CN108644065A - 一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备 - Google Patents

一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备，包括支柱、机舱、扇叶、转轴和发电机，还包括限速机构和防锈机构，限速机构包括滚筒、摩擦轮、滑动单元和摩擦单元，防锈机构包括升降组件和喷涂组件。该基于物联网的安全可靠型风力发电设备中，通过限速机构，可以对转轴4自动限速，可以防止发电机5转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，通过防锈机构，可以对支柱1不同高度进行全面的喷涂防锈液，防止支柱1腐蚀导致支柱1负载能力的下降，避免了支柱1由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的实用性和安全性。

Description

一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备。
背景技术
风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量，属于可再生能源。空气流具有的动能称风能，空气流速越高，动能越大。
风力发电机就是常见的一种风能设备，但是风力发电机在实际使用的过程中还是存在一些不足，比如，在风力较大的情况下，风力发电机会因为转速过快而烧毁损坏，虽然现有的一些风力发电机也会配备减速装置，但是减速装置需要先测定风速，然后实行减速，而且一旦减速装置出现问题，风力发电机就无法自动限速，高速旋转的发电机容易损坏，风力发电机的安全性能无法得到保证，此外，风力发电机的支柱在长时间使用后，支柱表面的防锈涂层会脱落，如不及时维护处理，支柱容易受到腐蚀，从而影响支柱的承载能力，可能使得支柱断裂、倾倒，造成严重的后果，这些问题都大大降低了风力发电机的实用性和安全性。
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安全可靠型风力发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备，包括支柱、机舱、扇叶、转轴和发电机，还包括限速机构和防锈机构，所述限速机构设置在机舱的内部，所述防锈机构设置在机舱的下方；
所述限速机构包括滚筒、摩擦轮、滑动单元和摩擦单元，所述滚筒和摩擦轮均套设在转轴上，所述摩擦轮位于滚筒的一侧，所述滚筒的周身设有环形槽；
所述滑动单元有若干个，各滑动单元沿着滚筒的轴线周向均匀分布在环形槽内，所述滑动单元包括弹簧和滑块，所述滑块设置在环形槽内，所述滑块与环形槽匹配，所述滑块与环形槽滑动连接，所述滑块通过弹簧与滚筒连接，所述弹簧所在的直线与滚筒的轴线垂直；
所述摩擦单元有两个，两个摩擦单元分别设置在机舱内的上下两侧，两个摩擦单元关于转轴对称，所述摩擦单元包括第一连杆、横杆、套管、第二连杆和摩擦片，所述横杆水平设置，所述横杆的中部与机舱的内部铰接，所述第一连杆和第二连杆均竖向设置，所述第一连杆的顶端与横杆的一端铰接，所述第二连杆的底端与滑块抵靠，所述套管套设在横杆的远离第一连杆的一端，所述套管与横杆滑动连接，所述第二连杆的顶端与套管铰接，所述第二连杆的底端与摩擦片固定连接，所述摩擦片水平设置，所述摩擦轮位于两个摩擦片之间；
所述防锈机构包括升降组件和喷涂组件；
所述喷涂组件包括套环和若干个喷涂单元，所述套环套设在支柱上，各喷涂单元沿着套环的圆心周向均匀分布，所述喷涂单元包括第二电机、驱动轮、移动块、摆动杆和喷头，所述第二电机竖向设置在套环的内部，所述第二电机与驱动轮传动连接，所述移动块设置在驱动轮的轮面上的远离圆心的位置，所述摆动杆水平设置，所述摆动杆所在的直线穿过套环的圆心，所述摆动杆上设有条形孔，所述移动块设置在条形孔内，所述移动块沿着条形孔滑动，所述摆动杆的一端与套环的内部铰接，所述摆动杆的另一端与喷头固定连接，所述喷头设置在套环的内侧。
作为优选，为了控制喷头升降，对整个支柱进行喷涂防腐油漆，所述升降组件包括驱动室、第一电机、第一齿轮、第二齿轮、固定轴、轴承座和拉线单元，所述驱动室固定在支柱的顶部，所述第二电机水平设置在驱动室的内部，所述第一电机与第一齿轮传动连接，所述固定轴水平设置在第一齿轮的上方，所述固定轴的两端分别通过轴承座与驱动室的内壁固定连接，所述第二齿轮套设在固定轴上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述拉线单元有两个，两个拉线单元分别设置在固定轴的两端，两个拉线单元分别与套环的两侧一一对应，所述拉线单元包括线盘和连接带，所述线盘套设在固定轴上，所述线盘通过连接带与套环固定连接。
作为优选，为了通过PLC控制设备的功能，所述机舱的内部设有PLC，所述防锈机构与PLC电连接。
作为优选，为了对机舱进行散热，所述机舱的内部设有散热风扇，所述散热风扇与PLC电连接。
作为优选，为了检测套环所在的位置，所述套环的内部设有距离传感器，所述距离传感器与PLC电连接。
作为优选，为了使得第二连杆竖向稳定的移动，所述第二连杆上套设有限位块，所述第二连杆与限位块滑动连接，所述限位块与机舱的内部固定连接。
作为优选，为了防止支柱被腐蚀，延长支柱的使用寿命，所述支柱的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了使第二电机精确稳定的工作，所述第二电机为伺服电机。
作为优选，为了使扇叶迎风转动，所述机舱的远离扇叶的一侧设有偏航尾翼。
作为优选，为了进行信号传输，实现远程控制，所述机舱的内部设有天线。
本发明的有益效果是，该基于物联网的安全可靠型风力发电设备中，通过限速机构，可以对转轴自动限速，可以防止发电机转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的发电设备相比，不需要测定风速后再进行限速，可根据扇叶的转速自动调节，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，通过防锈机构，可以对支柱不同高度进行全面的喷涂防锈液，防止支柱腐蚀导致支柱负载能力的下降，避免了支柱由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的实用性和安全性。
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安全可靠型风力发电设备的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的安全可靠型风力发电设备的限速机构的结构示意图；
图3是本发明的基于物联网的安全可靠型风力发电设备的升降组件的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的安全可靠型风力发电设备的喷涂组件的结构示意图；
图中：1.支柱，2.机舱，3.扇叶，4.转轴，5.发电机，6.滚筒，7.弹簧，8.滑块，9.第一连杆，10.横杆，11.套管，12.第二连杆，13.摩擦片，14.摩擦轮，15.驱动室，16.第一电机，17.第一齿轮，18.第二齿轮，19.固定轴，20.线盘，21.连接带，22.套环，23.第二电机，24.驱动轮，25.移动块，26.摆动杆，27.喷头。
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，一种基于物联网的安全可靠型风力发电设备，包括支柱1、机舱2、扇叶3、转轴4和发电机5，还包括限速机构和防锈机构，所述限速机构设置在机舱2的内部，所述防锈机构设置在机舱2的下方；
通过限速机构，可以对转轴4自动限速，可以防止发电机5转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的发电设备相比，不需要测定风速后再进行限速，可根据扇叶3的转速自动调节，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，通过防锈机构，可以对支柱1不同高度进行全面的喷涂防锈液，防止支柱1腐蚀导致支柱1负载能力的下降，避免了支柱1由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的实用性和安全性。
如图2所示，所述限速机构包括滚筒6、摩擦轮14、滑动单元和摩擦单元，所述滚筒6和摩擦轮14均套设在转轴4上，所述摩擦轮14位于滚筒6的一侧，所述滚筒6的周身设有环形槽；
所述滑动单元有若干个，各滑动单元沿着滚筒6的轴线周向均匀分布在环形槽内，所述滑动单元包括弹簧7和滑块8，所述滑块8设置在环形槽内，所述滑块8与环形槽匹配，所述滑块8与环形槽滑动连接，所述滑块8通过弹簧7与滚筒6连接，所述弹簧7所在的直线与滚筒6的轴线垂直；
所述摩擦单元有两个，两个摩擦单元分别设置在机舱2内的上下两侧，两个摩擦单元关于转轴4对称，所述摩擦单元包括第一连杆9、横杆10、套管11、第二连杆12和摩擦片13，所述横杆10水平设置，所述横杆10的中部与机舱2的内部铰接，所述第一连杆9和第二连杆12均竖向设置，所述第一连杆9的顶端与横杆10的一端铰接，所述第二连杆12的底端与滑块8抵靠，所述套管11套设在横杆10的远离第一连杆9的一端，所述套管11与横杆10滑动连接，所述第二连杆12的顶端与套管11铰接，所述第二连杆12的底端与摩擦片13固定连接，所述摩擦片13水平设置，所述摩擦轮14位于两个摩擦片13之间；
在扇叶3转速过快时，扇叶3带动转轴4旋转，转轴4带动滚筒6旋转，在离心力的作用下，滑块8从环形槽中滑出，同时弹簧7被拉伸，滑块8会推动第一连杆9移动，第一连杆9带动横杆10绕着中部的铰接处摆动，同时套管11在横杆10上滑动，套管11通过第二连杆12带动摩擦片13靠近摩擦轮14，两个摩擦片13与摩擦轮14抵靠，通过摩擦片13与摩擦轮14之间的摩擦，可以使得转轴4的转速降低，从而起到减速的效果，当转速降低到一定程度后，滑块8在弹簧7的作用下缩回环形槽的内部，而两个摩擦片13会与摩擦轮14分离，通过对转轴4的自动限速，可以防止发电机5转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的风力发电设备相比，不需要测定风度后再进行限速，可根据扇叶3的转速自动调节，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，大大提高了风力发电设备的安全性和可靠性。
所述防锈机构包括升降组件和喷涂组件；
如图3所示，所述喷涂组件包括套环22和若干个喷涂单元，所述套环22套设在支柱1上，各喷涂单元沿着套环22的圆心周向均匀分布，所述喷涂单元包括第二电机23、驱动轮24、移动块25、摆动杆26和喷头27，所述第二电机23竖向设置在套环22的内部，所述第二电机23与驱动轮24传动连接，所述移动块25设置在驱动轮24的轮面上的远离圆心的位置，所述摆动杆26水平设置，所述摆动杆26所在的直线穿过套环22的圆心，所述摆动杆26上设有条形孔，所述移动块25设置在条形孔内，所述移动块25沿着条形孔滑动，所述摆动杆26的一端与套环22的内部铰接，所述摆动杆26的另一端与喷头27固定连接，所述喷头27设置在套环22的内侧。
通过需要对支柱1周身进行喷涂时，通过PLC控制第二电机23启动，驱动轮24随之转动，驱动轮24上的移动块25会在摆动杆26的条形孔中滑动，从而使得摆动杆26带动喷头27往复摆动，通过控制喷头27的摆动，可以扩大喷头27的喷涂范围，由多个喷头27环绕在支柱1的外周进行摆动喷涂防锈液，可以使得支柱1表面的防锈液覆盖的更加均匀彻底，从而使得支柱1的防锈能力大大提高，防止支柱1腐蚀导致支柱1负载能力的下降，避免了支柱1由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的安全性和可靠性。
如图4所示，所述升降组件包括驱动室15、第一电机16、第一齿轮17、第二齿轮18、固定轴19、轴承座和拉线单元，所述驱动室15固定在支柱1的顶部，所述第二电机23水平设置在驱动室15的内部，所述第一电机16与第一齿轮17传动连接，所述固定轴19水平设置在第一齿轮17的上方，所述固定轴19的两端分别通过轴承座与驱动室15的内壁固定连接，所述第二齿轮18套设在固定轴19上，所述第一齿轮17与第二齿轮18啮合，所述拉线单元有两个，两个拉线单元分别设置在固定轴19的两端，两个拉线单元分别与套环22的两侧一一对应，所述拉线单元包括线盘20和连接带21，所述线盘20套设在固定轴19上，所述线盘20通过连接带21与套环22固定连接。
当需要对支柱1的不同高度进行喷涂时，计算机远程控制，通过PLC控制第一电机16启动，第一齿轮17转动，第一齿轮17通过第二齿轮18带动固定轴19转动，从而使得两个线盘20转动，线盘20通过连接带21带动套环22沿着支柱1移动，通过PLC控制第一电机16的转动方向，可以使得套环22升降到支柱1的不同位置，从而控制喷头27喷涂防锈液。
作为优选，为了通过PLC控制设备的功能，所述机舱2的内部设有PLC，所述防锈机构与PLC电连接。
作为优选，为了对机舱2进行散热，所述机舱2的内部设有散热风扇，所述散热风扇与PLC电连接。
作为优选，为了检测套环22所在的位置，所述套环22的内部设有距离传感器，所述距离传感器与PLC电连接。
作为优选，为了使得第二连杆12竖向稳定的移动，所述第二连杆12上套设有限位块，所述第二连杆12与限位块滑动连接，所述限位块与机舱2的内部固定连接。
作为优选，为了防止支柱1被腐蚀，延长支柱1的使用寿命，所述支柱1的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了使第二电机23精确稳定的工作，所述第二电机23为伺服电机。
作为优选，为了使扇叶3迎风转动，所述机舱2的远离扇叶3的一侧设有偏航尾翼。
作为优选，为了进行信号传输，实现远程控制，所述机舱2的内部设有天线。
通过限速机构，可以对转轴4自动限速，可以防止发电机5转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的发电设备相比，不需要测定风速后再进行限速，可根据扇叶3的转速自动调节，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，通过升降组件，可以对支柱1的不同高度进行喷涂防锈，与人为高空喷涂相比，更加便捷安全，通过喷涂组件，可以使得支柱1表面的防锈液覆盖的更加均匀彻底，防止支柱1腐蚀导致支柱1负载能力的下降，避免了支柱1由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的实用性和安全性。
与现有技术相比，该基于物联网的安全可靠型风力发电设备中，通过限速机构，可以对转轴4自动限速，可以防止发电机5转速过快烧毁损坏，起到保护的作用，与现有的发电设备相比，不需要测定风速后再进行限速，可根据扇叶3的转速自动调节，与现有的减速装置一起使用可以起到备用的作用，起到双重保护的效果，通过防锈机构，可以对支柱1不同高度进行全面的喷涂防锈液，防止支柱1腐蚀导致支柱1负载能力的下降，避免了支柱1由于腐蚀发生断裂、倾倒的事故，大大提高了风力发电设备的实用性和安全性。
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安全可靠型风力发电设备，包括支柱(1)、机舱(2)、扇叶(3)、转轴(4)和发电机(5)，其特征在于，还包括限速机构和防锈机构，所述限速机构设置在机舱(2)的内部，所述防锈机构设置在机舱(2)的下方；
所述限速机构包括滚筒(6)、摩擦轮(14)、滑动单元和摩擦单元，所述滚筒(6)和摩擦轮(14)均套设在转轴(4)上，所述摩擦轮(14)位于滚筒(6)的一侧，所述滚筒(6)的周身设有环形槽；
所述滑动单元有若干个，各滑动单元沿着滚筒(6)的轴线周向均匀分布在环形槽内，所述滑动单元包括弹簧(7)和滑块(8)，所述滑块(8)设置在环形槽内，所述滑块(8)与环形槽匹配，所述滑块(8)与环形槽滑动连接，所述滑块(8)通过弹簧(7)与滚筒(6)连接，所述弹簧(7)所在的直线与滚筒(6)的轴线垂直；
所述摩擦单元有两个，两个摩擦单元分别设置在机舱(2)内的上下两侧，两个摩擦单元关于转轴(4)对称，所述摩擦单元包括第一连杆(9)、横杆(10)、套管(11)、第二连杆(12)和摩擦片(13)，所述横杆(10)水平设置，所述横杆(10)的中部与机舱(2)的内部铰接，所述第一连杆(9)和第二连杆(12)均竖向设置，所述第一连杆(9)的顶端与横杆(10)的一端铰接，所述第二连杆(12)的底端与滑块(8)抵靠，所述套管(11)套设在横杆(10)的远离第一连杆(9)的一端，所述套管(11)与横杆(10)滑动连接，所述第二连杆(12)的顶端与套管(11)铰接，所述第二连杆(12)的底端与摩擦片(13)固定连接，所述摩擦片(13)水平设置，所述摩擦轮(14)位于两个摩擦片(13)之间；
所述防锈机构包括升降组件和喷涂组件；
所述喷涂组件包括套环(22)和若干个喷涂单元，所述套环(22)套设在支柱(1)上，各喷涂单元沿着套环(22)的圆心周向均匀分布，所述喷涂单元包括第二电机(23)、驱动轮(24)、移动块(25)、摆动杆(26)和喷头(27)，所述第二电机(23)竖向设置在套环(22)的内部，所述第二电机(23)与驱动轮(24)传动连接，所述移动块(25)设置在驱动轮(24)的轮面上的远离圆心的位置，所述摆动杆(26)水平设置，所述摆动杆(26)所在的直线穿过套环(22)的圆心，所述摆动杆(26)上设有条形孔，所述移动块(25)设置在条形孔内，所述移动块(25)沿着条形孔滑动，所述摆动杆(26)的一端与套环(22)的内部铰接，所述摆动杆(26)的另一端与喷头(27)固定连接，所述喷头(27)设置在套环(22)的内侧。
2.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述升降组件包括驱动室(15)、第一电机(16)、第一齿轮(17)、第二齿轮(18)、固定轴(19)、轴承座和拉线单元，所述驱动室(15)固定在支柱(1)的顶部，所述第二电机(23)水平设置在驱动室(15)的内部，所述第一电机(16)与第一齿轮(17)传动连接，所述固定轴(19)水平设置在第一齿轮(17)的上方，所述固定轴(19)的两端分别通过轴承座与驱动室(15)的内壁固定连接，所述第二齿轮(18)套设在固定轴(19)上，所述第一齿轮(17)与第二齿轮(18)啮合，所述拉线单元有两个，两个拉线单元分别设置在固定轴(19)的两端，两个拉线单元分别与套环(22)的两侧一一对应，所述拉线单元包括线盘(20)和连接带(21)，所述线盘(20)套设在固定轴(19)上，所述线盘(20)通过连接带(21)与套环(22)固定连接。
3.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述机舱(2)的内部设有PLC，所述防锈机构与PLC电连接。
4.如权利要求3所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述机舱(2)的内部设有散热风扇，所述散热风扇与PLC电连接。
5.如权利要求3所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述套环(22)的内部设有距离传感器，所述距离传感器与PLC电连接。
6.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述第二连杆(12)上套设有限位块，所述第二连杆(12)与限位块滑动连接，所述限位块与机舱(2)的内部固定连接。
7.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述支柱(1)的制作材料为不锈钢。
8.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述第二电机(23)为伺服电机。
9.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述机舱(2)的远离扇叶(3)的一侧设有偏航尾翼。
10.如权利要求1所述的基于物联网的安全可靠型风力发电设备，其特征在于，所述机舱(2)的内部设有天线。
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