一種具有限制雷電流功能的風電葉片的製作方法

2023-06-06 11:07:41

專利名稱：一種具有限制雷電流功能的風電葉片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電機葉片(簡稱風電葉片)，尤其涉及一種具有限制雷電流功能(包括電流幅值和陡度)的風電葉片。
背景技術：
風能是一種可再生的綠色能源；風電(風力發電)是世界各國及我國大力發展的行業。風力發電機(簡稱風機)是利用風能發電的裝置；風電葉片捕捉風能經發電機轉變為電能，是風力發電機中的關鍵部件。風機由於選址多在山脊、海邊及海上等處，而風機高度從幾十米到近二百米又是風場中位置最高之處；從雷電角度看，風機即引雷的避雷針，極易遭受:雷擊。風電葉片由於處在風機聞端，葉片葉尖在運行時處於風機的動態最聞點，最易遭受直接雷擊。如圖1，現有風電葉片的結構是在葉片本體10的頂端設置有接閃器20，在葉片本體的尾部設置有法蘭30，在接閃器20和法蘭30之間鑲嵌有一條金屬帶(或線纜)40。目的是在雷擊時使雷電流經接閃器20、金屬帶(或線纜)40及引下線將雷電流導入大地。現有風電葉片的這種防雷方式有三方面的弊端一是因金屬帶(或線纜)的面積與葉片相比很小，很難保證雷擊點在金屬帶(或線纜)上，一旦雷擊點發生在金屬帶(或線纜)之外，強大的雷電流會對葉片產生損傷或破壞；二是強大的雷電流在其傳輸入地的路徑上產生熱效應和機械效應，對葉片、軸承和傳動部件造成直接和潛在的損壞；三是雷電流由於幅值和陡度很大而引起地電位上升和電磁感應會對人員和風力發電機設備造成危害。
發明內容本實用新型的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種具有限制雷電流功能的風電葉片及其製造工藝。本實用新型採用以下技術方案一、具有限制雷電流功能的風電葉片(簡稱本風電葉片)本風電葉片與原有葉片相比，取消原有的防雷金屬帶(或線纜)，在葉片葉尖保留作為接閃用的金屬；在葉片表面覆蓋一層(或多層)具有一定電阻值的半導體塗層，該塗層與葉尖的金屬及葉片的金屬法蘭進行電氣連接，上下兩端金屬間塗層的電阻值為3-300kQ ;半導體塗層的外層覆蓋一層保護塗層；其它引下線及接地方法與普通風力發電機相同。具體地說，本風電葉片的結構是包括葉片本體、接閃器、法蘭、半導體塗層和保護塗層；在葉片本體的頂端設置有接閃器，在葉片本體的尾部設置有法蘭，在葉片本體的外層包裹有半導體塗層，在半導體塗層的外層又包裹有保護塗層。[0015]工作原理:在雷雲電場作用下,利用本風電葉片自身高度和具有一定的電阻參加並影響雷電的發展從而達到抑制雷電的目的。具體作用有以下幾個方面:①葉片處於風機的動態最高點，在雷雲電場作用下，葉片類似於避雷針具有吸引雷電作用；②葉片具有3-300kQ的電阻，在雷雲電場作用下，葉片電阻與空氣的等值電阻串聯限制了上行先導電流，使之達不到發展上行雷所需的電流值，因而可以抑制上行雷；③對於下行雷，葉片電阻串入雷電放電迴路之中，使雷電流放電時間延長，在雷雲電荷量一定的情況下可以降低雷電流的幅值和陡度，使雷電趨近於無害化；④半導體塗層外層的保護塗層可以提高葉片的閃絡電壓，防止下行雷時發生沿面閃絡。通過以上幾方面的作用，本實用新型所述葉片具有消滅向上發展的上行雷的作用；同時將下行雷電流的幅值和陡度降低，降低雷電流的破壞作用。二、具有限制雷電流功能的風電葉片的製造工藝(簡稱本製造工藝)本製造工藝包括下列步驟:①在生產通用的葉片工藝中，安裝防雷系統時，取消原有的防雷金屬帶(或線纜)保留上下的電氣連接部位；②對葉片表面進行打磨及清理；③在葉片表面覆蓋一層(或多層)半導體塗層，並在上下與接閃器及法蘭處進行電氣連接，接閃器與法蘭間的電阻值為3-300kQ ；④在葉片半導體漆膜表面覆蓋一層保護塗層。本實用新型具有下列優點和積極效果1、與現行葉片生產工藝相容性好；2、半導體塗層具有限流作用，能大幅降低雷電流幅值和陡度，減少雷擊的損害作用；3、半導體塗層覆蓋整個葉片，對整個葉片具有防雷作用；4、維護方便，使用壽命長。

圖1是現有風電葉片的結構示意圖；圖2是本風電葉片的結構示意圖。圖中:10-葉片本體；20接閃器；30-法蘭；
`[0038]40—金屬帶；50—半導體塗層；60—保護塗層。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明:一、風電葉片的結構[0041]1、總體如圖2，本風電葉片包括葉片本體10、接閃器20和法蘭30 ；設置有半導體塗層50和保護塗層60 ；在葉片本體10的頂端設置有接閃器20，在葉片本體10的尾部設置有法蘭30，在葉片本體10的外層包裹有半導體塗層50，在半導體塗層50的外層又包裹有保護塗層60。2、功能塊I)葉片本體10葉片本體10是一種能量轉換裝置(風能轉換為電能)，指現有的葉片本體，由玻璃鋼製成，起捕捉風能的作用。2)接閃器 20接閃器20有現成產品，起接閃雷電流的作用。3)法蘭 30法蘭30有現成產品，起固定葉片本體10和傳導雷電流的作用。4)半導體塗層50半導體塗層50是一種具有一定導電性能的塗層，其電阻為3-300kQ。建議選用「一種用於接地的防腐導電塗料」(ZL201110354610.8)。5)保護塗層60保護塗層60是一種具有一定耐候性能的塗層。
權利要求1.一種具有限制雷電流功能的風電葉片，包括葉片本體(10)、接閃器(20)和法蘭(30)； 其特徵在於: 設置有半導體塗層(50)和保護塗層(60)； 在葉片本體(10)的頂端設置有接閃器(20)，在葉片本體(10)的尾部設置有法蘭(30)，在葉片本體(10)的外層包裹有半導體塗層(50)，在半導體塗層(50)的外層又包裹有保護塗層(60)。
2.按權利要求1所述的風電葉片，其特徵在於: 所述的半導體塗層(50)其電阻值為 3-300kQ。
專利摘要本實用新型公開了一種具有限制雷電流功能的風電葉片及其製造工藝，涉及一種風力發電機葉片。本風電葉片的結構是在葉片本體(10)的頂端設置有接閃器(20)，在葉片本體(10)的尾部設置有法蘭(30)，在葉片本體(10)的外層包裹有半導體塗層(50)，在半導體塗層(50)的外層又包裹有保護塗層(60)。本實用新型與現行葉片生產工藝相容性好；半導體塗層具有限流作用，能大幅降低雷電流幅值和陡度，減少雷擊的損害作用；半導體塗層覆蓋整個葉片，對整個葉片具有防雷作用；維護方便，使用壽命長。
文檔編號F03D11/00GK202914253SQ20122056869
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者解子鳳, 劉虹, 解子燕 申請人:武漢愛勞高科技有限責任公司