專利名稱：一種抗強風型風力發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗強風型風力發(fā)電機組，特別是沿海地區(qū)經(jīng)常受到臺風侵襲的風力發(fā)電機組。
背景技術(shù)：
世界各國的沿海地區(qū)大多風能資源豐富，但土地資源稀缺，沿海的高山和海島通常交通條件不便，并且地形地貌不規(guī)整，不可能在陸地成片地建設風電場，這給機組的安裝、使用、維護帶來很大的困難，也對機組的可靠性提出了較高的要求。在這樣的地區(qū)建立風電場要求機組重量不能太重，葉片的長度不能太長，否則機組將無法安裝。此外在每年的夏季這些地區(qū)均會受到臺風的襲擊，臺風中機組都會遭到不同程度的破壞。因此，對于在這一地區(qū)使用的包括海上風機在內(nèi)的機組，必須滿足一些特殊的要求，除能適應鹽霧和高溫、高濕環(huán)境外，在某些地區(qū)比如我國的東南沿海地區(qū)還要求能抵御強臺風。風力發(fā)電機組中最常使用的是水平軸風力機，這種風機隨風輪與塔筒相對位置的不同而有上風向與下風向之分。風輪在塔筒的前面迎風旋轉(zhuǎn)，稱為上風向風力機。風輪安裝在塔筒的下風位置的，則稱為下風向風力機。上風向風力機必須有某種調(diào)向裝置來保持風輪迎風，這種被稱為偏航系統(tǒng)的調(diào)向裝置結(jié)構(gòu)復雜，運行可靠性也易受外部條件的影響。特別是在強風的工況下，通常此時電網(wǎng)已經(jīng)停電，若要求偏航系統(tǒng)始終保證風輪迎風，其難度是非常大的，而一旦偏航系統(tǒng)停止工作，隨風向轉(zhuǎn)動的機艙極有可能造成扭纜等故障。下風向風力機能夠自動對準風向，在臺風到來時，可防止風力發(fā)電機組機艙側(cè)面正對強風，從而減小強風施加給機艙的傾覆力矩；但在自然偏航的情況下，若風向變化過于劇烈也會產(chǎn)生較大的陀螺力矩，對機組造成危害。法國在先申請FR2916785A1 ((Large size wind turbine setting down andraising device, has leg supporting tower of wind turbine at level of separatorwhen tower is horizontal and blades of nacelle are on ground and protected〉〉(大型風輪機下降和提升裝置，當塔筒處于水平和機艙的葉片位于地面受保護時由支撐腿支撐風輪機的塔筒位于水平)公開了一種風力發(fā)電機組，其技術(shù)方案是在臺風前將風力發(fā)電機組放倒，但這僅僅適用于小功率的風力發(fā)電機組，同時這種方法操作起來非常麻煩。專利號為CN02816941.7的中國在先申請《逆風型風力渦輪機及其操作方法》，其技術(shù)方案是在正常情況下風力發(fā)電機為上風向工作，而在遇到臺風時，偏航系統(tǒng)自動將風輪轉(zhuǎn)到下風方向，此后偏航系統(tǒng)采用自然偏航方式，這種方式可降低風輪上風方向的負載，但在自然偏航時，極有可能發(fā)生電纜扭結(jié)的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗強風型風力發(fā)電機組，提高機組在強風工況下的自適應能力。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種抗強風型風力發(fā)電機組，具有塔筒、位于塔筒頂部的機艙、位于機艙前端的風輪，所述風輪具有分段式葉片，所述葉片具有可拆卸的尖部，所述風輪帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置及斬波裝置轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的兩根直流電纜與電刷電連接，兩條環(huán)形導電軌安裝在塔筒的外壁上，沿兩條環(huán)形導電軌圓周交錯分布的兩組電刷在環(huán)形導電軌的鋼帶表面接觸并滑行并將高壓直流電傳送到環(huán)形導電軌上，兩根輸電電纜分別與兩條環(huán)形導電軌電連接。進一步地，所述風力發(fā)電機組在臺風到來前所述葉片的尖部被拆卸，所述塔筒上部由拉索拉緊固定在地錨上，所述風力發(fā)電機組在臺風到來后采用下風向自然偏航方式。當臺風過后可解除拉索，并重新安裝葉片的尖部，風力發(fā)電機組重新開始正常的工作。進一步地，所述風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用與安全制動部件不同的制動部件。當失去液壓后減速制動依然能有效提供必要的阻尼，使設備處于安全狀態(tài)。進一步地，兩條環(huán)形導電軌的外側(cè)安裝有防護罩。進一步地，所述風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用碟簧裝置。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使用分段式葉片，葉片的尖部可拆卸，在臺風到來之前將葉片尖部拆除，并將分段式葉片的分段處的端口密封，還可用多根拉索將塔筒上部緊固在地錨上。風輪帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置及斬波裝置轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的直流電纜只需2根，兩根直流電纜與電刷電連接，電刷與環(huán)形導電軌滑動接觸，并通過輸電電纜傳輸?shù)阶冸娬?，?jīng)過變流后的電能輸送給電網(wǎng)，提高了機組在強風工況下的自適應能力。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的葉片的尖部拆卸后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中電刷與環(huán)形導電軌接觸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中電刷與環(huán)形導電軌接出的局部放大示意圖；圖4是本發(fā)明的電能傳輸原理圖；其中:1.風輪、2.機艙、3.塔筒、4.地錨、5.拉索、6.電刷、7.環(huán)形導電軌、8.防護
罩、9.整流裝置，10.斬波裝置。
具體實施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1圖2圖3圖4所示，一種抗強風型風力發(fā)電機組，主要應用于可能遭受到臺風襲擊的沿海、海島的風電場。風力發(fā)電機組具有塔筒3、位于塔筒3頂部的機艙2、位于機艙2前端的風輪1，風輪I具有分段式葉片，葉片具有可拆卸的尖部，風輪I帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置9及斬波裝置10轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的兩根直流電纜與電刷6電連接，兩條環(huán)形導電軌7安裝在塔筒3的外壁上，沿兩條環(huán)形導電軌7圓周交錯分布的兩組電刷6在環(huán)形導電軌7的鋼帶表面接觸并滑行并將高壓直流電傳送到環(huán)形導電軌7上，兩根輸電電纜分別與兩條環(huán)形導電軌7電連接。兩條環(huán)形導電軌7的外側(cè)安裝有防護罩8。兩條環(huán)形導電軌7安裝在塔筒3的外壁上，沿環(huán)形導電軌7圓周交錯分布的兩組電刷6在環(huán)形導電軌7的鋼帶表面上接觸并滑行，將高壓直流電傳送到環(huán)形導電軌7上，兩根輸電電纜分別與兩條環(huán)形導電軌7電連接，兩根輸電電纜將電能傳輸?shù)阶冸娬?，在變電站?nèi)高壓直流電被轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電。風力發(fā)電機組在臺風到來前葉片的尖部被拆卸，塔筒3上部由拉索5拉緊固定在地錨4上，風力發(fā)電機組在臺風到來后采用下風向自然偏航方式。在臺風到來之前將風輪上所有葉片的尖部拆除，并將分段式葉片分段處的端口密封，由于葉片的尖部已經(jīng)被拆除，使風輪的掃掠面積大為減小。同時，葉片尖部拆除后還可用多根拉索將塔筒上部緊固在地錨上；在臺風到來后，風力發(fā)電機組優(yōu)選采用下風向自然偏航方式。當臺風過后可解除拉索，并重新安裝葉片的尖部，風力發(fā)電機組重新開始正常的工作。風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用與安全制動部件不同的制動部件。風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用碟簧裝置。當失去液壓后減速制動依然能有效提供必要的阻尼，使設備處于安全狀態(tài)。本發(fā)明使用分段式葉片，葉片的尖部可拆卸，在臺風到來之前將葉片尖部拆除，并將分段式葉片的分段處的端口密封，還可用多根拉索將塔筒上部緊固在地錨上。風輪帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置9及斬波裝置10轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的直流電纜只需2根，兩根直流電纜與電刷6電連接，電刷6與環(huán)形導電軌7滑動接觸，并通過輸電電纜傳輸?shù)阶冸娬荆?jīng)過變流后的電能輸送給電網(wǎng)。在必要時如臺風到來后風力發(fā)電機組可采用下風向自然偏航方式，在自然偏航時采用偏航制動器進行制動，以防止機艙旋轉(zhuǎn)或擺動的速度過大。本發(fā)明(I)由于采用了分段式葉片，非常適合于交通和安裝條件受限時的運輸和安裝，特別是在可能遭受到臺風襲擊前將其拆下，從而減少強風對風輪的破壞和對塔筒施加的傾覆力矩，可提高風力發(fā)電機組在強風下生存的能力；同時在葉片的尖部卸下后，還可以用多根拉索固定在塔筒上部并使之與地錨固定，從而進一步地加強了風力發(fā)電機組抵抗強風的能力。(2)由于采用直流高壓供電，直流電纜只需2根，而常規(guī)采用的三相交流電輸電電纜則需要3根，且直流輸電沒有集膚效應，電纜的截面積相對要小一些，從而可降低輸電系統(tǒng)的建設成本；并使電刷與環(huán)形導電軌電接觸的輸電方式更宜于實現(xiàn)，而這種輸電方式可以不使用解纜裝置。(3)由于采用電刷與環(huán)形導電軌電接觸輸電方式從而不需要解纜，省去了解纜的檢測和控制過程，更為重要的是使機艙在自然偏航狀態(tài)下可自由旋轉(zhuǎn)，不會因偏航系統(tǒng)的故障而導致機艙側(cè)壁正對強風，可提高風力發(fā)電機組在強風工況下的自適應能力。(4)由于在自然偏航時采用的減速制動部件和安全制動部件分別使用不同制動部件的偏航制動器對偏航軸承進行制動，可減小機艙旋轉(zhuǎn)或擺動的速度，從而防止由此產(chǎn)生的陀螺力矩超出額定范圍。以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種抗強風型風力發(fā)電機組，其特征在于:具有塔筒(3)、位于塔筒(3)頂部的機艙(2)、位于機艙(2)前端的風輪(1)，所述風輪(I)具有分段式葉片，所述葉片具有可拆卸的尖部，所述風輪(I)帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置(9)及斬波裝置(10)轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的兩根直流電纜與電刷(6 )電連接，兩條環(huán)形導電軌(7 )安裝在塔筒(3)的外壁上，沿兩條環(huán)形導電軌(7)圓周交錯分布的兩組電刷(6)在環(huán)形導電軌(7)的鋼帶表面接觸并滑行并將高壓直流電傳送到環(huán)形導電軌(7)上，兩根輸電電纜分別與兩條環(huán)形導電軌(7)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗強風型風力發(fā)電機組，其特征在于:所述風力發(fā)電機組在臺風到來前所述葉片的尖部被拆卸，所述塔筒(3)上部由拉索(5)拉緊固定在地錨(4)上，所述風力發(fā)電機組在臺風到來后采用下風向自然偏航方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗強風型風力發(fā)電機組，其特征在于:所述風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用與安全制動部件不同的制動部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗強風型風力發(fā)電機組，其特征在于:兩條環(huán)形導電軌(7)的外側(cè)安裝有防護罩(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗強風型風力發(fā)電機組，其特征在于:所述風力發(fā)電機組的偏航制動器中的減速制動部件采用碟簧裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗強風型風力發(fā)電機組，具有塔筒、位于塔筒頂部的機艙、位于機艙前端的風輪，風輪具有分段式葉片，葉片具有可拆卸的尖部，風輪帶動的發(fā)電機輸出的電能經(jīng)整流裝置及斬波裝置轉(zhuǎn)換為高壓直流電，輸出高壓直流電的兩根直流電纜與電刷電連接，兩條環(huán)形導電軌安裝在塔筒的外壁上，沿兩條環(huán)形導電軌圓周交錯分布的兩組電刷在環(huán)形導電軌的鋼帶表面接觸并滑行并將高壓直流電傳送到環(huán)形導電軌上，兩根輸電電纜分別與兩條環(huán)形導電軌電連接。本發(fā)明使用分段式葉片，葉片的尖部可拆卸，在臺風到來之前將葉片尖部拆除，輸出高壓直流電的直流電纜只需2根，提高了機組在強風工況下的自適應能力。
文檔編號F03D11/04GK103147923SQ201310082180
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者查俊, 相海軍, 周鵬, 郭廷福, 郭立權(quán) 申請人:江蘇新譽重工科技有限公司, 新譽集團有限公司