本發(fā)明涉及大型風(fēng)力機分段葉片技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型風(fēng)力機分段葉片及其新型連接方法。同時還涉及一種短葉片延長、各段(葉尖\葉中\(zhòng)葉根)損壞段更換的技術(shù)方法。

背景技術(shù)：

為解決化石燃料應(yīng)用所產(chǎn)生的環(huán)境問題，人類大力開發(fā)對環(huán)境友好的新型能源替代化石燃料，風(fēng)能是其中一種大力開發(fā)的新型能源，目前利用風(fēng)能的主要方式是風(fēng)力發(fā)電。隨著大型風(fēng)力機單機容量不斷增大，為了提高風(fēng)能利用率和捕獲更多的風(fēng)能，風(fēng)力機葉片長度也隨之越來越長。但隨著葉片長度的不斷增加，這將給整體式葉片的制造、運輸和安裝等帶來了新的挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)外商業(yè)級葉片長度已達到80m左右，其實對于長度達到60m級別的葉片運輸已相當(dāng)困難。這樣長度級別的葉片一方面對制造工藝提出更高要求，工人操作困難，易造成葉片制造缺陷，且一旦局部出現(xiàn)重大質(zhì)量問題將會導(dǎo)致整個葉片報廢，損失極大；另一方面葉片越長，越不便于葉片運輸和安裝，導(dǎo)致運輸和安裝成本會大大增加，尤其在偏遠山區(qū)、無運輸公路等較難送達的地方，同時葉片太長也可能導(dǎo)致公路、鐵路運輸條件根本無法完成運輸任務(wù)。分段葉片是指將風(fēng)力發(fā)電機葉片整體結(jié)構(gòu)改為分段結(jié)構(gòu)，用適當(dāng)方式將分段部分連接成一個整體，且不影響葉片的發(fā)電性能。對于采用分段連接的大型風(fēng)力機葉片將會給葉片制造、葉片運輸以及葉片安裝帶來極大的便利。

現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01310695151.9的發(fā)明公開了一種分段式風(fēng)力機葉片的連接裝置，連接裝置包括葉片殼體連接裝置和剪切肋連接裝置，殼體連接裝置包括若干個玻璃鋼法蘭，玻璃鋼法蘭直接成型在每段葉片連接處的截面上，相對接的兩個玻璃鋼法蘭上分別設(shè)有相互對應(yīng)的螺孔，螺孔上設(shè)有螺栓，螺栓上設(shè)有自鎖螺母；剪切肋連接裝置包括若干個泡沫和若干個玻璃鋼板，泡沫分別設(shè)置在相對應(yīng)的兩段剪切肋之間，泡沫上設(shè)有通孔，玻璃鋼板分別設(shè)置在相對應(yīng)的兩段剪切外側(cè)的連接處，玻璃鋼板與剪切肋上設(shè)有相對應(yīng)的螺孔，螺孔與泡沫上的通孔相對應(yīng)，剪切肋連接裝置還包括若干個螺栓和自鎖螺母。申請?zhí)枮?1410654954.4的中國發(fā)明專利申請公開了一種大型風(fēng)力機分段葉片及其配裝連接方法，大型風(fēng)力分段葉片的配裝連接方法包括如下步聚：(一）、將葉片段一和葉片段二的上連接件一和連接基體左右兩端的連接件二相連接，使葉片段一、葉片段二和連接基體連接成整體；（二）、將與葉片段一和葉片段二具有一致的氣體動力學(xué)外形的連接外殼安裝在連接基體的外表面，使葉片整體具有完整的氣體動力學(xué)外形；（三）、使用步聚（一）和（二）依次順序連接各葉片段，完成大型風(fēng)力力分段葉片的組裝連接；（四）、用手糊的方式在各葉片段與連接外殼接觸部位的外表面包裹上玻纖布保護層；（五）、連接而成的葉片表面經(jīng)過打磨后，在葉片的外表面刮膩子，待膩子干后將葉片表面打磨光滑，最后在葉片表面涂上油漆。以上現(xiàn)有技術(shù)，均有待進一步改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種大型風(fēng)力機分段葉片及其連接方法，其操作簡單、連接可靠，用于分段式葉片連接、短葉片段延長連接和損壞段葉片更換的連接。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種大型風(fēng)力機分段葉片連接方法，所述大型風(fēng)力機分段葉片包括能連接形成大型風(fēng)力機分段葉片的兩個或多個葉片段，在葉片段翼型周向布置雙排交叉螺母孔；在葉片段連接部位端面分布與交叉螺母孔一一對應(yīng)的軸向螺栓孔；通過螺栓、連接鋼架將葉片段緊固連接；在葉片段連接處粘接預(yù)制蒙皮。

在葉片段連接部位沿翼型周向和展向增加多層玻纖布進行結(jié)構(gòu)加強，灌注固化后在展向預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成等厚玻璃鋼結(jié)構(gòu)。

所述連接鋼架的形狀、結(jié)構(gòu)與葉片段連接處相配合；各葉片段均由復(fù)合材料形成。

相鄰兩個葉片段的連接部位外表面設(shè)有凹槽；粘接預(yù)制蒙皮時，通過打磨、清理、粘接、補強、修型和噴涂工藝步驟將預(yù)制蒙皮粘接在相鄰兩個葉片段連接部位的凹槽內(nèi)。

各葉片段連接部位截面均勻并沿翼型周向等間距分布雙排交叉螺母孔，通過加工使安裝交叉螺母后葉片表面過渡光滑。

在葉片段連接部位的展向，t型螺栓長短交錯、緊密均勻分布；在翼型周向，用t型螺栓牢固連接葉片段。

所述連接鋼架包括鋼架前部、鋼架中部、鋼架后部；安裝前使連接鋼架兩側(cè)端面保持平整、并使連接鋼架兩側(cè)端面與水平面垂直，連接鋼架的結(jié)構(gòu)與相鄰兩個葉片段連接部位兩側(cè)長短不同的t型螺栓相配合，從而通過t型螺栓、連接鋼架將相鄰兩個葉片段進行牢固連接，并按設(shè)計要求給定力矩值；所述連接鋼架輪廓外表面比葉片段連接部位外表面低5mm，用于后續(xù)預(yù)制蒙皮覆蓋后與各葉片段之間能夠光滑過渡。

在剪切腹板連接部位用腹板連接板和螺栓組件進行加固連接；腹板連接板設(shè)置在連接鋼架的兩邊；腹板連接板和連接鋼架形成中間連接體；預(yù)制蒙皮與連接鋼架通過螺釘緊固連接，并在預(yù)制蒙皮與葉片主體結(jié)合邊間隙內(nèi)使用耐候性密封材料進行密封處理。

大型風(fēng)力機分段葉片連接步驟包括：

腹板連接的步驟；

翼型過渡主體結(jié)構(gòu)連接的步驟；

預(yù)制蒙皮修型連接的步驟；

將腹板連接板和葉片段的剪切腹板相連，用螺栓組件固定；用螺栓螺母將中間連接體和葉片段端面相連，用螺栓固定；將預(yù)制好的預(yù)制蒙皮粘接到中間連接體上，待預(yù)制蒙皮粘接固化后，充分打磨預(yù)制蒙皮、葉片相鄰部位，然后將打磨部位清理干凈，用結(jié)構(gòu)膠和螺釘將預(yù)制蒙皮和葉片粘接固聯(lián)為一體，待結(jié)構(gòu)膠固化后，打磨粘接部位表面，清理打磨部位，刮涂膩子、油漆，使葉片表面無色差。

一種大型風(fēng)力機分段葉片，包括中間連接體、預(yù)制蒙皮、能連接形成大型風(fēng)力機分段葉片的兩個或多個葉片段，所述葉片包括葉片腹板，葉片段包括剪切腹板，葉片腹板由各葉片段的剪切腹板連接而成；中間連接體包括連接鋼架和連接在連接鋼架兩邊的腹板連接板；葉片段連接部位沿翼型周向分布雙排徑向交叉螺母孔，在葉片段連接部位端面分布有與交叉螺母孔一一對應(yīng)的軸向螺栓孔，用于與t型螺栓連接；相鄰葉片段由連接鋼架連接，連接鋼架與葉片段通過t型螺栓連接；所述剪切腹板通過腹板連接板和螺栓組件相連接；葉片段與葉片段的連接部位設(shè)有凹槽，預(yù)制蒙皮粘接在相鄰兩個葉片段連接部位的凹槽內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大型風(fēng)力機分段葉片連接方法具有以下有益技術(shù)效果：1.本發(fā)明的分段葉片連接方法可實現(xiàn)大型風(fēng)力機葉片段制造、分段運輸和分段連接安裝，有效地避免了整體制造帶來的質(zhì)量風(fēng)險，同時也會大大降低葉片運輸難度和成本；2．本發(fā)明的分段葉片連接方法可用于將先前短葉片在結(jié)構(gòu)強度允許的條件下進行葉尖段更換，使之葉片長度增加，從而大大提高葉片的年發(fā)電量；3.本發(fā)明的分段葉片連接方法可用于在葉片制造或運行過程中局部出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量缺陷時替換缺陷段葉片，從而減少了資源浪費，節(jié)省葉片生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中大型風(fēng)力機分段葉片連接總圖。

圖2是本發(fā)明中大型風(fēng)力機分段葉片連接鋼架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中大型風(fēng)力機分段葉片的葉片段及連接組件（其中連接組件包括交叉螺母孔、軸向螺栓、腹板連接板、螺栓組件；結(jié)構(gòu)膠和螺釘將預(yù)制蒙皮和葉片段粘接固聯(lián)為一體，待結(jié)構(gòu)膠固化后）的示意圖。

圖4是本發(fā)明中大型風(fēng)力機分段葉片的分段連接示意圖。

圖中:1、葉片，2、鋼架前部，3、鋼架中部，4、鋼架后部，5、葉片段，6、交叉螺母孔，7、軸向螺栓，8、腹板連接板，9、螺栓組件，10、預(yù)制蒙皮，11、葉片腹板。

具體實施方式

請參考圖1至圖4，一種大型風(fēng)力機分段葉片1，可分為兩段或多段，即分為兩個或多個葉片段5。各段之間采用長短不同的t型螺栓、中間連接體（包括特殊結(jié)構(gòu)的連接鋼架和腹板連接板8，其中連接鋼架包括鋼架前部2、鋼架中部3、鋼架后部4）、螺栓組件9以及預(yù)制蒙皮10將其組合連接為整體葉片。整個葉片連接可分為翼型過渡主體結(jié)構(gòu)連接、腹板連接和預(yù)制蒙皮修型連接。翼型過渡段連接須在展向和翼型厚度方向進行玻璃纖維增強處理并保持設(shè)計的厚度值以確保連接的可靠性。同時在連接部位翼型周向雙排等距分布交叉螺母孔6，而在展向通過軸向螺栓7連接，用于交叉徑向螺母和連接螺栓的裝配，連接螺栓長度不同。腹板連接主要是通過腹板連接板和螺栓組件來實現(xiàn)的，須有足夠多的螺栓來確保腹板（葉片腹板11）連接牢固。預(yù)制蒙皮連接是在過渡段不同翼型之間采用預(yù)制約5mm的蒙皮結(jié)構(gòu)并連接在連接鋼架上，從而實現(xiàn)分段葉片連接部位的光滑過渡。每個葉片段的大小形狀構(gòu)造不完全相同，以能組成一個完整的大型風(fēng)力機分段葉片為準(zhǔn)，相應(yīng)的t型螺栓、連接鋼架、腹板連接板、螺栓組件以及預(yù)制蒙皮等其他零部件的形狀構(gòu)造也與所在相鄰兩個葉片段的連接部位相配合。

大型風(fēng)力機分段葉片連接步驟如下：

1、首先將中間連接體上的腹板連接板和腹板相連，用螺栓固定；

2、用螺栓將中間連接體和葉片端面相連，用螺栓固定；

3、將預(yù)制好的蒙皮粘接到中間連接體上，待蒙皮粘接固化后，充分打磨蒙皮、葉片連接段相鄰部位，然后將打磨部位清理干凈，用結(jié)構(gòu)膠和螺釘將蒙皮和葉片粘接固聯(lián)為一體，待結(jié)構(gòu)膠固化后，打磨粘接部位表面，清理打磨部位，刮涂膩子、油漆，使葉片表面無色差。

本發(fā)明中，各個葉片段均由復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形成。在各段連接部位沿翼型周向和展向增加多層玻纖布進行結(jié)構(gòu)加強，灌注固化后在展向一定區(qū)域內(nèi)作為等厚玻璃鋼結(jié)構(gòu)，并在翼型周向布置雙排交叉螺母孔。同時在連接部位端面分布與交叉螺母孔一一對應(yīng)的軸向孔用于與t型螺栓連接。通過隨形特殊結(jié)構(gòu)連接鋼架將分段部位連接緊固，而剪切腹板部位則利用腹板連接板和螺栓組件將其加強連接。最后將預(yù)制蒙皮結(jié)構(gòu)粘接在兩段之間的凹槽內(nèi)并進行補強、修型、噴涂等完成整個葉片連接工作。各連接部位截面厚度均勻并沿翼型周向等間距分布雙排交叉螺母孔，要求其安裝交叉螺母后葉片表面過渡光滑、無明顯凹凸，通過修型等工藝來保證連接過渡段并不會影響葉片氣動效率。分段位置的展向t型螺栓長短交錯、緊密均勻分布在翼型周向，增加t型螺栓數(shù)量，牢固連接分段葉片段。特殊連接鋼架結(jié)構(gòu)由前、中、后三個部分組成。安裝前須保證鋼架兩側(cè)端面的平面度和垂直度，通過特殊連接鋼架結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑦B接部位兩側(cè)長短不同的t型螺栓進行牢固連接，并按設(shè)計要求給定力矩值。同時要求三部分鋼架輪廓需比葉片連接部位表面低約5mm，用于后續(xù)蒙皮覆蓋后與各段之間能夠光滑過渡。前、后緣斷開腹板須通過專用腹板連接板和螺栓組件進行加固連接。預(yù)制蒙皮結(jié)構(gòu)與連接鋼架通過螺釘緊固，并在結(jié)合邊間隙內(nèi)使用耐候性密封材料進行密封處理。

分段葉片連接采用等距交錯、伸出長度不同的t型螺栓結(jié)構(gòu)來進行連接，此連接方式結(jié)構(gòu)簡單、受力均勻、安全可靠，有效地避開螺栓孔間的應(yīng)力危險部位并能夠增加連接螺栓的數(shù)量，提高整體連接的可靠性。分段葉片連接利用伸出長度不同的螺栓與特殊鋼架結(jié)構(gòu)進行連接有效縮減了過渡段的連接空間，最大限度控制連接過渡段外形對葉片氣動性能的影響。腹板連接方式不僅使得斷開腹板（剪切腹板）之間連接得到加強，而且能夠使腹板承受的剪應(yīng)力轉(zhuǎn)換為螺栓組的拉應(yīng)力。這一連接方式的轉(zhuǎn)變能有效地增強螺栓組的使用壽命。預(yù)制蒙皮與兩側(cè)的連接段之間的連接縫采用耐候性密封材料進行密封，從而有效避免自然界中風(fēng)沙、雨水進入葉片殼體內(nèi)部影響螺栓連接的安全性和可靠性。

本發(fā)明是一種大型風(fēng)力機葉片段新型連接方法。此風(fēng)力機葉片可由兩段或多段玻璃鋼結(jié)構(gòu)連接而成。在各葉片段連接部位沿翼型周向分布雙排徑向交叉螺母孔，而軸向分布著軸向螺栓孔，并通過特殊結(jié)構(gòu)的連接鋼架將各段緊密連接起來。同時，各前、后剪切腹板通過連接鋼板和螺栓組將其牢固連接。最后，通過打磨、清理、粘接、補強、修型和噴涂等工藝步驟將預(yù)制蒙皮結(jié)構(gòu)粘接在分段（葉片段）連接處，從而將各葉片段連接為一體。本發(fā)明可以在不影響葉片氣動效率的前提下，有效地解決了長葉片運輸難、成本高的問題，同時也為短葉片延長、各葉片段更換提供了可行方案。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。