一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括從上到下依次設(shè)置的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、塔架和懸浮平臺，所述懸浮平臺通過纜索固定在海底；所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括橫向依次連接的風(fēng)機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)軸和風(fēng)機(jī)機(jī)艙；所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙和所述懸浮平臺內(nèi)均設(shè)有減振控制裝置。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可有效抑制海風(fēng)載荷和海浪載荷引起的振動，確保深海懸浮風(fēng)電機(jī)組的安全高效生產(chǎn)。
【專利說明】一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，更具體涉及一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

【背景技術(shù)】
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[0002]隨著現(xiàn)代化社會的不斷進(jìn)步、國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，由能源危機(jī)所帶來的問題日益嚴(yán)重。面對能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，全世界各國都在大力尋找新的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，以風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能等為代表的新能源已經(jīng)成為目前能源發(fā)展的重要目標(biāo)，特別是風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)日趨成熟且在當(dāng)今的電能使用已經(jīng)占有重要比例。
[0003]我國的風(fēng)力發(fā)電在20世紀(jì)80年代開始發(fā)展，自2010年起我國風(fēng)電發(fā)電總量超越美國保持全球第一的排名。在對內(nèi)陸風(fēng)電建設(shè)集中式規(guī)模化發(fā)展?jié)u趨飽和的基礎(chǔ)上，盡管并網(wǎng)難、脫網(wǎng)事故仍有發(fā)生，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始向重質(zhì)量、開發(fā)分散式以及海上風(fēng)電轉(zhuǎn)型。海上風(fēng)電根據(jù)其離海岸線的距離可分為海上風(fēng)電的分類一般按照開發(fā)地點的水深，可以分成灘涂，潮間帶，近海大陸架和深海四種。由于海上風(fēng)電處于不同的水深環(huán)境中，故需要不同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來支撐風(fēng)機(jī)，深海機(jī)型風(fēng)機(jī)一般采用浮體式結(jié)構(gòu)，即將風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在一個漂浮平臺上，由纜索將漂浮平臺與海底固定。目前挪威國家石油海德羅公司(StatoilHydro)建設(shè)的世界首個海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電站在挪威海岸附近的北海正式啟用，這個風(fēng)力發(fā)電機(jī)名為“Hywind”，高65米，重達(dá)5300噸，位于挪威西南部海岸附近卡莫伊島(Karmoey) 10公里處；Hywind發(fā)電機(jī)設(shè)置在一個浮臺上，浮臺通過三根纜線與海底固定。
[0004]對于懸浮式的深海風(fēng)電機(jī)組其具有安裝簡單，便于遷移和制造，安裝成本比海上塔架式風(fēng)電機(jī)組低，深海的風(fēng)能巨大而穩(wěn)定，且一般不會占用人們?nèi)粘Ｉ钏枰目臻g。但海風(fēng)的風(fēng)力等級相比陸地風(fēng)力等級要大很多，由于深海風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是懸浮式安裝且，因此海風(fēng)和海浪都會引起風(fēng)電機(jī)組的晃動(低頻的振動)，這種持續(xù)的晃動在影響風(fēng)機(jī)發(fā)電效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)上還會對風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)造成損傷。因此，如何抑制這樣的振動就顯得尤為重要了。
[0005]深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)振動主要由風(fēng)載荷和海浪載荷作用下產(chǎn)生的，針對固定的深海懸浮風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其引起的振動模式較為穩(wěn)定，鑒于此，本發(fā)明提出一種新型的深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以有效抑制由海風(fēng)和海浪引起的結(jié)構(gòu)振動。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組能經(jīng)濟(jì)有效地抑制深海懸浮風(fēng)機(jī)的振動。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括從上到下依次設(shè)置的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、塔架和懸浮平臺，所述懸浮平臺通過纜索固定在海底；所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括橫向依次連接的風(fēng)機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)軸和風(fēng)機(jī)機(jī)艙；所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙和所述懸浮平臺內(nèi)均設(shè)有減振控制裝置。
[0008]本發(fā)明提供的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙和懸浮平臺內(nèi)均設(shè)有兩組減振控制裝置。
[0009]本發(fā)明提供的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的兩組減振控制裝置相互垂直并均設(shè)置在所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上，其中一組所述減振控制裝置與所述風(fēng)機(jī)軸平行設(shè)置。
[0010]本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述懸浮平臺內(nèi)的兩組減振控制裝置相互垂直并均設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上。
[0011]本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的減振控制裝置包括垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的彈簧、垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的阻尼器和設(shè)置在所述彈簧和阻尼器上的質(zhì)量塊。
[0012]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述懸浮平臺內(nèi)的減振控制裝置包括垂直設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上的彈簧、垂直設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上的阻尼器和設(shè)置在所述彈簧和阻尼器上的質(zhì)量塊。
[0013]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述質(zhì)量塊為盛裝液體的密閉容器。
[0014]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在該質(zhì)量塊設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的0.5%-2%。
[0015]本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述懸浮平臺內(nèi)的每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和懸浮平臺在該質(zhì)量塊設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的0.5%-2%。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明得到的有益效果是:
[0017]1、本發(fā)明中將由海風(fēng)載荷和海浪載荷引起的深海懸浮風(fēng)機(jī)的振動區(qū)別開來，分別設(shè)計減振控制裝置；針對由海風(fēng)載荷引起的風(fēng)機(jī)振動，將減振控制裝置安置在風(fēng)電機(jī)艙中可有效抑制由海風(fēng)載荷引起的風(fēng)機(jī)振動；針對由海浪載荷引起的懸浮平臺及風(fēng)機(jī)整體的振動，將減振控制裝置安裝在懸浮平臺中可有效抑制由海浪載荷引起的懸浮平臺及風(fēng)機(jī)整體的振動；
[0018]2、本發(fā)明中安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)艙中的減振控制裝置，其中一組減振控制裝置的振動方向與風(fēng)機(jī)軸相同的原因是風(fēng)機(jī)按照塔架軸線看是不對稱的，由于風(fēng)機(jī)具有偏航控制功能，因此一般情況下，風(fēng)機(jī)軸與風(fēng)向保持一致；鑒于此，風(fēng)機(jī)的振動方式和風(fēng)向緊密相關(guān)，從而該種安裝方式可提高減振效果；
[0019]3、本發(fā)明中采用分布式的減振控制技術(shù)可有效抑制由風(fēng)載荷和海浪載荷引起的深海懸浮風(fēng)機(jī)的振動，降低深海懸浮風(fēng)機(jī)的抗振成本，確保深海懸浮風(fēng)電機(jī)組的安全高效生產(chǎn)；
[0020]4、本發(fā)明中風(fēng)機(jī)機(jī)艙3中安裝的減振控制裝置中一臺其方向與風(fēng)機(jī)軸方向一致，另一組減振控制裝置方向與風(fēng)機(jī)軸垂直，可以使得任意水平切面上的振動都可以基于直角坐標(biāo)分解到兩個相互垂直的振動方向上去，因此通過兩個運(yùn)動相互垂直的減振裝置可實現(xiàn)全方位的減振效果；
[0021]5、本發(fā)明中減振控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價較低，節(jié)省人力物力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明風(fēng)機(jī)機(jī)艙中減振裝置位置示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的懸浮平臺中減振裝置位置側(cè)視圖；
[0025]其中，1-風(fēng)機(jī)葉片，2-風(fēng)機(jī)軸，3-風(fēng)機(jī)機(jī)艙，4-減振控制裝置，5-塔架，6_懸浮平臺，7-海平面，8-纜索、9-海底；
[0026]401-質(zhì)量塊，402-彈簧，403-阻尼器。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的發(fā)明的深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括從上到下依次設(shè)置的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、塔架5和懸浮平臺6，所述懸浮平臺6通過纜索8固定在海底9 ;所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括橫向依次連接的風(fēng)機(jī)葉片1、風(fēng)機(jī)軸2和風(fēng)機(jī)機(jī)艙3 ;所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3和所述懸浮平臺6內(nèi)均設(shè)有減振控制裝置4。所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3和懸浮平臺6內(nèi)均設(shè)有兩組減振控制裝置4。
[0030]如圖2所示，所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3內(nèi)的兩組減振控制裝置4相互垂直并均設(shè)置在所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3內(nèi)壁上，其中一組所述減振控制裝置4與所述風(fēng)機(jī)軸2平行設(shè)置。
[0031]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身具有偏航控制功能，風(fēng)電機(jī)組正常工作的情況下能夠根據(jù)風(fēng)向的變化風(fēng)輪能夠自動調(diào)節(jié)跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向，一次風(fēng)載荷作用在風(fēng)機(jī)上的方向是和風(fēng)向基本一致的，故設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙3中兩組運(yùn)動相互垂直的減振控制裝置4可實現(xiàn)全方位的減振效果。
[0032]所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3內(nèi)的減振控制裝置4包括垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的彈簧402、垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的阻尼器403和設(shè)置在所述彈簧402和阻尼器403上的質(zhì)量塊401。所述質(zhì)量塊401的運(yùn)動自由度為所述沿彈簧402和阻尼器403方向的一維直線運(yùn)動。所述質(zhì)量塊401為盛裝液體的密閉容器。
[0033]所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3內(nèi)的每個所述質(zhì)量塊401的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在該質(zhì)量塊401設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的0.5%-2%。
[0034]所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙3內(nèi)的彈簧402和阻尼器403選取的原則是減振控制裝置4的振動頻率與風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的振動頻率相同。
[0035]如圖3所示，所述懸浮平臺6內(nèi)的兩組減振控制裝置4相互垂直并均設(shè)置在懸浮平臺6內(nèi)壁上。
[0036]對于懸浮平臺6中減振控制裝置4的安裝方向在具體實施過程中可實際考察當(dāng)?shù)睾Ｓ虻募撅L(fēng)和洋流情況進(jìn)行安裝，即優(yōu)先考慮其中的一組安裝方向與經(jīng)常發(fā)生的載荷方向趨于一致。
[0037]所述懸浮平臺6內(nèi)的減振控制裝置包括垂直設(shè)置在懸浮平臺6內(nèi)壁上的彈簧402、垂直設(shè)置在懸浮平臺6內(nèi)壁上的阻尼器403和設(shè)置在所述彈簧402和阻尼器403上的質(zhì)量塊401。所述質(zhì)量塊401的運(yùn)動自由度為沿所述彈簧402和阻尼器403方向的一維直線運(yùn)動。所述質(zhì)量塊401為盛裝液體的密閉容器。
[0038]所述懸浮平臺內(nèi)的每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和懸浮平臺在該質(zhì)量塊設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的0.5%-2%。
[0039]所述懸浮平臺6中的彈簧402和阻尼器403選取的原則是減振控制裝置4的振動頻率與懸浮平臺及風(fēng)機(jī)整體的振動頻率相同。
[0040]最后應(yīng)該說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組包括從上到下依次設(shè)置的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、塔架和懸浮平臺，所述懸浮平臺通過纜索固定在海底；所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)包括橫向依次連接的風(fēng)機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)軸和風(fēng)機(jī)機(jī)艙；其特征在于:所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙和所述懸浮平臺內(nèi)均設(shè)有減振控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙和懸浮平臺內(nèi)均設(shè)有兩組減振控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的兩組減振控制裝置相互垂直并均設(shè)置在所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上，其中一組所述減振控制裝置與所述風(fēng)機(jī)軸平行設(shè)置。
4.如權(quán)利要求2所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述懸浮平臺內(nèi)的兩組減振控制裝置相互垂直并均設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上。
5.如權(quán)利要求3所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的減振控制裝置包括垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的彈簧、垂直設(shè)置在風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)壁上的阻尼器和設(shè)置在所述彈簧和阻尼器上的質(zhì)量塊。
6.如權(quán)利要求4所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述懸浮平臺內(nèi)的減振控制裝置包括垂直設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上的彈簧、垂直設(shè)置在懸浮平臺內(nèi)壁上的阻尼器和設(shè)置在所述彈簧和阻尼器上的質(zhì)量塊。
7.如權(quán)利要求5或6所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述質(zhì)量塊為盛裝液體的密閉容器。
8.如權(quán)利要求5所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在該質(zhì)量塊設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的0.5%-2%。
9.如權(quán)利要求6所述的一種深海懸浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述懸浮平臺內(nèi)的每個質(zhì)量塊的質(zhì)量為所述風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和懸浮平臺在該質(zhì)量塊設(shè)置方向上振型廣義質(zhì)量的.0.5%-2%。
【文檔編號】F03D11/00GK104421107SQ201310370175
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】朱凌志, 高丙團(tuán), 王湘艷, 魏巍, 趙大偉, 張磊, 陳寧 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 東南大學(xué)