專利名稱：一種風(fēng)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種用風(fēng)力發(fā)電的水平軸風(fēng)カ發(fā)電機組。風(fēng)カ發(fā)電機組按輸出方式可以分為所發(fā)電カ可并入電網(wǎng)的并網(wǎng)發(fā)電機組和所發(fā)電能就地使用的分散風(fēng)カ發(fā)電機，在一般情況下，前者是選用大型和中型風(fēng)カ發(fā)電機組，后者常選用小型風(fēng)カ發(fā)電機。本實用新型一種風(fēng)カ發(fā)電機組屬于大型和中型風(fēng)カ發(fā)電機組。按結(jié)構(gòu)風(fēng)カ發(fā)電機組又可分為水平軸和垂直軸風(fēng)カ發(fā)電機組兩種，本實用新型屬于水平軸風(fēng)カ發(fā)電機組。按塔架結(jié)構(gòu)又分為有拉索和無拉索兩種，本實用新型屬于有拉索的風(fēng)電機組。
背景技術(shù)：
水平軸大中型風(fēng)カ發(fā)電機組包括由傳動裝置、發(fā)電裝置、偏航系統(tǒng)、主機架和機艙殼組成的機艙，支撐機艙的高達幾十米甚至上百米的塔架，有些塔架裝有一端與塔架連接， 另一端與拉索基礎(chǔ)連接的拉索，由葉片及輪轂組成的風(fēng)輪，有一種風(fēng)輪中還裝有變槳距裝置。水平軸風(fēng)電機組的風(fēng)輪圍繞水平的軸線旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面大致與風(fēng)的流入方向垂直。風(fēng)輪的各葉片在旋轉(zhuǎn)中掃過的范圍叫掃風(fēng)范圍。水平軸風(fēng)電機組的塔架不僅要承受風(fēng)壓，還要同時承受風(fēng)電機組運行過程中的全部動靜載荷。塔架的結(jié)構(gòu)有鋼筒、混凝土和桁架等形式，目前大型風(fēng)電機組多采用鋼筒塔架。隨著風(fēng)電機組容量的增大鋼筒直徑可達到幾米甚至十幾米，運輸十分困難，在陸地上有些簡直是不可運輸。為了運輸方便，有些鋼筒塔架需要將塔筒分段甚至分片制造，到現(xiàn)場再組裝，這樣解決了可運輸?shù)膯栴}，但是卻降低了鋼筒的強度和剛度，從而增加了重量和成本，此外現(xiàn)場安裝的工作量也太大。為了減小水平軸和主機架的彎矩，風(fēng)輪不能探出塔架過長的距離。為了葉片不碰塔架，塔架應(yīng)盡量做成上下等直徑的圓柱形?？墒且驗樗艿南虏渴艿降膹澗刈畲?，確實有必要加大下部直徑，所以實際采用的塔架的縱斷面的形狀一般都是兩個腰接近平行的梯形。這樣形狀的塔架的優(yōu)點是可以使用長葉片而不碰塔架，有利于提高發(fā)電量。但是它的缺點是為了增加塔架的根部的強度，需要増加整個塔架的直徑，這樣也就増大了成本。如果不增加塔架直徑，會有壓桿失穩(wěn)的問題。為了避免失穩(wěn)和被大風(fēng)刮倒，可以采用拉索加固，為了風(fēng)葉不碰拉索，需要一方面減短風(fēng)葉，另ー方面需要降低拉索與塔架之間的連接點，即只能在塔架中段固定拉索，顯然這樣的結(jié)構(gòu)會使塔架大大增高，所以適合用在小型風(fēng)カ發(fā)電機上。雖然采用了上述各種措施，但是塔架被大風(fēng)刮倒的事故仍時有發(fā)生。由于存在上述的問題，目前大型的風(fēng)カ發(fā)電機組上，不得不越來越多地采用混凝土塔架。這種塔架無疑使工程量、運輸量増大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可以使用長葉片從而增大風(fēng)電機組的容量，可以克服塔架在大風(fēng)中傾倒的問題，可以使整個風(fēng)カ發(fā)電機組重量輕、強度高的一種風(fēng)電機組。為了解決上述問題，本實用新型ー種風(fēng)電機組包括塔架，拉索，機艙總裝部件和風(fēng)輪，其特征是其拉索中最上邊的ー層拉索連接在塔架的上部，并且上層拉索上裝有遇到強風(fēng)時可快速張緊拉索的拉索快速張緊裝置。如上所述的ー種風(fēng)電機組，其特征是在裝有下風(fēng)向風(fēng)輪的風(fēng)電機組中安裝了防止葉片碰撞拉索的偏航限位機構(gòu)。如上所述的ー種風(fēng)電機組，其特征是在拉索上設(shè)有拉力可調(diào)的拉索橫拉器，拉索橫拉器由拉索和油缸組成，拉索橫拉器的一端與拉索連接，另一端與油缸的一端連接，油缸的另一端與塔架連接。采用這樣的結(jié)構(gòu)后就可以從以下兩個方面取得有益的效果。I.可以使用長葉片增加發(fā)電量。2.可以采用固定在塔架上部的拉索，以大角度橫向拉住塔架，防止被大風(fēng)刮倒，甚至拉索與鉛垂線成60度角仍可輕易做到，所以増加了抵御狂風(fēng)的能力。顯然還可以有效地 減輕塔架重量。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進ー步的說明。圖I是本實用新型一種風(fēng)電機組的第一種實施方式的主視圖。圖2是本實用新型一種風(fēng)電機組的第二種實施方式的主視圖。圖3是本實用新型一種風(fēng)電機組的第三種實施方式的主視圖。圖4是圖I中I處的放大圖。圖5是裝有拉索橫拉器的風(fēng)電機組的主視圖。
具體實施方式
結(jié)合


圖1，如果不安裝防倒前拉索4和防倒后拉索8，那么圖I所示結(jié)構(gòu)就是目前使用范圍最廣的ー種上風(fēng)向風(fēng)電機組。其中包括把葉片7安裝在輪轂上而組成的風(fēng)輪1，機艙組件2，由三節(jié)鋼筒組裝而成塔架3。塔架3的下端固定在基礎(chǔ)上，使塔架形成了ー個懸臂梁的結(jié)構(gòu)。發(fā)電過程中，風(fēng)カ作用在幾十米甚至上百米高的風(fēng)輪I上，顯然風(fēng)力加在塔架根部和加在基礎(chǔ)上的彎矩都是很大的。為了承受這個彎矩，人們已經(jīng)采取了很多措施，例如把塔架做成下粗上細的形狀，尤其是當(dāng)采用桁架結(jié)構(gòu)的塔架時，塔架下部可以做得更粗，但是這個措施卻受到了塔架下部做得太粗會碰到葉片這個因素的限制。另外人們也采用過用拉索來降低塔架根部彎矩的措施，但是為了葉片不碰拉索，拉索與塔架的連接點只能設(shè)在塔架中部以下，所以能起到的作用有限。正因為上述原因，目前的風(fēng)電機組只能保證在不太大的風(fēng)速下正常發(fā)電，而在風(fēng)速較大時不得不停止發(fā)電并用偏航和變漿距的方法躲風(fēng)。雖然采用了上述各種措施，但是當(dāng)狂風(fēng)大作時，人們還是只能眼睜睜地看著昂貴的塔架和發(fā)電設(shè)施被大風(fēng)刮倒，束手無策。本實用新型在塔架的最上邊增設(shè)了ー層拉索，這層拉索最少需要三根，一般為四根或五根，為了便于區(qū)分，這里暫把和風(fēng)輪I處在同一側(cè)的上層拉索稱為防倒前拉索4，其余的上層拉索稱為防倒后拉索8。由于風(fēng)輪I是隨風(fēng)向的變化而繞塔架轉(zhuǎn)動的，所以所謂防倒前拉索4和防倒后拉索8會互相轉(zhuǎn)變。在第一種實施方式的本實用新型ー種風(fēng)電機組正常發(fā)電的時候，防倒前拉索4和防倒后拉索8都是處在沿塔架垂向下方的位置，目的是防止葉片碰到防倒前拉索4。當(dāng)風(fēng)速超限時，首先風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)，并且調(diào)節(jié)變漿距裝置和偏航裝置躲風(fēng)，然后把防倒前拉索4透過葉片7的掃風(fēng)范圍，即從兩個葉片之間穿過，張緊在拉索連接裝置11和拉索基礎(chǔ)6之間。由于防倒前拉索4連接在塔架3的上部，防倒前拉索4的拉索基礎(chǔ)6到塔架基礎(chǔ)9之間的距離遠，所以防倒力矩大，即大風(fēng)作用在風(fēng)輪I上的力直接被防倒前拉索4平衡，所以可以有效地防止塔架被大風(fēng)刮得從塔架根部折斷。當(dāng)然為了適應(yīng)風(fēng)向的變化，防倒后拉索8也應(yīng)張紫。從上述可知，本實用新型雖然不能使正常發(fā)電的風(fēng)速范圍增大，但是在保護風(fēng)電機組和人員安全方面的有益效果是明顯的。結(jié)合圖2，本實用新型一種風(fēng)電機組的第二種實施方式是ー種下風(fēng)向式風(fēng)電機組，這一點它與第一種實施方式不同。從第一種實施方式可知，防倒前拉索4處于來風(fēng)方向，只有風(fēng)輪停轉(zhuǎn)時才能張緊，并起到平衡風(fēng)カ的作用，所以第一種實施方式可發(fā)電的風(fēng)速范圍與目前已有技術(shù)相同。第二種實施方式與此相反，處于來風(fēng)方 向的是防倒后拉索8，它處于風(fēng)輪I的背面，它張緊后并不影響風(fēng)輪I的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然要設(shè)有偏航限位裝置22，偏航限位裝置22是限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)到有被張緊的防倒拉索的ー側(cè)的裝置，防止葉片碰到防倒后拉索8。這樣風(fēng)速較大時仍可以繼續(xù)發(fā)電，即第二種實施方式的第一個有益效果是増加了正常發(fā)電的風(fēng)速范圍，可以多發(fā)電，并且可在已有風(fēng)電機組停止發(fā)電后繼續(xù)發(fā)電，可提高電網(wǎng)質(zhì)量。既然防倒前拉索4和防倒后拉索8可以大大減小塔架3根部的彎矩,那么當(dāng)然也就允許大大減小塔架的抗彎截面系數(shù)，從而減輕重量，降低成本。還可以通過減小塔架直徑的辦法解決運輸超高的問題。這些也是第二種實施方式的有益效果。為了避免塔架3失穩(wěn)和増大塔架強度，第二種實施方式中増加了下層拉索5、上拉索12、上防失穩(wěn)拉索13和下防失穩(wěn)拉索14，為了葉片7不碰上拉索12，葉片7采用了向外側(cè)傾斜的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)也可以用在第一種實施方式中。結(jié)合圖3,第三種實施方式與前兩種大同小異。由于本實施方式是上風(fēng)向風(fēng)電機組，防倒前拉索4只有當(dāng)風(fēng)電機組停止轉(zhuǎn)動后才能投入使用，所以在防倒前拉索4投入使用之前，塔架3和塔架基礎(chǔ)9都需有足夠的強度和剛度。所以第三種實施方式中増加了加強拉索22和防止塔架失穩(wěn)的下層拉索5，并且塔架基礎(chǔ)9加深了。既然基礎(chǔ)較深，那么為了采用頂升法安裝塔架時增大塔架短節(jié)的長度，塔架基礎(chǔ)9上做了ー個可以容納一部分塔架的深孔，所以可使塔架短節(jié)加長，減少塔架的接口數(shù)。這樣也就可以減少塔架3的維修工作量。結(jié)合圖4和圖I、圖2，在前述三種實施方式中防倒前拉索4和防倒后拉索8的張緊方法有多種，它的兩端都可以采用鉸接結(jié)構(gòu)，為了操作迅速也可以采用絞車牽引、吊鏈拉緊和油缸張緊等張緊方法。圖4是ー種用凸輪機構(gòu)張緊的示意圖。其中包括與基礎(chǔ)6相連接的導(dǎo)軌15和彎導(dǎo)軌16，還包括與防倒前拉索4下端連接的滑塊17，滑塊17可沿導(dǎo)軌15和彎導(dǎo)軌16滑動。風(fēng)電機組發(fā)電時，為了葉片7不碰到防倒前拉索4，防倒前拉索4處于松弛狀態(tài)，其上段是沿塔架3下垂的，下端的滑塊17在導(dǎo)軌15中，并在離塔架較近的地方。當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)速將要超限的時候，風(fēng)輪I停止轉(zhuǎn)動。隨著滑塊17向左移動，防倒前拉索4較快地被拉直，當(dāng)滑塊17移動到彎導(dǎo)軌16中的時候，因滑塊壓カ角増大，被拉直的速度減慢，但此時已接近成為一條直線，且有一定的自鎖能力。然后固定滑塊。這是防倒前拉索4的エ作狀態(tài)。當(dāng)然此凸輪機構(gòu)也可以用在防倒前拉索4的上端，還可以用于防倒后拉索8以及其它拉索中。此凸輪機構(gòu)的控制方式也有多種，可以人工手動控制，也可以把風(fēng)向傳感器采集到的信號傳給偏航限位裝置22和推動滑塊17移動的動力裝置，自動控制拉索的張緊。結(jié)合圖5，在前述三種實施方式中為了減小塔架因被風(fēng)吹而擺動的量，在防倒前拉索4、防倒后拉索8、以及其它拉索中都可以安裝拉索橫拉器。圖5中拉索橫拉器包括一端與防倒前拉索4連接的拉索18、為拉索18導(dǎo)向的滑輪19、一端與拉索18連接，另一端與塔架3連接的油缸20。油缸20上還可以安裝阻尼元件。當(dāng)油缸20收縮時，防倒前拉索4會被略微拉彎。當(dāng)塔架3向右擺動時防倒前拉索4會被塔架拉直，此時油缸20的受壓腔中的油會被擠出，吸收能量，減小塔架的擺動幅度。當(dāng)然拉索18也可以用連桿代替，此時如果把連桿與油缸20安裝在同一條直線上，還可以省去滑輪19，油缸20也可以通過拉索與塔架3 連接。
權(quán)利要求1.用于風(fēng)カ發(fā)電的屬于水平軸風(fēng)カ發(fā)電機的ー種風(fēng)電機組，包括塔架，拉索，機艙總裝部件和風(fēng)輪，其特征是其拉索中最上邊的ー層拉索連接在塔架的上部，并且上層拉索上裝有遇到強風(fēng)時可快速張緊拉索的拉索快速張緊裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種風(fēng)電機組，其特征是在裝有下風(fēng)向風(fēng)輪的風(fēng)電機組中安裝了防止葉片碰撞拉索的偏航限位機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種風(fēng)電機組，其特征是在拉索上設(shè)有拉力可調(diào)的拉索橫拉器，拉索橫拉器由拉索和油缸組成，拉索橫拉器的一端與拉索連接，另一端與油缸的一端連接，油缸的另一端與塔架連接。
專利摘要本實用新型公開了用于風(fēng)力發(fā)電屬于水平軸風(fēng)力發(fā)電機的一種風(fēng)電機組，包括塔架，拉索，機艙總裝部件和風(fēng)輪，其特征是其拉索中最上邊的一層拉索與塔架之間的連接點在塔架上部，并且與風(fēng)輪處于同一側(cè)的上層拉索有兩種工作狀態(tài)，第一種工作狀態(tài)是在發(fā)電過程中該拉索處于躲開葉片的掃風(fēng)范圍的位置上；第二種工作狀態(tài)是因風(fēng)速超限停機的時候該拉索處于葉片的掃風(fēng)范圍內(nèi)，穿過兩個葉片之間拉緊塔架。這樣可以大大減小塔架受到的力，所以該風(fēng)電機組的塔架重量輕，便于運輸，可以降低風(fēng)力發(fā)電機組的成本，從而降低每度電的成本。
文檔編號F03D7/02GK202391653SQ20112046227
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者李澤宇 申請人:李澤宇