組逐步向大功率發展，目前針對風力發電機組的主要研發方向是提高單機裝機功率，通過增大風力發電機組的葉片長度，提高單機發電能力，但是葉片長度無法一直增大。
因此，提供一種能夠效率更好的風力發電葉片及風力發電系統成為本領域技術人員所要解決的重要技術問題。
技術實現要素：
本發明的第一目的在於提供一種風力發電葉片，以緩解現有技術中風力發電機葉片效率差的技術問題。
本發明提供的一種風力發電葉片，包括形成幾何形輪廓的葉片本體；
所述葉片本體包括基層和至少一層鋪層；
所述基層的截面輪廓線包括設置在第一象限和第四象限的u形第一輪廓線、設置在第三象限的弧形第二輪廓線和設置在第二象限的弧形第三輪廓線；
所述第一輪廓線的弧心方向朝向所述基層內部，所述第二輪廓線的弧心方向朝向所述基層內部，所述第三輪廓線的弧心方向朝向所述基層外部。
進一步地，所述第二輪廓線與所述第一輪廓線平滑連接。
進一步地，所述第二輪廓線與所述第三輪廓線通過第四輪廓線連接；
所述第四輪廓線呈u形。
進一步地，所述第一輪廓線中心線的高度高於所述第四輪廓線中心線的高度。
進一步地，所述第一輪廓線與所述第三輪廓線連接一端的曲率半徑小於所述第一輪廓線遠離所述第三輪廓線一端的曲率半徑。
進一步地，所述基層與所述鋪層之間設置有加熱片，所述加熱片通過控制器與動力源連接。
進一步地，所述基層外壁設置有傳感器，所述傳感器與所述控制器連接。
進一步地，所述葉片本體內部設置有支撐板，相鄰的多個所述支撐板呈w形。
進一步地，所述葉片主體內設置有避雷條。
本發明的第二目的在於提供一種風力發電系統，以緩解現有技術中風力發電機葉片效率差的技術問題。
本發明提供的一種風力發電系統，包括儲電器、變電器和所述風力發電葉片；
所述風力發電葉片與所述儲電器連接，所述儲電器通過所述變電器與外界設備連接。
有益效果：
本發明提供的一種風力發電葉片，包括形成幾何形輪廓的葉片本體，葉片本體包括基層和至少一層鋪層，鋪層覆蓋在基層外壁，其中，基層外壁可以設置多層不同種類的鋪層，以達到不同的性能要求；具體的，基層的截面輪廓線包括第一輪廓線、第二輪廓線和第三輪廓線，以二維坐標系對基層的截面輪廓線進行分隔，其中，第一輪廓線設置在第一象限和第四象限內，第二輪廓線設置在第二象限，第三輪廓線設置在第三象限，第一輪廓線呈u形，第一輪廓線線一端與第二輪廓線連接，另一端與第三輪廓線連接；通過第一輪廓線、第二輪廓線和第三輪廓線的連接基層的截面輪廓線呈翼形，其中，第一輪廓線的弧心朝向基層內部，第二輪廓線的弧心朝向基層內部，第三輪廓線的弧心朝向基層外部，通過設置的第三輪廓線可以提高風力作用在葉片本體上的推力，從而提高葉片本體的轉速，進而提高風力發電葉片的工作效率。
本發明提供的一種風力發電系統，包括儲電器、變電器和風力發電葉片；風力發電葉片與儲電器連接，儲電器通過變電器與外界設備連接，風力發電系統與現有技術相比具有上述的優勢，此處不再贅敘。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的風力發電葉片中葉片本體的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的風力發電葉片的斜視圖；
圖3為本發明實施例提供的風力發電葉片的主視圖；
圖4為圖3中的局部放大圖；
圖5為本發明實施例提供的風力發電葉片與現有風力發電葉片的數據對比圖。
圖標：100－葉片本體；101－基層；102－鋪層；103－第一輪廓線；104－第二輪廓線；105－第三輪廓線；106－第四輪廓線；107－支撐板。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
下面通過具體的實施例子並結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。
圖1為本發明實施例提供的風力發電葉片中葉片本體的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的風力發電葉片的斜視圖；圖3為本發明實施例提供的風力發電葉片的主視圖；圖4為圖3中的局部放大圖；圖5為本發明實施例提供的風力發電葉片與現有風力發電葉片的數據對比圖。
如圖1－圖5所示為本發明實施例提供的一種風力發電葉片，包括形成幾何形輪廓的葉片本體100；葉片本體100包括基層101和至少一層鋪層102；基層101的截面輪廓線包括設置在第一象限和第四象限的u形第一輪廓線103、設置在第三象限的弧形第二輪廓線104和設置在第二象限的弧形第三輪廓線105；第一輪廓線103的弧心方向朝向基層101內部，第二輪廓線104的弧心方向朝向基層101內部，第三輪廓線105的弧心方向朝向基層101外部。
本發明實施例提供的一種風力發電葉片，包括形成幾何形輪廓的葉片本體100，葉片本體100包括基層101和至少一層鋪層102，鋪層102覆蓋在基層101外壁，其中，基層101外壁可以設置多層不同種類的鋪層102，以達到不同的性能要求；具體的，基層101的截面輪廓線包括第一輪廓線103、第二輪廓線104和第三輪廓線105，以二維坐標系對基層101的截面輪廓線進行分隔，其中，第一輪廓線103設置在第一象限和第四象限內，第二輪廓線104設置在第二象限，第三輪廓線105設置在第三象限，第一輪廓線103呈u形，第一輪廓線103線一端與第二輪廓線104連接，另一端與第三輪廓線105連接；通過第一輪廓線103、第二輪廓線104和第三輪廓線105的連接基層101的截面輪廓線呈翼形，其中，第一輪廓線103的弧心方向朝向基層101內部，第二輪廓線104的弧心方向朝向基層101內部，第三輪廓線105的弧心方向朝向基層101外部，通過設置的第三輪廓線105可以提高風力作用在葉片本體100上的推力，從而提高葉片本體100的轉速，進而提高風力發電葉片的工作效率。
其中，當風力在第一輪廓線103處被分開後，一股氣流順著第二輪廓線104流過葉片本體100，另一股氣流順著第三輪廓線105流過，因為第三輪廓線105的弧心方向朝向基層101外部，因此氣流在流經時會發生明顯的減速，從而使得第三輪廓線105一側的風壓小於第二輪廓線104一側的風壓。
而且，第一輪廓線103第一端的曲率半徑小於另一端的曲率半徑，其中第一輪廓線103的第一端是與第三輪廓線105所連接的一端。
將風的動能轉變成機械動能，再把機械能轉化為電力動能，這就是風力發電風力發電的原理，是利用風力帶動葉片本體100旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電；依據目前的風車技術，大約是每秒一米的微風速度，便可以開始發電，風力發電機的效率決定一颱風機的好壞，然而本申請通過第三輪廓線105的設置，可以大大的提高風力發電機的轉速，從而提高風力發電機的發電效率。
同時，此風力發電機葉片能夠應用在不同類型的發電機上，例如垂直軸風力發電機和水平軸風力發電機等。
本實施例的可選方案中，第二輪廓線104與第一輪廓線103平滑連接。
為保證氣流能夠沿著第二輪廓線104快速通過，將第二輪廓線104與第一輪廓線103平滑連接，減少氣流在此處的摩擦，使氣流能夠快速通過並產生較大風壓，從而使葉片本體100能夠快速轉動。
本實施例的可選方案中，第二輪廓線104與第三輪廓線105通過第四輪廓線106連接；第四輪廓線106呈u形。
第二輪廓線104與第三輪廓線105通過第四輪廓線106連接，可以使基層101外輪廓平滑過渡，無突出的稜角，保證氣流的通暢平順，提高效率。
同時為減少尾流對葉片本體100的影響，將第四輪廓線106設置成u形，在減小尾流的幹擾下，可以進一步的提高葉片本體100的轉速，從而進一步提高風機的發電效率。
本實施例的可選方案中，第一輪廓線103中心線的高度高於第四輪廓線106中心線的高度。
為保證葉片本體100的重心及葉片本體100的空氣動力學，將第一輪廓線103中心線的高度高於第四輪廓線106中心線的高度。
本實施例的可選方案中，第一輪廓線103與第三輪廓線105連接一端的曲率半徑小於第一輪廓線103遠離第三輪廓線105一端的曲率半徑。
其中，第三輪廓線105的形狀呈滑梯狀，且第一輪廓線103與第三輪廓線105連接一端的曲率半徑小於第一輪廓線103遠離第三輪廓線105一端的曲率半徑，即滑梯剛滑下的地方陡峭，越往下越平緩。
本實施例的可選方案中，基層101與鋪層102之間設置有加熱片，加熱片通過控制器與動力源連接。
當風力發電機設置在寒冷區域內或者遇到突發冷空氣時，設置在風力發電機上的風力發電葉片會結冰，而結冰不僅會大大影響風力發電機的工作效率，而且還會造成風力發電葉片旋轉的不規則，因為結冰附著在風力發電葉片外表面，會增加風力發電葉片的重量，因此在旋轉過程中容易發生事故，造成風力發電的損壞，因此預防風力發電葉片結冰和結冰後的處理非常重要。
具體的，在基層101與鋪層102之間設置有加熱片，加熱片通過控制器與動力源連接，動力源可以帶動加熱片產生熱量。
本實施例的可選方案中，基層101外壁設置有傳感器，傳感器與控制器連接。
同時，基層101外壁設置有傳感器，傳感器與控制器連接，當傳感器檢測到外界低溫或溫度突降時，會將信號傳遞給控制器，控制器會控制動力源為加熱片供能，使加熱片加熱，器溫度在風力發電葉片的承受範圍內，這樣既不會對風力發電葉片造成損害，同時能夠有效的預防結冰和去除結冰，保證風力發電機的正常運轉。
本實施例的可選方案中，葉片本體100內部設置有支撐板107，相鄰的多個支撐板107呈w形。
葉片本體100有基層101和設置在基層101外壁的鋪層102組成，其本身具備一定的強度和剛度，為保證葉片本體100能夠長期使用，在葉片本體100內部設置有支撐板107以提高其強度。
而且，多個相鄰的支撐板107呈w形，能夠有效的支撐基層101，使葉片本體100在輕量化的同時兼得高強度和高高度。
本實施例的可選方案中，葉片主體內設置有避雷條。
風力發電機多設置在空曠的野外，而且風力發電機的高度比較高，因此在雷雨天氣，非常容易遭受到雷擊，但是風力發電機的葉片本身不具備抵抗雷擊的強度，因此遭遇雷擊時，極易造成設備的損壞。
具體的，在葉片主體內設置有避雷條，通過避雷條將電擊導向大地。
本發明實施例提供的一種風力發電系統，包括儲電器、變電器和風力發電葉片；風力發電葉片與儲電器連接，儲電器通過變電器與外界設備連接。
本發明實施例提供的一種風力發電系統，包括儲電器、變電器和風力發電葉片；風力發電葉片與儲電器連接，儲電器通過變電器與外界設備連接，風力發電系統與現有技術相比具有上述的優勢，此處不再贅敘。
同時風力發電系統還設置有轉速監控器、扭力監控器和剎車器，當風力過大帶動葉片高速轉動時，轉速監控器和扭力監控器會實時檢測數據，並發送給控制器，然後通過其他數據對比進行判斷是否觸發剎車器，從而減低葉片的轉速，保護風機的安全。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。