葉片接閃器安裝方法、葉片和風力發電機組與流程

本發明涉及清潔能源設備領域，尤其涉及一種葉片接閃器安裝方法、葉片和風力發電機組。

背景技術：

目前葉片制造過程中有兩種接閃器的安裝方法。第一種是全打孔式安裝，即葉片吸力面(SS面，葉片的背風面)和壓力面(PS面，葉片的迎風面，朝向風吹來的方向)的接閃器均通過打孔的方式與葉片內部的防雷銅板相連。打孔的安裝方法適用于接閃面積較小的鋁接閃器，直徑大約在20mm左右。

這種方案需要在葉片表面鉆孔，對葉片表面形成破壞。鉆孔時由于工人無法看到葉片內部防雷銅板的位置，易發生鉆孔位置不準確，鉆偏甚至未鉆到防雷銅板的現象，甚至存在工人在未鉆到防雷銅板的情況下直接安裝接閃器，導致接閃器與防雷銅板并未連接，從而使防雷系統失效。

由于是人工打孔，存在接閃器表面與葉片表面不平整的問題，接閃器安裝完成后存在凸出或凹陷于葉片表面的現象，后期葉片長期運行過程中，氣流在此處形成湍流，增大表面作用力，易使油漆脫落玻璃鋼老化，接閃器與葉片表面開裂。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種葉片接閃器安裝方法、葉片和風力發電機組，以解決在葉片上打孔安裝接閃器影響葉片可靠性的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例提供一種葉片接閃器安裝方法，包括：真空灌注成型吸力面殼體和/或壓力面殼體，其中，吸力面殼體和/或壓力面殼體內預埋有接閃器、接閃器工裝和接閃器安裝座中至少一個，接閃器安裝座具有容納接閃器的容納孔；在吸力面殼體和/或壓力面殼體上安裝防雷板；使吸力面殼體與壓力面殼體合模，并使接閃器或接閃器工裝與對應的防雷板連接，或使接閃器安裝座上的容納孔與防雷板對應；取出接閃器工裝，并裝入接閃器；和/或在接閃器安裝座內裝入接閃器。

進一步地，真空灌注成型吸力面殼體和/或壓力面殼體，其中，吸力面殼體和/或壓力面殼體內預埋有接閃器、接閃器工裝和接閃器安裝座中至少一個，接閃器安裝座具有容納接閃器的容納孔的步驟包括：在模具上鋪設下蒙皮；在下蒙皮上確定接閃器安裝位置；根據接閃器安裝位置在下蒙皮上開口；在接閃器安裝位置設置接閃器、接閃器工裝和接閃器安裝座中的一個；鋪設芯材和上蒙皮，并在對應的芯材和上蒙皮上開口，使接閃器或接閃器工裝或接閃器安裝座通過開口穿出；密封接閃器或接閃器工裝或接閃器安裝座的露出部分；鋪設真空灌注用輔助材料并真空灌注；去除輔助材料和接閃器或接閃器工裝或接閃器安裝座的露出部分的密封材料，并成型出吸力面殼體或壓力面殼體。

進一步地，在接閃器安裝位置設置接閃器、接閃器工裝和接閃器安裝座中的一個的步驟中，接閃器或接閃器工裝與模具磁吸配合。

進一步地，模具上設置有定位接閃器工裝的凹槽。

進一步地，在吸力面殼體和/或壓力面殼體上安裝防雷板的步驟中，防雷板為第一防雷板或第二防雷板，第一防雷板包括第一板主體和折彎段，第一板主體上設置有安裝接閃器或接閃器工裝的安裝孔；第二防雷板包括上板體、下板體和連接體，連接體連接上板體和下板體，上板體和下板體上均設置有安裝接閃器或接閃器工裝的安裝孔。

進一步地，在吸力面殼體和/或壓力面殼體上安裝防雷板的步驟包括：確定吸力面殼體的接閃器安裝位置與壓力面殼體上相應的接閃器安裝位置之間的距離；若距離大于第一預定值，則在吸力面殼體和壓力面殼體的接閃器安裝位置安裝第一防雷板；若距離小于第一預定值且大于第二預定值，則在吸力面殼體和壓力面殼體中合模時固定的一個的接閃器安裝位置上安裝第一防雷板，且在第一防雷板上固定支撐結構，支撐結構用于安裝與吸力面殼體和壓力面殼體中的另一個配合的第一防雷板；若距離小于第二預定值，則在吸力面殼體和壓力面殼體中合模時固定的一個的接閃器安裝位置上安裝第二防雷板。

進一步地，接閃器工裝為第一工裝或第二工裝；第一工裝上設置有取出螺紋孔和錐形導向段，第一工裝設置在吸力面殼體和壓力面殼體中合模時活動的一個上；第二工裝上設置有取出螺紋孔和防雷板配合段，第二工裝設置在吸力面殼體和壓力面殼體中合模時固定的一個上。

進一步地，在取出接閃器工裝，并裝入接閃器的步驟中，使用取出組件與接閃器工裝螺紋配合將接閃器工裝取出。

進一步地，取出組件包括：支撐件；連接桿，連接桿穿過支撐件且能夠相對支撐件移動，連接桿的第一端設置有與接閃器工裝螺紋配合的取出螺紋段，連接桿上還設置有配合螺紋段；手柄，手柄設置在配合螺紋段上，且位于支撐件的遠離連接桿的第一端的一側。

根據本發明的另一方面，提供一種葉片，其包括吸力面殼體、壓力面殼體和接閃器，接閃器設置在吸力面殼體和/或壓力面殼體上，接閃器通過上述的葉片接閃器安裝方法安裝到吸力面殼體或壓力面殼體上。

根據本發明的另一方面，提供一種風力發電機組，其包括葉片，葉片為上述的葉片。

本發明的實施例的葉片接閃器安裝方法在吸力面殼體或壓力面殼體成型過程中預埋接閃器、接閃器工裝和接閃器安裝座中的至少一個，避免了后續再葉片殼體上打孔造成葉片結構受損強度下降的問題，而且保證了接閃器能夠與防雷板可靠連接。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的葉片的第一位置處的剖視結構示意圖；

圖2為圖1中A處的局部放大圖；

圖3為本發明的實施例的葉片的第二位置處的剖視結構示意圖；

圖4為本發明的實施例的葉片的第三位置處的剖視結構示意圖；

圖5為圖4的防雷板處的局部放大圖；

圖6為本發明的實施例的葉片的第一工裝的結構示意圖；

圖7為本發明的實施例的葉片的第二工裝的結構示意圖；

圖8為本發明的實施例的葉片的第一防雷板的結構示意圖；

圖9為本發明的實施例的葉片的第二防雷板的結構示意圖；

圖10為本發明的實施例的第一工裝與葉片殼體的結構示意圖；

圖11為本發明的實施例的第二工裝與葉片殼體的結構示意圖；

圖12為本發明的實施例的接閃器安裝座與葉片殼體的結構示意圖；

圖13為本發明的實施例的取出組件的主視結構示意圖；

圖14為本發明的實施例的取出組件的第一剖視結構示意圖；

圖15為本發明的實施例的取出組件的第二剖視結構示意圖。

附圖標記說明：

10、吸力面殼體；20、壓力面殼體；31、接閃器；321、第一工裝；322、第二工裝；323、取出螺紋孔；324、錐形導向段；325、防雷板配合段；33、接閃器安裝座；331、容納孔；41、第一防雷板；411、第一板主體；412、折彎段；413、安裝孔；42、第二防雷板；421、上板體；422、下板體；423、連接體；50、支撐結構；61、支撐件；62、連接桿；621、取出螺紋段；622、配合螺紋段；63、手柄；70、粘結膠層；81、下蒙皮；82、芯材；83、上蒙皮；90、電纜。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例的葉片接閃器安裝方法、葉片和風力發電機組進行詳細描述。

葉片接閃器安裝方法包括：真空灌注成型吸力面殼體10和/或壓力面殼體20，其中，吸力面殼體10和/或壓力面殼體20內預埋有接閃器31、接閃器工裝和接閃器安裝座33中至少一個，接閃器安裝座33具有容納接閃器31的容納孔331；在吸力面殼體10和/或壓力面殼體20上安裝防雷板；使吸力面殼體10與壓力面殼體20合模，并使接閃器31或接閃器工裝與對應的防雷板連接，或使接閃器安裝座33上的容納孔331與防雷板對應；取出接閃器工裝，并裝入接閃器31；和/或在接閃器安裝座33內裝入接閃器31。

該葉片接閃器安裝方法在葉片的吸力面殼體10或壓力面殼體20成型的過程中將接閃器31、接閃器工裝和接閃器安裝座33中的至少一個預埋，避免了在吸力面殼體10和壓力面殼體20成型后打孔安裝接閃器造成的結構破壞、打孔不準致使接閃器失效等問題。而且還能夠確保接閃器31安裝后不破壞吸力面殼體10和壓力面殼體20的外表面型面，保證葉片的氣動性能。

風力發電機組的葉片工作過程中，為了防止雷電擊打損壞葉片，在葉片上設置一個或多個接閃器，用于吸收和傳導雷電能量。通常在葉片的長度方向布置多個接閃器，葉片的吸力面殼體10和壓力面殼體20上均布置接閃器。接閃器穿入所在的葉片殼體(吸力面殼體10或壓力面殼體20)，并與固定在葉片殼體內的防雷板連接，防雷板上連接有電纜，以實現雷電的傳導。

如圖8和圖9所示，根據設置在葉片殼體上的位置不同，使用的防雷板的結構也不同。

如圖8所示，防雷板為第一防雷板41。第一防雷板41包括第一板主體411和折彎段412。第一板主體411用于固定在葉片殼體上，同時用于與接閃器31或接閃器工裝連接。折彎段412用于與電纜90或導線等連接。第一板主體411上設置有安裝接閃器31或接閃器工裝的安裝孔413。此種防雷板應用于葉片的吸力面殼體10與壓力面殼體20之間的距離較大的位置。

如圖9所示，第二防雷板42包括上板體421、下板體422和連接體423，連接體423連接上板體421和下板體422。上板體421用于與處于上方的葉片殼體和其上的接閃器31或接閃器工裝連接。下板體422用于與處于下方的葉片殼體和其上的接閃器31或接閃器工裝連接。連接體423主要起支撐作用。上板體421和下板體422上均設置有安裝接閃器31或接閃器工裝的安裝孔413。這種防雷板主要應用于葉片的吸力面殼體10和壓力面殼體20之間的距離較小的位置。

防雷板的材質優選為電阻較小的導體，如銅等。銅的導電性好，且成本相對金銀等較低。

根據使用位置的不同，接閃器工裝的結構和類型也不同。如圖6和圖7所示。

如圖6所示，接閃器工裝為第一工裝321。第一工裝321上設置有取出螺紋孔323和錐形導向段324。取出螺紋孔323用于與其他結構配合，以便于從吸力面殼體10或壓力面殼體20上取出第一工裝321。錐形導向段324用于在第一工裝321與防雷板上的安裝孔413配合時進行導向，使兩者配合更加方便。第一工裝321設置在吸力面殼體10和壓力面殼體20中合模時活動的一個上，這是因為第一工裝321具有錐形導向段324，使得與防雷板的安裝孔413的配合更加方便，使得合模時能夠更加快速地進入安裝孔413內，提高合模效率和葉片質量。

錐形導向段324的長度為長度a，用來對準防雷板上的用于安裝接閃器的安裝孔413。錐形導向段324可以是對稱結構，也可以是非對稱錐形(即錐形的母線的長度不等)。當然，可以將防雷板的安裝孔413制作成引導式的錐形孔，而省略第一工裝的錐形導向段324。

與錐形導向段324連接的一部分的長度為長度b，其用于與葉片殼體配合，此部分的高度與葉片殼體的高度一致。此部分之上的部分的長度為長度c，此部分的高度與葉片的模具上的接閃器定位凹坑一致。

第二工裝322上設置有取出螺紋孔323和防雷板配合段325。取出螺紋孔323與其他結構配合以能夠將第二工裝322從所在的葉片殼體上取出。防雷板配合段325用于與防雷板的安裝孔413配合。第二工裝322設置在吸力面殼體10和壓力面殼體20中合模時固定的一個上，這是因為在合模時固定的葉片殼體無需移動，可以預先將防雷板安裝到葉片殼體內，并與防雷板配合段325連接。防雷板配合段325的長度為長度d。

如圖10至圖12所示，該葉片接閃器安裝方法中，真空灌注成型吸力面殼體10和/或壓力面殼體20的步驟包括：

在模具上鋪設下蒙皮81。生產吸力面殼體10時模具為吸力面模具，生產壓力面殼體20時，模具為壓力面模具。

在下蒙皮81上確定接閃器安裝位置。由于沿葉片的長度方向通常會設置多個接閃器，而接閃器的位置需要通過計算確定，以保證良好的接閃效果。

根據接閃器安裝位置在下蒙皮81上開口。為了方便接閃器31或接閃器工裝或接閃器安裝座33穿出，在下蒙皮81上設置開口。在葉片殼體的不同位置上，根據不同的情況，可以選擇直接在葉片殼體上預埋接閃器31、或者預埋接閃器工裝或者預埋接閃器安裝座33。也就是說，在葉片殼體成型完成后，一個葉片殼體上可能同時預埋了接閃器31、接閃器工裝和接閃器安裝座33。當然，也可能預埋的種類相同，或者是三者中的部分。

若預埋的是接閃器工裝，則需要進行接閃器工裝涂脫模劑的步驟。因為后續需要將接閃器工裝取出，并安裝接閃器，因此需要涂脫模劑以方便取出。如果預埋的是接閃器31或者接閃器安裝座33，由于都不需要取出，則可以省略該步驟。

在接閃器安裝位置設置接閃器31、接閃器工裝和接閃器安裝座33中的一個。根據需要設置接閃器31或接閃器工裝或接閃器安裝座33。如比較靠近葉根的部位可以直接預埋接閃器31。葉片中間和靠近葉尖的位置由于防雷板的安裝和與電纜連接比較不便可以先預埋比較容易與防雷板配合和定位的接閃器安裝座33或接閃器工裝。

為了實現接閃器的定位準確，需在葉片模具上制造一個與接閃器工裝的外表面一致的凹槽，凹槽的直徑與接閃器31或接閃器工裝的外表面圓盤直徑一致，深度與長度c一致。在凹槽的下方，可以預埋一個強力磁鐵，用以增加凹槽對接閃器工裝的吸附力，防止位移。若接閃器工裝采用磁鋼制作，則可以減小凹槽深度，甚至取消凹槽，用一圈紅色標記代替。通過接閃器31或接閃器工裝與模具磁吸配合的方式提高固定的穩定度，可以提高生產的葉片殼體的質量。

為了確保葉片強度，在設置有接閃器31的位置鋪放下加強層，并在下加強層上開口，以供接閃器31或接閃器安裝座33或接閃器工裝穿出并提高結構強度。

鋪設芯材82和上蒙皮83，并在對應的芯材82和上蒙皮83上開口，使接閃器31或接閃器工裝或接閃器安裝座33通過開口穿出。

在設置有接閃器31的位置鋪放上加強層，并開口。

密封接閃器31或接閃器工裝或接閃器安裝座33的露出部分。這樣可以防止露出的部分扎破真空灌注系統而影響真空灌注。

鋪設真空灌注用輔助材料并真空灌注和固化。

固化后去除輔助材料和接閃器31或接閃器工裝或接閃器安裝座33的露出部分的密封材料，并成型出吸力面殼體10或壓力面殼體20。

通過上述過程可以真空灌注成型出吸力面殼體10和/或壓力面殼體20，且吸力面殼體10和壓力面殼體20內預埋有接閃器31、接閃器工裝和接閃器安裝座33中至少一個。

需要說明的是，如果預埋了接閃器安裝座33，為了能夠順利真空灌注，需要將容納孔331進行密封填充。如采用橡膠或其他填充物質填充，以方便手動拆除為宜。接閃器安裝座33可以是鐵質、銅質、塑料等硬質材料制作。

成型出吸力面殼體10和壓力面殼體20之后，在吸力面殼體10和/或壓力面殼體20上安裝防雷板。具體包括：

確定吸力面殼體10的接閃器安裝位置與壓力面殼體20上相應的接閃器安裝位置之間的距離。如圖1和圖2所示，合模時處于下方的葉片殼體為固定殼體。下面以壓力面殼體20為固定殼體，吸力面殼體10為活動殼體為例說明。

沿葉片的長度方向處于同一位置或相近位置的吸力面殼體10上的接閃器和壓力面殼體20上的接閃器為一組相應的接閃器。在安裝防雷板時，需要確定安裝何種類型的防雷板，防雷板的類型通過一組接閃器之間的距離確定。

第一位置處：若距離大于第一預定值，則說明吸力面殼體10和壓力面殼體20之間的空間較大，能夠供工人通過，防雷板的安裝和與電纜線的連接比較方便。這種情況下，可以在吸力面殼體10和壓力面殼體20的接閃器安裝位置安裝第一防雷板41。即在壓力面殼體20上安裝第一防雷板41，使第一防雷板41的安裝孔413與接閃器31或第二工裝322配合，或使第一防雷板41的安裝孔413與接閃器安裝座33的容納孔331對應。在第一防雷板41與壓力面殼體20之間填充有粘結膠層70，以固定第一防雷板41。同樣地，在吸力面殼體10上安裝第一防雷板41，使第一防雷板41的安裝孔413與接閃器31或第二工裝322配合，或使第一防雷板41的安裝孔413與接閃器安裝座33的容納孔331對應。并在第一防雷板41與吸力面殼體10之間填充粘結膠層70，使第一防雷板41固定。安裝完防雷板后，將壓力面殼體20的防雷板與電纜90連接。

第二位置處：若距離小于第一預定值且大于第二預定值，則說明吸力面殼體10和壓力面殼體20之間的空間不能使工人通過，合模后工人不能進入這一位置操作，但是這一距離不能使用第二防雷板42。這種情況下，如圖3所示，在吸力面殼體10和壓力面殼體20中合模時固定的一個(即壓力面殼體20)的接閃器安裝位置上安裝第一防雷板41，使第一防雷板41的安裝孔413與接閃器31或第二工裝322連接。并在第一防雷板41與壓力面殼體20之間填充粘結膠層70，保證固定可靠。然后在第一防雷板41上固定支撐結構50。支撐結構50用于安裝與吸力面殼體10和壓力面殼體20中的另一個配合的第一防雷板41。

支撐結構50可以為U型結構，U型開口的兩端之間的距離需滿足合模要求，保證合模時，處于上側的第一防雷板41能夠與處于上側的葉片殼體配合。支撐結構50可以是幾層玻璃纖維制作的支撐，也可以采用其他材料制作，例如鐵質、銅質、工程塑料等。甚至可以和防雷銅板一體化。

支撐結構50為玻璃纖維材料制造時，支撐結構50與第一防雷板41粘結固定。在粘接膠固化前用尺校準支撐的上部位置，使其符合設計要求，保證上部的第一防雷板41安裝后可以與吸力面殼體10的接閃器工裝對接，可根據設計要求的尺寸做出工裝定位，簡化校準步驟。然后將兩個第一防雷板41與電纜90連接。

第三位置處：若距離小于第二預定值，則說明吸力面殼體10和壓力面殼體20之間的距離較小，不能使工作人員通過，且能夠使用第二防雷板42。這種情況下，如圖4和圖5所示，在吸力面殼體10和壓力面殼體20中合模時固定的一個(即壓力面殼體20)的接閃器安裝位置上安裝第二防雷板42，使第二防雷板42的安裝孔413與接閃器工裝連接，并在第二防雷板42的下板體422和壓力面殼體20之間填充粘結膠層70，保證連接可靠。固化后，將電纜90連接到第二防雷板42上。由于此處上下距離較小，偏差較小，可以將接閃器工裝制作的比接閃器稍大2-3mm，給接閃器安裝留下一定的偏差余量。

安裝完防雷板后進行合模。合模過程中，吸力面殼體10和壓力面殼體20通過常規葉片合模方式合模。

對于第一位置處，合模后，工人可以直接進入葉片內部，將電纜90與吸力面殼體10的第一防雷板41連接。

對于第二位置處，需要在合模時，在支撐結構50的上端涂上粘接膠并放置另一個第一防雷板41，并與電纜90連接。之后吸力面殼體10與壓力面殼體20合模，保證在合模過程中，吸力面殼體10上的第一工裝321的錐形導向段324可以準確插入第一防雷板41的安裝孔413內。在此過程中，由于粘接膠未固化，即使有一定的偏移，也可以通過接閃器工裝的尖端部分校正。

對于第三位置處，合模時，處于吸力面殼體10上的第一工裝321的錐形導向段324直接與上板體421上的安裝孔413配合。

這樣合模后，保證每個接閃器或接閃器工裝或接閃器安裝座33都與對應的防雷板可靠連接。避免從外部打孔造成的孔打偏致使接閃器與防雷板配合不上的問題。

合模后，需要取出接閃器工裝，并裝入接閃器。或者在接閃器安裝座33內裝入接閃器。

具體地，使用取出組件與接閃器工裝螺紋配合將接閃器工裝取出。如圖13至圖15所示，取出組件包括支撐件61、連接桿62和手柄63。

其中，支撐件61用于支撐取出組件。支撐件61可以是支撐在葉片表面的支架，也可以是正方形、長方形、圓形等形狀，也可以是可調節式的三腳架，可以支撐住連接桿62即可。

在本實施例中，連接桿62穿過支撐件61且能夠相對支撐件61移動，連接桿62的第一端設置有與接閃器工裝螺紋配合的取出螺紋段621，連接桿62上還設置有配合螺紋段622。連接桿62可以是六角頭長螺栓，其有兩段螺紋。端部螺紋為與接閃器工裝上的取出螺紋孔配合的取出螺紋段621。中間段的螺紋為配合手柄，使之可以將螺栓向上提起的配合螺紋段622。

手柄63設置在配合螺紋段622上，且位于支撐件61的遠離連接桿62的第一端的一側。手柄63用于提出接閃器工裝。手柄是可以將連接桿62向上提的帶有螺紋孔的旋轉手柄。

拆除接閃器工裝后，安裝接閃器。具體地，在接閃器31的螺紋上涂上導電膏。在接閃器工裝取出后形成的空缺處或接閃器安裝座33的容納孔331內涂抹適量的硅膠或其他粘接膠。將接閃器擰入安裝孔413內，并用扳手擰緊。

根據本發明的另一方面，提供一種葉片，其包括吸力面殼體10、壓力面殼體20和接閃器31，接閃器31設置在吸力面殼體10和/或壓力面殼體20上，接閃器31通過上述的葉片接閃器安裝方法安裝到吸力面殼體10或壓力面殼體20上。該葉片可以有效減少對葉片蒙皮的后期人為破壞，即減少打孔，同時減少相應的工時，減少粉塵的產生。由于預埋了接閃器31、或接閃器安裝座33或接閃器工裝，保證了葉片表面的平整性，有利于保證葉片的氣動效應。

根據本發明的另一方面，提供一種風力發電機組，其包括葉片，所述葉片為上述的葉片。

本發明的葉片接閃器安裝方法、葉片和風力發電機組具有如下效果：

在模具上制造凹槽，在凹槽下方預埋磁鐵或磁鋼的方式定位和固定接閃器工裝，使得接閃器工裝定位更加準確可靠。

解決了安裝接閃器需要鉆孔的問題，同時可以避免鉆孔時位置不準確的問題，避免了鉆孔位置不準會導致重復打孔或接閃器安裝歪斜的情況。

解決接閃器表面凸出蒙皮表面的問題，從而解決了凸出葉片表面易導致接閃器與葉片表面貼合不緊，或長期運行后開裂的問題。

解決工人安裝接閃器時需要打孔，浪費時間的問題。

具有垂直孔的防雷板，便于接閃器工裝的對準。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。