分析风力发电机组叶片塔筒清洗装置的设计要点

李 俊

(中国能源建设集团湖南火电建设有限公司 湖南 长沙 410000)

引言

风能由于其环保性、可再生的特点，成为当今国内外的重点研究对象，而风轮发电机可以将风能转化为电能，是风电领域研究的热门科研课题。风力发电主要是将风能转化为电能，众所周知，风能是一种无污染的可再生能源，这是人们一直在追求的清洁能源。其中风力发电中，叶片结构具有重要意义。风电机组的发电功率与叶片长度成正比，因此，风电叶片的大型化成为一种趋势。现代风电机组的叶片都是由复合材料，如玻璃纤维增强复合材料(俗称玻璃钢)，制成的大型中空结构体。在日常运行中，保证其清洁性具有重要意义。

一、风力发电叶片的基本要求

叶片是风力发电机中一项关键部件，其在实际应用过程中具有可靠的质量、优越的性能，从而可以保障机组在实际运行过程中的稳定性。叶片长期在恶劣的环境中应用，这也对其性能提出更高的要求，对叶片的要求主要体现在以下4个方面：

(1)密度轻，抗疲劳性强，较强的力学性能，能够在暴风等级恶劣的条件下作业。

(2)叶片表面需要保光滑性，这能够达到减小叶片表面阻力的作用，确保其在应用过程中的稳定性，有效降低事故的发生概率。

(3)实际应用期间，不得出现强烈的光反射、电磁波干扰、较大噪音。

(4)具有加强的耐紫外线照射、耐附属，以及较强的雷击性。

在风力发电机中的叶片只有具有以上性能才能被应用，但是需要注意的是，即使具备以上性能，风力发电发电叶片在实际应用期间，也会由于受各种因素影响而出现故障。因此，要做好相应实时监控预警，通过对实时监控故障预警系统的应用，对风力发电机叶片的运行情况进行监控，一旦其在运行过程中出现问题，要及时采取相应的措施对问题进行处理，避免故障进一步扩大，造成更为严重的影响。

二、风电叶片类型

根据叶根连接方式不同，风电叶片大致可以分为打孔型叶片和预埋型叶片两种。

打孔型叶片与主机采用T形螺栓连接。这种连接方式需要在叶片成形后对其进行钻孔，即在叶根处钻轴向孔和径向孔，以便进行T形螺栓的安装。

预埋型叶片与主机采用预埋螺栓连接。这种连接方式需要在叶片铺层时，将预埋螺栓套、楔形条等铺设到叶根处，与叶片一体灌注成形。

打孔型叶片与预埋型叶片的对比如表1所示。

表1 打孔型叶片与预埋型叶片对比

三、风力发电机组叶片塔筒清洗装置设计

(一)叶片清洗装置

风电叶片是风电机组的重要部件，加强其清洗具有重要意义。本文概述了一种风力发电机组叶片清洗设备，工作人员可以通过移动电动滑板车将设备移动到待擦拭叶片的位置，将电动伸缩杆伸向叶片底部附近位置，通过摄像头观察，通过控制器调整擦拭头，将擦拭头从叶片底部夹在叶片上，并由液体喷头喷洗洁剂，电动伸缩杆通过第一清洁板和第二清洁板的相对滑动上下伸缩，以适应所述叶片的不同宽度。同时，根据压缩弹簧的弹性特性，使两固定板之间的距离随叶片厚度的变化而变化，适应不同段的不同厚度，而且，清洁棉的柔软度能与叶片表面紧密贴合，提高擦拭的清洁度；擦拭过程中，无需工人爬塔，提高了工人的安全性，同时无需人工擦拭，提高了工作效率。

(二)塔筒清洗装置

叶片塔筒清洗装置的设计的主要组成部分如图1所示，在滚架上安装清洗装置，通过连杆和弹簧将滚架连接，二者之间的收缩量，能够在一定程度上将曲面部分进行清洁。

1.滚刷；2.滚架；3.连接杆；4.弯臂连杆；5.机架连接板；6.铰接板；7.伸缩液压杆；8.仿形弹簧

图1 清洗装置结构

塔筒重量占风电机组总重的一半以上，其成本占总成本的15%～2O%(高度越大，比例越高)，作为风电机组的重要组成部分。其设计须考虑整机的经济性能。

一种风力发电机塔筒清洗装置，包括塔筒，所述塔筒的外侧活动安装有清洗套环，清洗套环的顶部均匀设置有多个清洗罐，清洗罐的一侧连通有清洗喷头，清洗喷头与塔筒相适配，所述清洗套环的底部转动安装有清扫环，清扫环的外侧焊接有环形齿条，清扫环的内侧设置有多个毛刷，毛刷与塔筒的外侧接触，清洗套环的外侧焊接有驱动电机，驱动电机的输出轴上焊接有齿轮，齿轮与环形齿条啮合，所述清洗套环上设置有多个推杆电机，推杆电机的输出轴上焊接有固定块。本实用新型结构简单，操作方便，可快速的对塔筒的表面进行清洗，节约了人力，提高了工作效率，且避免工作人员高空作业，减少了工作风险与传统清洗方式等相比，本实用新型结构简单，操作方便，可快速的对塔筒的表面进行清洗，节约了人力，提高了工作效率，且避免工作人员高空作业，减少了工作风险。

四、结束语

近些年，风力发电、水力发电、清洁能源等词汇已经成为了我国的热点话题。目前，在国内外现有的风力发电机叶片清洗技术中，普遍存在存在劳动强度高，施工周期长，安全性能不足，环境污染，施工成本高等很多问题。因此，研究一种快速、高效、可靠、环保、健康的自动清洗方式来代替人工清洗具有重要的现实意义。