CN108518309B - 一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，包括底座、塔架、机舱、封闭机构和两个换气机构，换气机构包括换气管和换气罩，换气管内设有过滤组件，过滤组件包括驱动单元、挤压板、挤压杆、海绵块、网板、振动单元和滤网，封闭机构包括封闭室和两个封闭管，封闭室内设有封闭组件，封闭管内设有封闭块和支杆，该基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机通过换气机构实现机舱内部和外部的空气互换，便于通风散热，并利用过滤组件过滤空气中的水分和灰尘，不仅如此，在外部寒冷时，通过封闭机构堵住换气管，防止寒冷空气进入机舱内，导致机舱温度过低，影响机舱的稳定运行，从而提高了设备对气候的适应能力。

Description

一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，特别涉及一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
风力发电机运行时，依靠风叶将风能转为机械能，再由机舱内的发电机等配件即将机械能转为动能，但是由于机舱为一个封闭的环境，长期运行后，产生的热量无法散开，导致内部温度增高，容易引起设备老化，部分机舱上增设了通风孔，便于通风散热，但是当外部环境温度降低时，如在寒冷的冬季，冷气流进入机舱内部，造成机舱内的零件在低温时发生龟裂、脆化、可动部卡死、特性改变等现象，另外，低温时空气密度增大，会导致风电机组的额定输出功率增加，出现过载现象，同时，还会将外部空气中的灰尘、湿气引入机舱内，影响机舱内的清洁，且湿度过大时，还会对风机内部的各种部件造成腐蚀、老化等影响，进而降低了现有的风力发电机对多种气候的适应能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，包括底座、塔架、平台、机舱、轮毂和若干风叶，所述平台通过塔架固定在底座的上方，所述机舱固定在平台的上方，所述轮毂的一端设置在机舱内，所述风叶周向均匀分布在轮毂的另一端，还包括封闭机构和两个换气机构，两个换气机构分别位于平台的下方的两侧，所述封闭机构设置在两个换气机构之间，所述塔架内设有PLC和天线，所述天线与PLC电连接；
所述换气机构包括换气管和换气罩，所述换气管的形状为L形，所述换气管的一端固定在机舱的下方，所述换气管的另一端与换气罩连接，所述换气管内设有过滤组件，所述换气管与机舱连通；
所述过滤组件包括驱动单元、挤压板、挤压杆、海绵块、网板、振动单元和滤网，所述驱动单元、挤压板、海绵块、网板、振动单元和滤网从上而下依次设置，所述驱动单元与挤压板传动连接，所述挤压杆的顶端固定在挤压板的下方，所述挤压杆的底端与振动单元连接，所述海绵块和网板均套设在挤压杆上；
所述振动单元包括平板、弹簧、振动板和两个定位单元，所述平板固定在挤压杆的底端，所述振动板通过弹簧设置在平板的下方，两个定位单元分别位于弹簧的两侧；
所述封闭机构包括封闭室和两个封闭管，两个封闭管分别位于封闭室的两侧，所述封闭管与换气管一一对应，所述封闭室通过封闭管与换气管固定连接，所述封闭室内设有封闭组件，所述封闭管内设有封闭块和支杆，所述封闭组件与支杆的一端传动连接，所述支杆的另一端与封闭块铰接。
作为优选，为了驱动挤压板上下移动，所述驱动单元包括第一电机、半齿轮、框架和两个齿条，所述第一电机固定在换气管的内壁上，所述第一电机与半齿轮传动连接，两个齿条分别设置在半齿轮的两侧，所述齿轮与齿条啮合，两个齿条分别固定在框架的两侧的内壁上，所述框架固定在挤压板的上方，所述第一电机与PLC电连接。
作为优选，为了实现挤压板的平稳移动，所述框架的上方的两侧均设有滑环和滑轨，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端固定在换气管的内壁上，所述滑环固定在框架上，所述滑环套设在框架上。
作为优选，为了检测换气管内的空气的温度和湿度，所述网板的下方设有温湿度传感器，所述温湿度传感器与PLC电连接。
作为优选，为了实现振动板的稳定的振动，所述定位单元包括定位杆和凸块，所述凸块通过定位杆固定在振动板的上方，所述平板套设在定位杆上。
作为优选，为了驱动支杆的远离封闭块的一端升降，所述封闭组件包括第二电机、缓冲块、第二驱动轴和滑块，所述第二电机和缓冲块分别固定在封闭室内的顶部和底部，所述第二驱动轴设置在第二电机和缓冲块之间，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述滑块套设在第二驱动轴上，所述滑块与支杆铰接，所述滑块的与第二驱动轴的连接处设有与第二驱动轴匹配的螺纹。
作为优选，为了保证第二电机的驱动力，所述第二电机为直流伺服电机。
作为优选，为了便于滤网上掉落的灰尘杂质从换气管中离开，所述换气管的底部设有开口，两个换气管之间设有倒料组件，所述倒料组件包括升降单元、升降板和两个封板，所述封板与换气管一一对应，所述封板与开口的一侧的内壁铰接，所述升降单元与升降板传动连接，所述升降板位于封板的下方。
作为优选，为了实现升降板在竖直方向上的移动，所述升降单元包括气泵、气缸和活塞，所述气泵固定在气缸上，所述气泵与气缸连通，所述气泵与PLC电连接，所述气缸的底端固定在封闭室的下方，所述活塞的顶端设置在气缸内，所述活塞的底端固定在升降板的上方。
作为优选，为了提高换气能力，所述换气罩的形状为喇叭形。
本发明的有益效果是，该基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机通过换气机构实现机舱内部和外部的空气互换，便于通风散热，并利用过滤组件过滤空气中的水分和灰尘，与现有的换气机构相比，该换气机构能够实现长期的过滤灰尘和水分的功能，保护机舱安全运行，不仅如此，在外部寒冷时，通过封闭机构堵住换气管，防止寒冷空气进入机舱内，导致机舱温度过低，影响机舱的稳定运行，从而提高了设备对气候的适应能力，与现有的封闭机构相比，该封闭机构运行稳定可靠，能够灵活控制换气管与机舱的空气流通。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机的过滤组件的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机的封闭机构的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机的倒料组件的结构示意图；
图中：1.底座，2.塔架，3.平台，4.机舱，5.轮毂，6.风叶，7.换气管，8.换气罩，9.挤压板，10.挤压杆，11.海绵块，12.网板，13.滤网，14.平板，15.弹簧，16.振动板，17.封闭室，18.封闭管，19.封闭块，20.支杆，21.第一电机，22.半齿轮，23.框架，24.齿条，25.滑环，26.滑轨，27.温湿度传感器，28.定位杆，29.凸块，30.第二电机，31.缓冲块，32.第二驱动轴，33.滑块，34.升降板，35.封板，36.气泵，37.气缸，38.活塞。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，包括底座1、塔架2、平台3、机舱4、轮毂5和若干风叶6，所述平台3通过塔架2固定在底座1的上方，所述机舱4固定在平台3的上方，所述轮毂5的一端设置在机舱4内，所述风叶6周向均匀分布在轮毂5的另一端，还包括封闭机构和两个换气机构，两个换气机构分别位于平台3的下方的两侧，所述封闭机构设置在两个换气机构之间，所述塔架2内设有PLC和天线，所述天线与PLC电连接；
该风力发电机中，通过塔架2增加机舱4的高度，运行时，由外界的自然风吹到扇叶旋转，使轮毂5转动，对机舱4内部的发电机做功，发电机将机械能转为电能，从而实现了风力发电，为了保证机舱4内部的处于合适的温湿度环境中，利用换气机构实现机舱4内部与外部的空气互换，从而实现降温，当外部的空气较为寒冷时，通过封闭机构对机舱4进行封闭，防止过量的冷空气进入机舱4内，影响设备的运行，为了方便操作，工作人员可通过手机发射接收无线信号，在塔架2内利用天线进行收发信号，便于工作人员即使了解风力发电机的运行状况，并根据当前的气候状况控制PLC运行，使PLC能够依据外部气候进行相应的调整，使机舱4处于合适的工作环境中，进而加强了该风力发电机对各种气候的适应能力。
如图2所示，所述换气机构包括换气管7和换气罩8，所述换气管7的形状为L形，所述换气管7的一端固定在机舱4的下方，所述换气管7的另一端与换气罩8连接，所述换气管7内设有过滤组件，所述换气管7与机舱4连通；
所述过滤组件包括驱动单元、挤压板9、挤压杆10、海绵块11、网板12、振动单元和滤网13，所述驱动单元、挤压板9、海绵块11、网板12、振动单元和滤网13从上而下依次设置，所述驱动单元与挤压板9传动连接，所述挤压杆10的顶端固定在挤压板9的下方，所述挤压杆10的底端与振动单元连接，所述海绵块11和网板12均套设在挤压杆10上；
所述振动单元包括平板14、弹簧15、振动板16和两个定位单元，所述平板14固定在挤压杆10的底端，所述振动板16通过弹簧15设置在平板14的下方，两个定位单元分别位于弹簧15的两侧；
换气机构中，外部的空气和机舱4内部的空气可通过换气管7和换气罩8进行互换，实现空气流通，外部的空气在换气管7内流动时，利用过滤组件中的滤网13过滤空气中的灰尘和大型颗粒物，利用海绵块11可吸收空气中的水分，避免潮湿的气候下，湿气过重的空气进入机舱4内，影响机舱4内部设施的运行，PLC可控制驱动组件运行，带动挤压板9上下往复移动，使活动的挤压板9和固定的网板12挤压海绵块11，便于去除海绵块11中的水分，使海绵块11恢复干燥能力，在挤压板9往复移动的同时，通过挤压杆10带动平板14做同步的往复移动，在两个限位单元的作用下，通过弹簧15使振动板16在竖直方向上来回上下移动，敲击滤网13，抖落滤网13表面的灰尘，防止灰尘堵住滤网13的网孔，引起堵塞，保证换气管7内的空气的流通。
如图3所示，所述封闭机构包括封闭室17和两个封闭管18，两个封闭管18分别位于封闭室17的两侧，所述封闭管18与换气管7一一对应，所述封闭室17通过封闭管18与换气管7固定连接，所述封闭室17内设有封闭组件，所述封闭管18内设有封闭块19和支杆20，所述封闭组件与支杆20的一端传动连接，所述支杆20的另一端与封闭块19铰接。
当外部的空气较为寒冷时，封闭机构运行，在封闭机构中，利用封闭管18不仅对封闭室17的位置进行固定，同时使得封闭室17通过封闭管18与换气管7连通，当需要防止外部的空气与机舱4内部的空气进行互换时，封闭室17内的封闭组件带动支杆20的远离封闭管18的一端下降，使支杆20的另一端推动封闭块19进入换气管7中，堵住了换气管7，防止机舱4内外的空气通过换气管7实现流通，保护机舱4内部的设施安全运行。
如图2所示，所述驱动单元包括第一电机21、半齿轮22、框架23和两个齿条24，所述第一电机21固定在换气管7的内壁上，所述第一电机21与半齿轮22传动连接，两个齿条24分别设置在半齿轮22的两侧，所述齿轮与齿条24啮合，两个齿条24分别固定在框架23的两侧的内壁上，所述框架23固定在挤压板9的上方，所述第一电机21与PLC电连接。
当需要带动挤压板9上下移动时，PLC控制第一电机21启动，带动半齿轮22旋转，使半齿轮22依次作用在两侧的齿条24上，使两侧的齿条24依次做方向相反的移动，由于两侧的齿条24分别固定在框架23的两侧的内壁上，从而带动框架23在竖直方向上进行往复移动，进而实现了挤压板9的上下移动。
作为优选，为了实现挤压板9的平稳移动，所述框架23的上方的两侧均设有滑环25和滑轨26，所述滑轨26的形状为U形，所述滑轨26的两端固定在换气管7的内壁上，所述滑环25固定在框架23上，所述滑环25套设在框架23上。通过位置固定的滑轨26固定了滑环25的移动方向，从而使框架23沿着固定的方向进行上下往复移动，进而实现了挤压板9的平稳移动。
作为优选，为了检测换气管7内的空气的温度和湿度，所述网板12的下方设有温湿度传感器27，所述温湿度传感器27与PLC电连接。利用温湿度传感器27检测换气管7内的空气的温度和湿度，并将空气的温度和湿度反馈给PLC，当PLC分析到空气的温度较低时，PLC控制封闭机构堵住换气管7，当PLC分析到空气的湿度较大时，PLC控制驱动单元带动挤压板9挤压海绵块11，使海绵块11保持干燥能力。
作为优选，为了实现振动板16的稳定的振动，所述定位单元包括定位杆28和凸块29，所述凸块29通过定位杆28固定在振动板16的上方，所述平板14套设在定位杆28上。利用定位杆28使振动板16沿着定位杆28的轴线进行振动，通过凸块29限制了振动块的振动范围，从而保证了振动板16的平稳振动。
如图3所示，所述封闭组件包括第二电机30、缓冲块31、第二驱动轴32和滑块33，所述第二电机30和缓冲块31分别固定在封闭室17内的顶部和底部，所述第二驱动轴32设置在第二电机30和缓冲块31之间，所述第二电机30与PLC电连接，所述第二电机30与第二驱动轴32传动连接，所述滑块33套设在第二驱动轴32上，所述滑块33与支杆20铰接，所述滑块33的与第二驱动轴32的连接处设有与第二驱动轴32匹配的螺纹。
当需要堵住换气管7时，PLC控制第二电机30启动，带动第二驱动轴32旋转，使第二驱动轴32通过螺纹作用在滑块33上，驱动滑块33沿着第二驱动轴32的轴线方向向下移动，进而带动支杆20转动，使支杆20推动封闭块19进入换气管7内。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第二电机30的驱动力，所述第二电机30为直流伺服电机。
如图4所示，所述换气管7的底部设有开口，两个换气管7之间设有倒料组件，所述倒料组件包括升降单元、升降板34和两个封板35，所述封板35与换气管7一一对应，所述封板35与开口的一侧的内壁铰接，所述升降单元与升降板34传动连接，所述升降板34位于封板35的下方。
滤网13上的灰尘杂质被抖落后，落在换气管7内的底部开口的封板35上，此时PLC控制升降单元运行，带动升降板34下降，封板35失去支撑向下转动，从而使灰尘杂质沿着封板35的表面向下移动，离开换气管7，而后升降单元带动升降板34上升，使封板35堵住开口。
作为优选，为了实现升降板34在竖直方向上的移动，所述升降单元包括气泵36、气缸37和活塞38，所述气泵36固定在气缸37上，所述气泵36与气缸37连通，所述气泵36与PLC电连接，所述气缸37的底端固定在封闭室17的下方，所述活塞38的顶端设置在气缸37内，所述活塞38的底端固定在升降板34的上方。PLC控制气泵36运行，改变气缸37中的气压，当气压增加时，活塞38带动升降板34向下移动，反之，当气压减小时，活塞38带动升降板34向上移动。
作为优选，为了提高换气能力，所述换气罩8的形状为喇叭形。利用喇叭形的换气罩8增加了换气管7内的空气与外部的接触面积，从而提高了换气能力。
该风力发电机中，利用换气管7实现了机舱4内部和外部的空气互换，便于通风散热，并通过换气管7内的过滤组件去除外部空气中的灰尘和水分，保证机舱4内部的设施处于合适的工作环境中，当外部的空气较为寒冷，容易影响设备的稳定运行时，由封闭组件带动支杆20转动，使封闭块19进入换气管7内，堵住换气管7，保护机舱4内的设施，从而使该风力发电机能够适应于各种气候环境。
与现有技术相比，该基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机通过换气机构实现机舱4内部和外部的空气互换，便于通风散热，并利用过滤组件过滤空气中的水分和灰尘，与现有的换气机构相比，该换气机构能够实现长期的过滤灰尘和水分的功能，保护机舱4安全运行，不仅如此，在外部寒冷时，通过封闭机构堵住换气管7，防止寒冷空气进入机舱4内，导致机舱4温度过低，影响机舱4的稳定运行，从而提高了设备对气候的适应能力，与现有的封闭机构相比，该封闭机构运行稳定可靠，能够灵活控制换气管7与机舱4的空气流通。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，包括底座(1)、塔架(2)、平台(3)、机舱(4)、轮毂(5)和若干风叶(6)，所述平台(3)通过塔架(2)固定在底座(1)的上方，所述机舱(4)固定在平台(3)的上方，所述轮毂(5)的一端设置在机舱(4)内，所述风叶(6)周向均匀分布在轮毂(5)的另一端，其特征在于，还包括封闭机构和两个换气机构，两个换气机构分别位于平台(3)的下方的两侧，所述封闭机构设置在两个换气机构之间，所述塔架(2)内设有PLC和天线，所述天线与PLC电连接；
所述换气机构包括换气管(7)和换气罩(8)，所述换气管(7)的形状为L形，所述换气管(7)的一端固定在机舱(4)的下方，所述换气管(7)的另一端与换气罩(8)连接，所述换气管(7)内设有过滤组件，所述换气管(7)与机舱(4)连通；
所述过滤组件包括驱动单元、挤压板(9)、挤压杆(10)、海绵块(11)、网板(12)、振动单元和滤网(13)，所述驱动单元、挤压板(9)、海绵块(11)、网板(12)、振动单元和滤网(13)从上而下依次设置，所述驱动单元与挤压板(9)传动连接，所述挤压杆(10)的顶端固定在挤压板(9)的下方，所述挤压杆(10)的底端与振动单元连接，所述海绵块(11)和网板(12)均套设在挤压杆(10)上；
所述振动单元包括平板(14)、弹簧(15)、振动板(16)和两个定位单元，所述平板(14)固定在挤压杆(10)的底端，所述振动板(16)通过弹簧(15)设置在平板(14)的下方，两个定位单元分别位于弹簧(15)的两侧；
所述封闭机构包括封闭室(17)和两个封闭管(18)，两个封闭管(18)分别位于封闭室(17)的两侧，所述封闭管(18)与换气管(7)一一对应，所述封闭室(17)通过封闭管(18)与换气管(7)固定连接，所述封闭室(17)内设有封闭组件，所述封闭管(18)内设有封闭块(19)和支杆(20)，所述封闭组件与支杆(20)的一端传动连接，所述支杆(20)的另一端与封闭块(19)铰接。
2.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述驱动单元包括第一电机(21)、半齿轮(22)、框架(23)和两个齿条(24)，所述第一电机(21)固定在换气管(7)的内壁上，所述第一电机(21)与半齿轮(22)传动连接，两个齿条(24)分别设置在半齿轮(22)的两侧，所述齿轮与齿条(24)啮合，两个齿条(24)分别固定在框架(23)的两侧的内壁上，所述框架(23)固定在挤压板(9)的上方，所述第一电机(21)与PLC电连接。
3.如权利要求2所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述框架(23)的上方的两侧均设有滑环(25)和滑轨(26)，所述滑轨(26)的形状为U形，所述滑轨(26)的两端固定在换气管(7)的内壁上，所述滑环(25)固定在框架(23)上，所述滑环(25)套设在框架(23)上。
4.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述网板(12)的下方设有温湿度传感器(27)，所述温湿度传感器(27)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述定位单元包括定位杆(28)和凸块(29)，所述凸块(29)通过定位杆(28)固定在振动板(16)的上方，所述平板(14)套设在定位杆(28)上。
6.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述封闭组件包括第二电机(30)、缓冲块(31)、第二驱动轴(32)和滑块(33)，所述第二电机(30)和缓冲块(31)分别固定在封闭室(17)内的顶部和底部，所述第二驱动轴(32)设置在第二电机(30)和缓冲块(31)之间，所述第二电机(30)与PLC电连接，所述第二电机(30)与第二驱动轴(32)传动连接，所述滑块(33)套设在第二驱动轴(32)上，所述滑块(33)与支杆(20)铰接，所述滑块(33)的与第二驱动轴(32)的连接处设有与第二驱动轴(32)匹配的螺纹。
7.如权利要求6所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述第二电机(30)为直流伺服电机。
8.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述换气管(7)的底部设有开口，两个换气管(7)之间设有倒料组件，所述倒料组件包括升降单元、升降板(34)和两个封板(35)，所述封板(35)与换气管(7)一一对应，所述封板(35)与开口的一侧的内壁铰接，所述升降单元与升降板(34)传动连接，所述升降板(34)位于封板(35)的下方。
9.如权利要求8所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述升降单元包括气泵(36)、气缸(37)和活塞(38)，所述气泵(36)固定在气缸(37)上，所述气泵(36)与气缸(37)连通，所述气泵(36)与PLC电连接，所述气缸(37)的底端固定在封闭室(17)的下方，所述活塞(38)的顶端设置在气缸(37)内，所述活塞(38)的底端固定在升降板(34)的上方。
10.如权利要求1所述的基于物联网的适应气候能力强的智能型风力发电机，其特征在于，所述换气罩(8)的形状为喇叭形。
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