CN102182645A - 智能拉索及使用该拉索的风力发电高塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能拉索及使用该拉索的风力发电高塔，该智能拉索包括顶部锚环、中部锚环、滑轮、SMA筋和预应力索，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于安装智能拉索的装置的底部，预应力索中间穿过依次相间隔安装的中部锚环和滑轮，顶部锚环与中部锚环之间、中部锚环与滑轮之间的预应力索都穿设有SMA筋。将该智能拉索安装于风力发电塔架中，其中智能拉索的顶部锚环固定于塔架顶部，滑轮固定于塔架的塔壁上，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于基础中。本发明采用智能拉索可以减少和控制水平方向的振动，克服目前常用的风力发电高塔系统存在的抗振性能差，容易被强风、强浪等自然因素破坏的缺点。

Description

智能拉索及使用该拉索的风力发电高塔
技术领域
本发明属于风力发电领域，涉及一种智能拉索及使用该拉索的风力发电高塔。
背景技术
风力发电高塔系统是实现风力发电的结构，主要由基础、圆筒塔架、机头(由机舱及内部结构、轮毂、桨叶组成)构成，其机头由圆筒塔架支持，圆筒塔架安置于单独支撑桩内(或其他类型基础，此种类型仅作说明)，机头与圆筒塔架、圆筒塔架与单独支撑桩的连接均通过双向螺栓连接；由于这种高塔形式具有结构简单、制造安装方便等优点，所以目前在风力发电领域已经得到广泛应用，但是这种高塔形式的荷载状况很复杂，其荷载主要由圆筒塔架和独桩承担，而塔架与独桩的抗侧移刚度一般又较小，因此在强烈的风、海浪作用下这种高塔顶部往往会发生较大的水平位移和加速度，这样不仅会影响风电机组的正常运转，降低风力发电高塔系统的可靠度，还可能导致固定连接结构的严重破坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种智能拉索及使用该拉索的风力发电高塔，其结构简单、减振效果明显，且可解决风力机在极端天气下的运行隐患。
为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：
一种智能拉索，其包括顶部锚环、中部锚环、滑轮、SMA筋和预应力索，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于安装智能拉索的装置的底部，预应力索中间穿过依次相间隔安装的中部锚环和滑轮，顶部锚环与中部锚环之间、中部锚环与滑轮之间的预应力索都穿设有SMA筋。
所述中部锚环和滑轮分别等间距安装。
所述滑轮为定滑轮。
一种使用上述智能拉索的风力发电高塔，其包括基础、塔架、机舱及内部结构、轮毂、桨叶和智能拉索，智能拉索安装于塔架中。
所述智能拉索的顶部锚环固定于塔架顶部，滑轮固定于塔架的塔壁上，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于基础中。
所述智能拉索至少为4个，智能拉索的中部锚环可以共用。
本发明的风力发电高塔振动控制系统利用了形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)的超弹性性能，提出在风力发电高塔塔体内设置拉索系统(通过滑轮组与塔体内壁相连接)，从而通过拉索的智能形变耗能有效减小风力发电高塔的动力响应。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：(1)采用本风力发电高塔振动控制系统的风电机组，振动耗能主要依靠SMA的形变，因而制作方便简易，成本较低；(2)由于本风力发电高塔振动控制系统采用智能拉索可以较好的减少和控制水平方向的振动，因而可以克服目前常用的风力发电高塔系统存在的抗振性能差，容易被强风、强浪等自然因素破坏的缺点，延长风力发电高塔系统的工作寿命，增加风电机组运行的安全稳定性。
附图说明
图1是本发明风力发电高塔振动控制系统的结构示意图。
图2是智能拉索的透视原理图。
图3智能拉索的俯视原理图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
图1示出了本发明的结构，由图1可见，本发明风力发电高塔振动控制系统包括基础1、塔架2、机舱及内部结构3、轮毂4、桨叶5、拉索系统6，拉索系统6安装在塔架2中，其结构如图2所示，包括顶部锚环7、塔中锚环8、塔壁滑轮9、SMA筋10、预应力索11，各部分的位置关系为：四个顶部锚环7布置于塔架2顶部，中间等间距安装塔中锚环8，塔壁滑轮9等间距安装在塔架2壁上，其中塔中锚环8和塔壁滑轮9的数量取决于塔体的总高度。SMA筋10分段连接到预应力拉索11上，即预应力拉索是多段的，由SMA筋连接起来的。预应力拉索一端连接顶部锚环7，一端锚入基础1中，中间部分通过塔壁滑轮9和塔中锚环8过渡。智能拉索6的工作原理是：当塔架2发生振动时，SMA筋10发生拉伸变形，其超弹性性能发生作用产生反方向拉力，由于预应力索11锚入基础1中，拉力会通过塔中锚环8、塔壁滑轮9、顶部锚环7来抑制塔架2的振动，从而安装智能拉索6的风力发电高塔振动控制系统在受到强风、强浪冲击时，可以通过智能拉索6中的SMA筋10的变形，其消耗能量，这样就可以较好地减少振动对风力发电高塔系统的冲击，延长风电发电高塔系统的工作寿命，并增加风电机组运行的安全稳定性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能拉索，其特征在于：其包括顶部锚环、中部锚环、滑轮、SMA筋和预应力索，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于安装智能拉索的装置的底部，预应力索中间穿过依次相间隔安装的中部锚环和滑轮，顶部锚环与中部锚环之间、中部锚环与滑轮之间的预应力索都穿设有SMA筋。
2.如权利要求1所述的智能拉索，其特征在于：所述中部锚环和滑轮分别等间距安装。
3.如权利要求1所述的智能拉索，其特征在于：所述滑轮为定滑轮。
4.一种使用权利要求1所述的智能拉索的风力发电高塔，其特征在于：其包括基础、塔架、机舱及内部结构、轮毂、桨叶和智能拉索，智能拉索安装于塔架中。
5.如权利要求4所述的风力发电高塔，其特征在于：所述智能拉索的顶部锚环固定于塔架顶部，滑轮固定于塔架的塔壁上，预应力索一端连接顶部锚环，另一端固定于基础中。
6.如权利要求4所述的风力发电高塔，其特征在于：所述智能拉索至少为4个，智能拉索的中部锚环共用。
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