CN109826753A - 一种抗强风式海上发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海上风电装备技术领域，具体的说是一种抗强风式海上发电装置，包括钢丝索和浮载体；还包括立柱、箱体、发电机构和控制器；所述立柱一端固连在浮载体上，另一端与箱体固连；所述发电机构发电机构包括发电机、增速机、一号轴、转动盘、扇叶、一号弹簧、一号绳、转盘、转轮和一号气缸；所述扇叶包括一号叶片、二号叶片和三号叶片。本发明一方面，将一号叶片、二号叶片和三号叶片组装成扇叶，通过组装式的扇叶，方便扇叶的生产和运输，且便于对破损部位进行更换，节约成本；另一方面，根据风力大小对扇叶进行调节，避免扇叶的损坏，从而提高了发电装置的实用性。
Description
技术领域
本发明属于海上风电装备技术领域，具体的说是一种抗强风式海上发电装置。
背景技术
随着潮间带及近海区域风电资源的开发度逐渐饱和以及能源需求的逐步增加，海上风力发电从潮间带和近海区域走向深海区域是必然趋势。我国深海风电能源的资源储备量位居世界前列，海上风电产业的发展前景广阔。与浅海风电场相比，深海风电场具有风速高、风切变低、湍流程度小等优势，对海上航道的影响也较小。
现有技术中也出现了一项专利关于一种抗强风式海上发电装置的技术方案，如申请号为2018111098529的一项中国专利公开了一种抗强风海上风电机组及安装方法，包括中央立柱和边缘短立柱，所述中央立柱表面设置有水下支架，所述水下支架一端设置有第一固定圈，所述边缘短立柱表面设置有第二固定圈，所述边缘短立柱顶部设置有漂浮基座，所述漂浮基座顶部设置有塔杆，所述塔杆顶部设置有发电机，所述发电机一侧设置有风轮，所述边缘短立柱顶部和底部与中央立柱之间均设置有第一钢丝索。
该技术方案的一种抗强风海上风电机组及安装方法，能够提高机组抗强风的能力；但是该技术方案存在不足，一方面，该方案中的扇叶为整体式结构，使得扇叶的生产和运输十分不便；另一方面，该扇叶不能根据风力的大小进行改变，遇到强风时容易造成扇叶的损坏，从而影响发电装置进行发电；使得该技术方案受到限制。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决扇叶生产与运输不便与不能根据风力大小进行扇叶调节的问题；本发明提出了一种抗强风式海上发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种抗强风式海上发电装置，包括钢丝索和浮载体；所述浮载体为船体机构，浮载体四周设有挂钩；所述钢丝索一端固连在挂钩上，另一端固定在海底并浮在工作海域上；还包括立柱、箱体、发电机构和控制器；所述控制器用于控制发电装置的工作；所述立柱一端固连在浮载体上，另一端与箱体固连；所述发电机构安装在箱体上，发电机构包括发电机、增速机、一号轴、转动盘、扇叶、一号弹簧、一号绳、转盘、转轮和一号气缸；所述发电机一端固连在箱体内侧壁上，另一端与增速机连接；所述一号轴一端与增速机固连，另一端与转动盘固连，转动盘内设有凹槽；所述扇叶的数量为三且沿转动盘呈圆周分布，扇叶包括一号叶片、二号叶片和三号叶片；所述一号叶片转动安装在转动盘上，转动盘处设有一号角度感应器，一号角度感应器用于检测一号叶片的转动角度，一号叶片、二号叶片和三号叶片间相互连通，且彼此间滑动连接，形成宝塔形；所述一号弹簧位于一号叶片、二号叶片和三号叶片间的通道中，一号弹簧一端固连在三号叶片的内壁上，另一端固连在一号叶片的侧壁上；所述转轮和转盘的数量均为三，转轮均转动安装在转动盘上的凹槽中，转盘均通过固定杆固连在箱体外侧壁上，转盘处设有风力感应器，风力感应器用于检测风力大小；所述一号绳一端固连在三号叶片的内壁上，另一端缠绕在转盘上且经转轮过渡，通过转盘收缩一号绳，使得二号叶片和三号叶片收缩到一号叶片内；所述一号气缸一端铰接在一号扇叶的外壁上，另一端铰接在一号轴上；现有技术存在一种海上发电装置，但是现有的海水发电装置存在不足，一方面，该发电装置中的扇叶为整体式结构，使得扇叶的生产和运输十分不便；另一方面，该发电装置中扇叶不能根据风力的大小进行改变，遇到强风时容易造成扇叶的损坏，从而影响发电装置进行发电；本发明通过设置立柱、箱体、发电机构和控制器；一方面，将一号叶片、二号叶片和三号叶片组装成扇叶，通过组装式的扇叶，方便扇叶的生产和运输，且便于对破损部位进行更换，节约成本；另一方面，根据风力大小对扇叶进行保护，当遇到强风时，控制器控制转盘转动，使得一号绳拉动二号叶片和三号叶片收缩到一号叶片内，同时，将二号叶片和三号叶片收缩中产生的气体作用于一号气缸，使得一号叶片转动90°，对扇叶进行保护，从而提高了发电装置的实用性；在利用本发明的发电装置中，通过风力感应器检测风力，当遇到强风时，控制器控制转盘转动，由于一号绳一端缠绕在转盘上，一号绳另一端固连在三号叶片的内壁上，转动的转盘将一号绳收紧，使得一号绳拉动三号叶片和二号叶片向靠近一号叶片一侧运动，且二号叶片和三号叶片收缩到一号叶片中，避免二号叶片和三号叶片的损坏；同时，二号叶片和三号叶片在收缩运动中产生了气体，该气体输向一号气缸，通过一号气缸拉动一号叶片转动，当一号角度感应器检测到一号扇叶转动了90°后，停止向一号气缸输送气体，并使得一号叶片停留在转动后的位置，减少了风与扇叶的接触面积，从而减少了风对扇叶施加的作用力，避免扇叶的损坏，从而提高了扇叶的使用寿命；当遇到的风力适宜时，控制器控制转盘反向转动，二号叶片和三号叶片失去一号绳的拉扯，二号叶片和三号叶片在一号弹簧的作用下复位；同时，一号气缸带动一号叶片反向转动90°，增大风与扇叶的接触面积，在风力作用下带动扇叶旋转，再通过增速机将旋转的速度进行提升，促使发电机发电。
优选的，所述三号叶片端部均设有挡风板；所述挡风板为弧形板，通过挡风板对扇叶进行保护。本发明通过设置挡风板，当二号叶片和三号叶片完全收缩到一号叶片中，且一号扇叶转动90°后，三个挡风板围成一圈，进一步减小风与扇叶的接触面积；同时，围成一圈的挡风板避免海浪对扇叶的冲击，避免扇叶的损坏，从而提高了扇叶的使用寿命。
优选的，所述挡风板包括一号板、二号板、转板和二号绳；所述一号板和二号板对称设置；所述转板的数量至少为六，转板两端分别通过转轴转动安装在一号板和二号板上，一号板上设有二号角度感应器，二号角度感应器用于检测转板的转动角度；所述二号绳一端固连在最上端转板的转轴上，且二号绳分别缠绕在相邻转板的转轴上，通过拉动二号绳端部，控制转板的转动。本发明通过将挡风板由一号板、二号板、转板和二号绳组成，根据实际情况，对转板进行调节，当遇到的风力适宜时，通过控制器控制拉动二号绳，使得相邻转板进行转动，同时根据二号角度感应器的检测，转动相应的角度，使得转板转动到扇叶与风有最大接触面积的位置；当遇到强风时，松开二号绳，使得转板反向转动，若干转板形成整体板，减小风与扇叶的接触，从而提高了扇叶的使用寿命。
优选的，所述一号板和二号板的两端均设有缓冲垫，通过缓冲垫避免一号板和二号板的损坏。本发明通过设置缓冲垫，通过缓冲垫避免二号叶片和三号叶片收缩到一号叶片中，相邻的一号板和二号板发生碰撞，造成一号板和二号板的损坏，从而提高了一号板和二号板的使用寿命。
优选的，所述立柱为拼接式结构，立柱由一组一号柱组成；相邻所述一号柱间通过螺栓连接，一号柱由一号块和二号块组成；所述一号块和二号块的数量均为三，相邻一号块和二号块间焊接形成，并保留焊渣，且一号块和二号块焊接后外圈形成圆柱形，内圈形成一号通道。本发明通过将立柱设为拼接式结构，方便立柱的生产和运输，且节省成本；同时，通过将一号块和二号块间进行焊接形成一号柱，保留焊点，提高了一号柱的强度，从而提高了立柱抗强风能力。
优选的，所述一号通道为等边三角形，且一号通道中通过混凝土进行浇铸。本发明通过采用此种方式，由于三角形具有稳定性，在向一号通道浇铸混凝土时，使得混凝土与一号块和二号块紧密贴合，提高了立柱的强度，从而提高了立柱的抗强风能力。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种抗强风式海上发电装置，使用方便，一方面，将一号叶片、二号叶片和三号叶片组装成扇叶，通过组装式的扇叶，方便扇叶的生产和运输，且便于对破损部位进行更换，节约成本；另一方面，根据风力大小对扇叶进行调节，避免扇叶的损坏，从而提高了发电装置的实用性。
2.本发明所述的一种抗强风式海上发电装置，通过设置挡风板，利用三个挡风板围成一圈，进一步减小风与扇叶的接触面积；同时，围成一圈的挡风板避免海浪对扇叶的冲击，避免扇叶的损坏，从而提高了扇叶的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2是图1中未遇强风时A-A的剖视图；
图3是图1中遇到强风时B-B的剖视图；
图4是图1中C-C的剖视图；
图5是图1中D处的局部放大图；
图6是挡风板的剖视图；
图中：钢丝索1、浮载体2、立柱3、一号柱31、一号块311、二号块312、一号通道313、箱体4、发电机构5、发电机51、一号轴52、转动盘53、扇叶54、一号叶片541、二号叶片542、三号叶片543、一号弹簧55、一号绳56、转盘57、转轮58、一号气缸59、挡风板6、一号板61、二号板62、转板63、二号绳64、缓冲垫65。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，本发明所述的一种抗强风式海上发电装置，包括钢丝索1和浮载体2；所述浮载体2为船体机构，浮载体2四周设有挂钩；所述钢丝索1一端固连在挂钩上，另一端固定在海底并浮在工作海域上；还包括立柱3、箱体4、发电机构5和控制器；所述控制器用于控制发电装置的工作；所述立柱3一端固连在浮载体2上，另一端与箱体4固连；所述发电机构5安装在箱体4上，发电机构5包括发电机51、增速机、一号轴52、转动盘53、扇叶54、一号弹簧55、一号绳56、转盘57、转轮58和一号气缸59；所述发电机51一端固连在箱体4内侧壁上，另一端与增速机连接；所述一号轴52一端与增速机固连，另一端与转动盘53固连，转动盘53内设有凹槽；所述扇叶54的数量为三且沿转动盘53呈圆周分布，扇叶54包括一号叶片541、二号叶片542和三号叶片543；所述一号叶片541转动安装在转动盘53上，转动盘53处设有一号角度感应器，一号角度感应器用于检测一号叶片541的转动角度，一号叶片541、二号叶片542和三号叶片543间相互连通，且彼此间滑动连接，形成宝塔形；所述一号弹簧55位于一号叶片541、二号叶片542和三号叶片543间的通道中，一号弹簧55一端固连在三号叶片543的内壁上，另一端固连在一号叶片541的侧壁上；所述转轮58和转盘57的数量均为三，转轮58均转动安装在转动盘53上的凹槽中，转盘57均通过固定杆固连在箱体4外侧壁上，转盘57处设有风力感应器，风力感应器用于检测风力大小；所述一号绳56一端固连在三号叶片543的内壁上，另一端缠绕在转盘57上且经转轮58过渡，通过转盘57收缩一号绳56，使得二号叶片542和三号叶片543收缩到一号叶片541内；所述一号气缸59一端铰接在一号扇叶54的外壁上，另一端铰接在一号轴52上；现有技术存在一种海上发电装置，但是现有的海水发电装置存在不足，一方面，该发电装置中的扇叶54为整体式结构，使得扇叶54的生产和运输十分不便；另一方面，该发电装置中扇叶54不能根据风力的大小进行改变，遇到强风时容易造成扇叶54的损坏，从而影响发电装置进行发电；本发明通过设置立柱3、箱体4、发电机构5和控制器；一方面，将一号叶片541、二号叶片542和三号叶片543组装成扇叶54，通过组装式的扇叶54，方便扇叶54的生产和运输，且便于对破损部位进行更换，节约成本；另一方面，根据风力大小对扇叶54进行保护，当遇到强风时，控制器控制转盘57转动，使得一号绳56拉动二号叶片542和三号叶片543收缩到一号叶片541内，同时，将二号叶片542和三号叶片543收缩中产生的气体作用于一号气缸59，使得一号叶片541转动90°，对扇叶54进行保护，从而提高了发电装置的实用性；在利用本发明的发电装置中，通过风力感应器检测风力，当遇到强风时，控制器控制转盘57转动，由于一号绳56一端缠绕在转盘57上，一号绳56另一端固连在三号叶片543的内壁上，转动的转盘57将一号绳56收紧，使得一号绳56拉动三号叶片543和二号叶片542向靠近一号叶片541一侧运动，且二号叶片542和三号叶片543收缩到一号叶片541中，避免二号叶片542和三号叶片543的损坏；同时，二号叶片542和三号叶片543在收缩运动中产生了气体，该气体输向一号气缸59，通过一号气缸59拉动一号叶片541转动，当一号角度感应器检测到一号扇叶54转动了90°后，停止向一号气缸59输送气体，并使得一号叶片541停留在转动后的位置，减少了风与扇叶54的接触面积，从而减少了风对扇叶54施加的作用力，避免扇叶54的损坏，从而提高了扇叶54的使用寿命；当遇到的风力适宜时，控制器控制转盘57反向转动，二号叶片542和三号叶片543失去一号绳56的拉扯，二号叶片542和三号叶片543在一号弹簧55的作用下复位；同时，一号气缸59带动一号叶片541反向转动90°，增大风与扇叶54的接触面积，在风力作用下带动扇叶54旋转，再通过增速机将旋转的速度进行提升，促使发电机51发电。
作为本发明的一种实施方式，所述三号叶片543端部均设有挡风板6；所述挡风板6为弧形板，通过挡风板6对扇叶54进行保护。本发明通过设置挡风板，当二号叶片542和三号叶片543完全收缩到一号叶片541中，且一号扇叶54转动90°后，三个挡风板6围成一圈，进一步减小风与扇叶54的接触面积；同时，围成一圈的挡风板6避免海浪对扇叶54的冲击，避免扇叶54的损坏，从而提高了扇叶54的使用寿命。
作为本发明的一种实施方式，所述挡风板6包括一号板61、二号板62、转板63和二号绳64；所述一号板61和二号板62对称设置；所述转板63的数量至少为六，转板63两端分别通过转轴转动安装在一号板61和二号板62上，一号板61上设有二号角度感应器，二号角度感应器用于检测转板63的转动角度；所述二号绳64一端固连在最上端转板63的转轴上，且二号绳64分别缠绕在相邻转板63的转轴上，通过拉动二号绳64端部，控制转板63的转动。本发明通过将挡风板6由一号板61、二号板62、转板63和二号绳64组成，根据实际情况，对转板63进行调节，当遇到的风力适宜时，通过控制器控制拉动二号绳64，使得相邻转板63进行转动，同时根据二号角度感应器的检测，转动相应的角度，使得转板63转动到扇叶54与风有最大接触面积的位置；当遇到强风时，松开二号绳64，使得转板63反向转动，若干转板63形成整体板，减小风与扇叶54的接触，从而提高了扇叶54的使用寿命。
作为本发明的一种实施方式，所述一号板61和二号板62的两端均设有缓冲垫65，通过缓冲垫65避免一号板61和二号板62的损坏。本发明通过设置缓冲垫65，通过缓冲垫65避免二号叶片542和三号叶片543收缩到一号叶片541中，相邻的一号板61和二号板62发生碰撞，造成一号板61和二号板62的损坏，从而提高了一号板61和二号板62的使用寿命。
作为本发明的一种实施方式，所述立柱3为拼接式结构，立柱3由一组一号柱31组成；相邻所述一号柱31间通过螺栓连接，一号柱31由一号块311和二号块312组成；所述一号块311和二号块312的数量均为三，相邻一号块311和二号块312间焊接形成，并保留焊渣，且一号块311和二号块312焊接后外圈形成圆柱形，内圈形成一号通道313。本发明通过将立柱3设为拼接式结构，方便立柱3的生产和运输，且节省成本；同时，通过将一号块311和二号块312间进行焊接形成一号柱31，保留焊点，提高了一号柱31的强度，从而提高了立柱3抗强风能力。
作为本发明的一种实施方式，所述一号通道313为等边三角形，且一号通道313中通过混凝土进行浇铸。本发明通过采用此种方式，由于三角形具有稳定性，在向一号通道313浇铸混凝土时，使得混凝土与一号块311和二号块312紧密贴合，提高了立柱3的强度，从而提高了立柱3的抗强风能力。
工作时，首先，通过风力感应器实时检测风力，当遇到强风时，控制器控制转盘57转动，由于一号绳56一端缠绕在转盘57上，一号绳56另一端固连在三号叶片543的内壁上，转动的转盘57将一号绳56收紧，使得一号绳56拉动三号叶片543和二号叶片542向靠近一号叶片541一侧运动，且二号叶片542和三号叶片543收缩到一号叶片541中，避免二号叶片542和三号叶片543的损坏；同时，二号叶片542和三号叶片543在收缩运动中产生了气体，该气体输向一号气缸59，通过一号气缸59拉动一号叶片541转动，当一号角度感应器检测到一号扇叶54转动了90°后，停止向一号气缸59输送气体，并使得一号叶片541停留在转动后的位置，减少了风与扇叶54的接触面积，从而减少了风对扇叶54施加的作用力，避免扇叶54的损坏，从而提高了扇叶54的使用寿命；当遇到的风力适宜时，控制器控制转盘57反向转动，二号叶片542和三号叶片543失去一号绳56的拉扯，二号叶片542和三号叶片543在一号弹簧55的作用下复位；同时，一号气缸59带动一号叶片541反向转动90°，增大风与扇叶54的接触面积，在风力作用下带动扇叶54旋转，再通过增速机将旋转的速度进行提升，促使发电机51发电；同时，根据实际情况，对转板63进行实时调节，当遇到的风力适宜时，通过控制器控制拉动二号绳64，使得相邻转板63进行转动，同时根据二号角度感应器的检测，转动相应的角度，使得转板63转动到扇叶54与风有最大接触面积的位置；当遇到强风时，松开二号绳64，使得转板63反向转动，若干转板63形成整体板，减小风与扇叶54的接触，从而提高了扇叶54的使用寿命。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种抗强风式海上发电装置，包括钢丝索(1)和浮载体(2)；所述浮载体(2)为船体机构，浮载体(2)四周设有挂钩；所述钢丝索(1)一端固连在挂钩上，另一端固定在海底并浮在工作海域上；其特征在于：还包括立柱(3)、箱体(4)、发电机构(5)和控制器；所述控制器用于控制发电装置的工作；所述立柱(3)一端固连在浮载体(2)上，另一端与箱体(4)固连；所述发电机构(5)安装在箱体(4)上，发电机构(5)包括发电机(51)、增速机、一号轴(52)、转动盘(53)、扇叶(54)、一号弹簧(55)、一号绳(56)、转盘(57)、转轮(58)和一号气缸(59)；所述发电机(51)一端固连在箱体(4)内侧壁上，另一端与增速机连接；所述一号轴(52)一端与增速机固连，另一端与转动盘(53)固连，转动盘(53)内设有凹槽；所述扇叶(54)的数量为三且沿转动盘(53)呈圆周分布，扇叶(54)包括一号叶片(541)、二号叶片(542)和三号叶片(543)；所述一号叶片(541)转动安装在转动盘(53)上，转动盘(53)处设有一号角度感应器，一号角度感应器用于检测一号叶片(541)的转动角度，一号叶片(541)、二号叶片(542)和三号叶片(543)间相互连通，且彼此间滑动连接，形成宝塔形；所述一号弹簧(55)位于一号叶片(541)、二号叶片(542)和三号叶片(543)间的通道中，一号弹簧(55)一端固连在三号叶片(543)的内壁上，另一端固连在一号叶片(541)的侧壁上；所述转轮(58)和转盘(57)的数量均为三，转轮(58)均转动安装在转动盘(53)上的凹槽中，转盘(57)均通过固定杆固连在箱体(4)外侧壁上，转盘(57)处设有风力感应器，风力感应器用于检测风力大小；所述一号绳(56)一端固连在三号叶片(543)的内壁上，另一端缠绕在转盘(57)上且经转轮(58)过渡，通过转盘(57)收缩一号绳(56)，使得二号叶片(542)和三号叶片(543)收缩到一号叶片(541)内；所述一号气缸(59)一端铰接在一号扇叶(54)的外壁上，另一端铰接在一号轴(52)上。
2.根据权利要求1所述的一种抗强风式海上发电装置，其特征在于：所述三号叶片(543)端部均设有挡风板(6)；所述挡风板(6)为弧形板，通过挡风板(6)对扇叶(54)进行保护。
3.根据权利要求2所述的一种抗强风式海上发电装置，其特征在于：所述挡风板(6)包括一号板(61)、二号板(62)、转板(63)和二号绳(64)；所述一号板(61)和二号板(62)对称设置；所述转板(63)的数量至少为六，转板(63)两端分别通过转轴转动安装在一号板(61)和二号板(62)上，一号板(61)上设有二号角度感应器，二号角度感应器用于检测转板(63)的转动角度；所述二号绳(64)一端固连在最上端转板(63)的转轴上，且二号绳(64)分别缠绕在相邻转板(63)的转轴上，通过拉动二号绳(64)端部，控制转板(63)的转动。
4.根据权利要求3所述的一种抗强风式海上发电装置，其特征在于：所述一号板(61)和二号板(62)的两端均设有缓冲垫(65)，通过缓冲垫(65)避免一号板(61)和二号板(62)的损坏。
5.根据权利要求1所述的一种抗强风式海上发电装置，其特征在于：所述立柱(3)为拼接式结构，立柱(3)由一组一号柱(31)组成；相邻所述一号柱(31)间通过螺栓连接，一号柱(31)由一号块(311)和二号块(312)组成；所述一号块(311)和二号块(312)的数量均为三，相邻一号块(311)和二号块(312)间焊接形成，并保留焊渣，且一号块(311)和二号块(312)焊接后外圈形成圆柱形，内圈形成一号通道(313)。
6.根据权利要求5所述的一种抗强风式海上发电装置，其特征在于：所述一号通道(313)为等边三角形，且一号通道(313)中通过混凝土进行浇铸。
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