本发明涉及一种风力涡轮机叶片叶尖延长方法及装置，通过切除风力涡轮机叶片的叶尖段，仅保留叶片主体段，通过一提升工装将设置有轴向槽的叶尖延长段整体套接在叶片主体段上，待二者粘接后，在叶尖延长段的外表面上设置加压工装，对粘接区域挤压，刮除从轴向槽溢出的多余的粘合剂。通过设置多个轴向槽，便于观测粘结区域中粘合剂的充盈情况，有利于在叶片叶尖粘接后，多余的粘合剂能够通过上述多个轴向槽被加压工装挤出，确保了粘结厚度，提高了连接质量，当胶黏剂发生材料疲劳破坏时，裂纹遇到轴向槽边缘，应力无法传递，裂纹不能进一步扩展。根据本发明，对现有的风轮叶片进行改造，采用本技术不仅便于提高施工效率，并能显著提高产品质量。
1.一种风力涡轮机叶片叶尖延长方法，所述风力涡轮机叶片的数量为多个，且被设置为与风力涡轮机的轮毂连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：SS1.运转风力涡轮机，待其中的一个风力涡轮机叶片的叶尖指向地面时，锁定风力涡轮机使其停止运转；
SS2.对上述叶尖指向地面的风力涡轮机叶片，切除其叶尖段，切除叶尖段后的风力涡轮机叶片仅保留叶片主体段；
SS3.在所述叶片主体段的自由端设定一定展向长度的粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上均匀涂抹粘合剂；
SS4.提供一叶尖延长段，所述叶尖延长段的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体，所述粘结段腔体的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽，所述轴向槽的起始端与所述叶尖延长段的尾端平面平齐，所述轴向槽的长度至少基本上等同于所述粘结段腔体的长度；
SS5.通过所述粘结段腔体将叶尖延长段整体套接在步骤SS3中的所述叶片主体段的粘接区域上，通过轴向槽观察粘接区域中粘合剂的充盈情况，通过轴向槽补充粘合剂；
SS6.待所述叶片主体段和叶尖延长段粘接后，在所述叶尖延长段的粘结段腔体的外表面上设置加压工装，利用所述加压工装对粘接区域挤压，刮除从所述轴向槽溢出的多余的粘合剂。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述加压工装包括一工装框架、设置于所述工装框架内的至少两个翼型随形板、加压装置和锁定装置，其中，一个翼型随形板与所述叶尖延长段的压力面的形状相匹配，另一个翼型随形板与所述叶尖延长段的吸力面形状相匹配；所述加压装置包括多个压紧螺栓，每个所述压紧螺栓的一端穿过所述工装框架上的螺纹孔后顶抵在所述翼型随形板的背面；所述工装框架包括两个相对的半框架，两个半框架的一侧通过铰链连接，另一侧通过所述锁定装置打开或关闭。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，在设置所述加压工装时，应在所述翼型随形板和在叶尖延长段之间铺放一层塑料膜。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，步骤SS5中通过一提升工装将所述叶尖延长段提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述提升工装夹持在所述叶片主体段的叶根位置的压力面和吸力面上，所述提升工装还通过缆绳同风力涡轮机的机舱安全连接，所述提升工装的两侧各设一提升设备，对应地，所述叶尖延长段的两侧各设一真空吸盘，所述提升设备通过缆绳与真空吸盘连接，通过所述提升设备将所述叶尖延长段提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述叶尖延长段内腔为空腔结构，或设置单腹板或腹板支撑结构，通过铺层的计算，对叶片叶尖段的刚度进行调整。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，在所述叶尖延长段上设置排水孔，将原风力涡轮机叶片的叶尖切割后，仍具有排水、均压的功能。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片叶尖延长方法，其特征在于，所述叶尖延长段同所述叶片主体段之间的粘接区域保留1～3mm的粘合剂粘接厚度。
9.一种根据上述任一项权利要求所述的方法的风力涡轮机叶片叶尖延长装置，包括风力涡轮机叶片和叶尖延长段，其特征在于，--所述风力涡轮机叶片的数量为多个，且被设置为与风力涡轮机的轮毂连接；切除风力涡轮机叶片的叶尖段，切除叶尖段后的风力涡轮机叶片包括叶片主体段；所述叶片主体段的自由端设有粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上涂覆有粘合剂；
--所述叶尖延长段的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体，所述粘结段腔体的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽，所述轴向槽的起始端与所述叶尖延长段的尾端平面平齐，所述轴向槽的长度至少基本上等同于所述粘结段腔体的长度；
--所述叶尖延长段通过所述粘结段腔体整体套接在所述叶片主体段的粘接区域上，在所述叶尖延长段的粘结段腔体的外表面上设置加压工装，利用所述加压工装对粘接区域挤压，刮除从所述轴向槽溢出的多余的粘合剂。
一种风力涡轮机叶片叶尖延长装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及风力涡轮机叶片加长技术，具体涉及一种风力涡轮机叶片叶尖延长装置及方法。
背景技术
[0002] 风力涡轮机的发电效率是各个风电场考量的重要因素，如何能尽可能的提高各风力涡轮机的发电效率，是本领域技术人员在建立风电场时需要考虑的。其中影响风力涡轮机发电效率的因素有很多，例如风电场的风资源分布情况、风力涡轮机的配置，以及风力涡轮机叶片的参数设置与风力涡轮机的匹配程度等等。
[0003] 在实际应用中，尽管在建立风电场时予以了充分的考虑，有些风电场仍然存在风资源情况与风力涡轮机不匹配的情况，使得风力涡轮机的发电效率不能有效发挥，特别是当风电场年平均风速较低时，风力涡轮机发电量较少，风电场经济效益降低，要提高风力涡轮机的发电效率，则必须对风力涡轮机重新进行结构或尺寸上的配置。
[0004] 通过对风力涡轮机叶片叶尖的延长，使得风力涡轮机获得更大的扫风面积，可以提高风力涡轮机的发电效率，增加风电场的收益。现有技术中已经存在多种对风力涡轮机叶片叶尖延长或加长的方法和装置，这些已知的叶片加长技术中，大都是通过在原有的风力涡轮机叶片的基础上，进一步设置叶尖延长段的方式实现加大叶片整体长度的目的。风力涡轮机叶片和叶尖延长段之间大都是通过粘结连接的方式实现二者的连接，然而现有的这些连接方式中，通过在叶尖延长段上设置内部为凹状的空穴，内部通过延长段同原叶片以形状配合的方式使用液体树脂或较低黏性的粘合剂将新安装的叶尖段同原叶片粘合，这种改装工作需要解决液体树脂及较低黏性粘合剂的材料脆性。此外，无法确保粘接质量且使用真空系统也无法对具有黏性的材料进行充分的挤压。填充整个粘接区域。对原叶片的排水孔堵塞，影响排水以及发生雷电后叶片内部气压的释放。
发明内容
[0005] 针对现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明旨在提供一种风力涡轮机叶片叶尖延长方法及装置，通过在叶尖延长段内腔的侧壁面上设置多个轴向槽，一方面便于观测叶尖延长段和基础叶片之间粘结区域中的粘合剂的充盈情况，另一方面非常有利于在叶片叶尖粘接后，多余的粘合剂能够通过上述多个轴向槽被加压工装挤出，确保了粘结厚度，继而提高了叶尖延长段和基础叶片之间的连接质量。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] 一种风力涡轮机叶片叶尖延长方法，所述风力涡轮机叶片的数量为多个，且被设置为与风力涡轮机的轮毂连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0008] SS1.运转风力涡轮机，待其中的一个风力涡轮机叶片的叶尖指向地面时，锁定风力涡轮机使其停止运转；
[0009] SS2.对上述叶尖指向地面的风力涡轮机叶片，切除其叶尖段，切除叶尖段后的风力涡轮机叶片仅保留叶片主体段；
[0010] SS3.在所述叶片主体段的自由端设定一定展向长度的粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上均匀涂抹胶黏剂；
[0011] SS4.提供一叶尖延长段，所述叶尖延长段的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体，所述粘结段腔体的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽，所述轴向槽的起始端与所述叶尖延长段的尾端平面平齐，所述轴向槽的长度至少基本上等同于所述粘结段腔体的长度；
[0012] SS5.通过所述粘结段腔体将叶尖延长段整体套接在步骤SS3中的所述叶片主体段的粘接区域上，通过轴向槽观察粘接区域中黏合剂的充盈情况，必要时可通过轴向槽补充胶黏剂；
[0013] SS6.待所述叶片主体段和叶尖延长段粘接后，在所述叶尖延长段的粘结段腔体的外表面上设置加压工装，利用所述加压工装对粘接区域挤压，刮除从所述轴向槽溢出的多余的粘合剂。
[0014] 优选地，所述加压工装包括一工装框架、设置于所述工装框架内的至少两个翼型随形板、加压装置和锁定装置，其中，一个翼型随形板与所述叶尖延长段的压力面的形状相匹配，另一个翼型随形板与所述叶尖延长段的吸力面形状相匹配；所述加压装置包括多个压紧螺栓，每个所述压紧螺栓的一端穿过所述工装框架上的螺纹孔后顶抵在所述翼型随形板的背面；所述工装框架包括两个相对的半框架，两个半框架的一侧通过铰链连接，另一侧通过所述锁定装置打开或关闭。
[0015] 优选地，在设置所述加压工装时，应在所述翼型随形板和在叶尖延长段之间铺放一层塑料膜。
[0016] 优选地，步骤SS5中通过一提升工装将所述叶尖延长段提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
[0017] 优选地，所述提升工装夹持在所述叶片主体段的叶根位置的压力面和吸力面上，所述提升工装还通过缆绳同风力涡轮机的机舱安全连接，所述提升工装的两侧各设一提升设备，对应地，所述叶尖延长段的两侧各设一真空吸盘，所述提升设备通过缆绳与真空吸盘连接，通过所述提升设备将所述叶尖延长段提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
[0018] 优选地，所述叶尖延长段内腔为空腔结构，或设置单腹板或腹板支撑结构。通过铺层的计算，对叶片叶尖段的刚度进行调整。但无论是否设置腹板支持结构，都能确保新安装的叶尖延长段内腔为空腔结构，无穴巢。进一步地，在所述叶尖延长段上设置排水孔。将原风力涡轮机叶片的叶尖切割后，仍具有排水、均压的功能。
[0019] 优选地，所述叶尖延长段同所述叶片主体段之间的粘接区域保留1～3mm的胶黏剂粘接厚度。
[0020] 另一方面，为实现其技术目的，本发明还提供了一种风力涡轮机叶片叶尖延长装置，具体的技术方案为：
[0021] 一种风力涡轮机叶片叶尖延长装置，包括风力涡轮机叶片和叶尖延长段，其特征在于，
[0022] --所述风力涡轮机叶片的数量为多个，且被设置为与风力涡轮机的轮毂连接；切除风力涡轮机叶片的叶尖段，切除叶尖段后的风力涡轮机叶片包括叶片主体段；所述叶片主体段的自由端设有粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上涂覆有胶黏剂；
[0023] --所述叶尖延长段的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体，所述粘结段腔体的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽，所述轴向槽的起始端与所述叶尖延长段的尾端平面平齐，所述轴向槽的长度至少基本上等同于所述粘结段腔体的长度；
[0024] --所述叶尖延长段通过所述粘结段腔体整体套接在所述叶片主体段的粘接区域上，在所述叶尖延长段的粘结段腔体的外表面上设置加压工装，利用所述加压工装对粘接区域挤压，刮除从所述轴向槽溢出的多余的粘合剂。
[0025] 优选地，所述加压工装包括一工装框架、设置于所述工装框架内的至少两个翼型随形板、加压装置和锁定装置，其中，一个翼型随形板与所述叶尖延长段的压力面的形状相匹配，另一个翼型随形板与所述叶尖延长段的吸力面形状相匹配；所述加压装置包括多个压紧螺栓，每个所述压紧螺栓的一端穿过所述工装框架上的螺纹孔后顶抵在所述翼型随形板的背面；所述工装框架包括两个相对的半框架，两个半框架的一侧通过铰链连接，另一侧通过所述锁定装置打开或关闭。
[0026] 优选地，在设置所述加压工装时，应在所述翼型随形板和在叶尖延长段之间铺放一层塑料膜。
[0027] 优选地，所述叶尖延长段通过一提升工装提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
[0028] 优选地，所述提升工装夹持在所述叶片主体段的叶根位置的压力面和吸力面上，所述提升工装还通过缆绳同风力涡轮机的机舱安全连接，所述提升工装的两侧各设一提升设备，对应地，所述叶尖延长段的两侧各设一真空吸盘，所述提升设备通过缆绳与真空吸盘连接，通过所述提升设备将所述叶尖延长段提升至与所述叶片主体段的粘接位置。
[0029] 优选地，所述叶尖延长段内腔为空腔结构，或设置单腹板或腹板支撑结构。通过铺层的计算，对叶片叶尖段的刚度进行调整。
[0030] 进一步地，在所述叶尖延长段上设置排水孔。将原风力涡轮机叶片的叶尖切割后，仍具有排水、均压的功能。
[0031] 优选地，所述叶尖延长段同所述叶片主体段之间的粘接区域保留1～3mm的胶黏剂粘接厚度。
[0032] 风力涡轮机叶片叶尖延长装置及方法中，在叶尖延长段粘接区域上设置多个轴向槽，通过设置轴向槽，一方面能在粘接过程中观察轴向的粘接情况，必要时可通过此轴向槽补充胶黏剂，此外，设置轴向槽后，当胶黏剂发生材料疲劳破坏时，裂纹遇到轴向槽边缘，应力无法传递，裂纹不能进一步扩展，有利于提升产品的质量；叶片叶尖段安装前，先通过叶轮运转，待安装的叶片叶尖指向地面，对风轮锁定后，在粘接区域以外设置叶片提升工装。工装通过的翼型板，压紧螺丝用于紧固叶片，并在工装外部，设置两部提升机，通过提升机的钢丝绳以及吸附在新装叶尖的吸盘，可平稳的将叶尖提升至粘接区域；叶尖部分粘接后，在外部设置加压工装，将多余的黏合剂挤出，在加压工装上，设置翼型随型板，加压螺丝杆，工装锁紧及打开装置。可在螺杆上设置固定螺母对粘接厚度限定。
[0033] 同现有技术相比，本发明的具有显著的技术优点：本发明的风力涡轮机叶片叶尖延长方法及装置，通过在叶尖延长段内腔的侧壁面上设置多个轴向槽，一方面便于观测叶尖延长段和基础叶片之间粘结区域中的粘合剂的充盈情况，另一方面非常有利于在叶片叶尖粘接后，多余的粘合剂能够通过上述多个轴向槽被加压工装挤出，确保了粘结厚度，继而提高了叶尖延长段和基础叶片之间的连接质量，此外，当胶黏剂发生材料疲劳破坏时，裂纹遇到轴向槽边缘，应力无法传递，裂纹不能进一步扩展，有利于提升产品的质量。
附图说明
[0034] 图1：本发明的叶尖延长段的结构示意图。
[0035] 图2：本发明的叶尖延长段吊装示意图。
[0036] 图3：(A)为本发明的叶尖延长段与切除叶尖段后的风力涡轮机叶片包括叶片主体段之间的粘接示意图，(B)为加压工装结构示意图。
具体实施方式
[0037] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明申请的保护范围。
[0038] 需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
[0039] 如图1所示为本发明的叶尖延长段的结构示意图，叶尖延长段100的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体101，粘结段腔体101的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽102，轴向槽102的起始端与叶尖延长段100的尾端平面平齐，轴向槽的长度至少基本上等同于粘结段腔体101的长度L(即粘接长度)，粘接长度L根据材料计算得到数据，轴向槽102间距以及宽度结合实际操作及材料力学或疲劳强度综合优化得到。通过设置轴向槽，一方面能在粘接过程中观察轴向的粘接情况，必要时可通过此轴向槽补充胶黏剂，此外，设置轴向槽后，当胶黏剂发生材料疲劳破坏时，裂纹遇到轴向槽边缘，应力无法传递，裂纹不能进一步扩展，有利于提升产品的质量。
[0040] 如图1所示的叶尖延长段结构，除粘接区域以外的部分，为提高叶尖的刚度，可在叶尖延长段100的内腔增加一个或两个支撑梁结构。由于仍具有空腔结构，可提前在叶尖位置钻排水孔。
[0041] 图2所示为叶尖延长段100的吊装及配套工装。200为切割掉叶尖段的风力涡轮机叶片的叶片主体段，风力涡轮机叶片的数量为多个，且被设置为与风力涡轮机的轮毂(图中未示出)连接，叶片主体段200的自由端设有粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上涂覆有胶黏剂。叶尖延长段100通过一提升工装300提升至与叶片主体段200的粘接位置。如图2所示，301为提升工装300上的吊环，在提升工装300安装前，先通过风机轮毂下放两根安全绳，同吊环301连接，用以防止工装松脱。通过提升工装300上的加压螺栓302，夹紧叶片主体段200。提升工装设置插孔或槽钢303调节电动提升机304的安装位置，紧固后，通过钢丝绳连接叶尖延长段100上设置的吸盘305，通过吊环306连接。在叶片主体段200的压力面及吸力面均设置上述装置，可平稳的将叶尖延长段100吊装到上述位置。
[0042] 图3为叶尖延长段100同叶片主体段200粘接，并使用加压工装400进行加压的示意图。加压工装400采用半开式形式，401为锁定螺栓，405为绞链，便于工装直接在粘接位置打开，锁定。将叶片粘接后，使用加压工装400对粘接区域挤压，清除多余的胶黏剂。具体实施办法为：在粘接位置使用螺栓401锁紧。使用压紧螺栓402分别对各个加压点加压，为了保证受力均匀，在工装上通过弹簧404连接翼型随形板403，对粘接位置加压。在翼型随形板403同叶片间应铺放一层塑料膜。
[0043] 风力涡轮机叶片叶尖延长时，首先运转风力涡轮机，待其中的一个风力涡轮机叶片的叶尖指向地面时，锁定风力涡轮机使其停止运转；之后，对上述叶尖指向地面的风力涡轮机叶片，切除其叶尖段，切除叶尖段后的风力涡轮机叶片仅保留叶片主体段200；在叶片主体段200的自由端设定一定展向长度的粘接区域，在该粘接区域的叶片主体段的外表面上均匀涂抹胶黏剂；然后，提供一叶尖延长段100，叶尖延长段100的尾端设置一沿叶尖延长段的主体长度方向延伸的粘结段腔体，粘结段腔体的侧壁上设置有多个沿周向均匀分布的轴向槽102，轴向槽的长度至少基本上等同于粘结段腔体的长度；通过一提升工装300将叶尖延长段100提升至与叶片主体段200的粘接位置，通过粘结段腔体将叶尖延长段100整体套接叶片主体段200的粘接区域上，可通过轴向槽102观察粘接区域中黏合剂的充盈情况，必要时可通过轴向槽02补充胶黏剂；最后，待叶片主体段200和叶尖延长段100粘接后，在叶尖延长段100的粘结段腔体的外表面上设置加压工装400，利用加压工装400对粘接区域挤压，刮除从轴向槽102溢出的多余的粘合剂。
[0044] 通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
