CN110296048B - 一种具有减振功能的风机发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风力发电相关技术领域，其公开了一种具有减振功能的风机发电设备，所述风机发电设备包括圆形滑道、塔筒、机舱、钢丝绳、阻尼器及滑轮，所述塔筒竖直设置在地面上；所述机舱转动地连接于所述塔筒远离所述地面的一端；所述钢丝绳的一端连接于所述机舱的背侧，另一端连接于所述阻尼器；所述滑轮滑动地设置于所述圆形滑槽上，其连接于所述阻尼器；当风向改变时，所述机舱随着所述风向绕所述塔筒转动，并通过所述钢丝绳及所述阻尼器带动所述滑轮沿所述圆形滑道转动，由此使得所述钢丝绳及所述阻尼器始终处于所述机舱的背侧，从而起到固定所述塔筒及减少振动的作用。本发明减少了振动，灵活性较好，适用性较强。

Description

一种具有减振功能的风机发电设备
技术领域
本发明属于风力发电相关技术领域，更具体地，涉及一种具有减振功能的风机发电设备。
背景技术
随着世界经济的快速发展，能源需求不断增加，石油等不可再生能源加速减少，大量消耗的化石能源还导致了一系列的环境问题，而风能作为一种清洁的可再生能源，可以很好地解决当今世界传统能源紧缺和环境污染的问题，越来越受到人们的重视。
然而，现有的风力发电机，由于塔筒高度高、叶片直径大的原因，容易产生风机的整体振动，疲劳荷载大，从而影响到风机的使用寿命。为了减小风机振动，一种处理方式是增加整体刚度，这样做的缺点是风机体积重量大，成本增加；另一种方式是在塔筒上连接钢丝绳到地面，这种方式确实可以起到稳定塔筒的作用，但是它只能将少部分能量传入大地，并没有将钢丝绳中的能量完全消耗掉，时间久了同样会损坏风力发电机。相应地，本领域存在着发展一种能够减少振动的风机发电设备的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有减振功能的风机发电设备，其基于现有风力发电装置的特点，研究及设计了一种具有减振功能的风机发电设备。所述风机发电设备将钢丝绳的上部连接在机舱尾部，而钢丝绳的下部通过滑轮连接在阻力很小的圆形轨道上，如此在凤向改变时，钢丝绳始终随着机舱而滑动，钢丝绳始终位于风机背面，起到很大的减振作用，且相比于传统的增加风机自身刚度的方式，节省了材料，控制了风机的体积和重量，减小了成本，由此解决了风力发电机的振动问题，使得风机发电设备在风荷载作用下能够在最短时间内恢复稳定，适用性较好。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有减振功能的风机发电设备，所述风机发电设备包括圆形滑道、塔筒、机舱、钢丝绳、阻尼器及滑轮；工作时，所述塔筒竖直设置在地面上，且所述圆形滑道也设置在所述地面上；所述机舱转动地连接于所述塔筒远离所述地面的一端；所述钢丝绳的一端连接于所述机舱的背侧，另一端连接于所述阻尼器；所述滑轮滑动地设置于所述圆形滑槽上，其连接于所述阻尼器；
当风向改变时，所述机舱随着所述风向绕所述塔筒转动，并通过所述钢丝绳及所述阻尼器带动所述滑轮沿所述圆形滑道转动，由此使得所述钢丝绳及所述阻尼器始终处于所述机舱的背侧，从而起到固定所述塔筒及减少振动的作用。
进一步地，所述阻尼器包括壳体、螺纹钢筋体及弹簧，所述壳体形成有收容槽；所述弹簧收容于所述收容槽内，其一端连接于所述收容槽的底部；所述螺纹钢筋体的一端连接于所述弹簧的另一端，另一端连接于所述钢丝绳；所述滑轮连接于所述壳体。
进一步地，所述阻尼器还包括永磁铁，所述永磁铁设置在所述收容槽的内壁上，且所述永磁铁形成有收容孔，所述弹簧及所述螺纹钢筋体收容于所述收容孔。
进一步地，所述阻尼器还包括钢槽，所述钢槽设置在所述收容孔的内壁上，其形成有通孔，所述螺纹钢筋体穿过所述通孔；所述螺纹钢筋体与所述钢槽之间设置有多个钢珠球。
进一步地，所述通孔的内壁形成有凹槽，所述螺纹钢筋体开设有螺旋槽，所述钢珠球部分地收容于所述凹槽内，且其不能沿螺纹钢筋体的轴向上下移动；所述螺纹槽与所述凹槽共同用于收容所述钢珠球。
进一步地，所述阻尼器还包括质量块，所述质量块连接所述螺纹钢筋体及所述弹簧，即所述螺纹钢筋体通过所述质量块连接于所述弹簧。
进一步地，所述阻尼器还包括钢筋块，所述螺纹钢筋体远离所述弹簧的一端通过所述钢筋块连接于所述钢丝绳远离所述机舱的一端。
进一步地，所述塔筒为圆柱体，所述圆形滑道的几何中心位于所述塔筒的中心轴上。
进一步地，所述风机发电设备还包括叶片，所述叶片设置在所述机舱的一侧；所述叶片与所述钢丝绳分别位于所述机舱相背的两侧。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的具有减振功能的风机发电设备主要具有以下有益效果：
1.所述钢丝绳的一端连接于所述机舱的背侧，另一端连接于所述阻尼器；所述滑轮滑动地设置于所述圆形滑槽上，其连接于所述阻尼器，如此当风向改变时，所述机舱随着所述风向绕所述塔筒转动，并通过所述钢丝绳及所述阻尼器带动所述滑轮沿所述圆形滑道转动，使得所述钢丝绳始终位于所述机舱的背面，从而起到固定所述塔筒及减少振动的作用；同时，当所述塔筒受到较大风荷载冲击时，所述钢丝绳及所述阻尼器会抵消吸收一大部分的能量，从而减少所述塔筒及所述叶片受到的疲劳荷载，延长了所述风机发电设备的使用寿命。
2.所述螺纹钢筋体与所述钢槽之间设置有多个钢珠球，当所述螺纹钢筋体相对于所述钢槽运动时，由于所述钢球珠的阻力作用，使得振动所产生的机械能部分地转换为热能，减小了振动。
3.所述永磁铁设置在所述收容槽的内壁上，且所述永磁铁形成有收容孔，所述弹簧及所述螺纹钢筋体收容于所述收容孔，所述螺纹钢筋体被拉动时，其做切割磁感线的运动，如此使得一部分的机械能转换为电能而减小振动。
4.所述阻尼器还包括质量块，所述质量块连接所述螺纹钢筋体及所述弹簧，如此可以消耗一部分的能量而使振动减小。
5.所述螺纹钢筋体的一端连接于所述弹簧的另一端，另一端连接于所述钢丝绳，使得所述螺纹钢筋体不会被无限拉出；当所述螺纹钢筋体被拉出一端距离后，在所述弹簧的弹性恢复力作用下会回缩，然后再次被拉出，如此往复，直到振动所产生的机械能耗尽而使所述风机发电设备恢复稳定。
附图说明
图1是本发明提供的具有减振功能的风机发电设备的结构示意图；
图2是图1中的具有减振功能的风机发电设备的阻尼器的示意图；
图3是图2中的阻尼器沿A-A方向的剖视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-圆形滑道，2-滑轮，3-阻尼器，31-螺纹钢筋体，32-钢筋块，33-钢珠球，34-钢槽，35-永磁铁，36-质量块，37-弹簧，4-钢丝绳，5-机舱，6-塔筒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1，本发明提供的具有减振功能的风机发电设备，所述风机发电设备包括圆形滑道1、滑轮2、阻尼器3、钢丝绳4、机舱5及塔筒6，所述塔筒6竖直设置，其一端固定在地面上，所述机舱5转动地连接于所述塔筒6的另一端，其一侧连接有叶片。所述圆形滑道1固定在地面上，其中心位于所述塔筒6的中心轴上。所述钢丝绳4的一端连接于所述机舱5，另一端连接于所述阻尼器3，所述钢丝绳4与所述叶片位于所述机舱5相背的两侧。所述滑轮2连接于所述阻尼器3，且其滑动地连接于所述圆形滑道1，所述滑轮2与所述钢丝绳4分别位于所述阻尼器3相背的两侧。
当风向改变时，所述机舱5随着所述风向绕所述塔筒6转动，并通过所述钢丝绳4及所述阻尼器3带动所述滑轮2沿所述圆形滑道1转动，由此使得所述钢丝绳4始终位于所述机舱5的背面，从而起到固定所述塔筒6及减少振动的作用。同时，当所述塔筒6受到较大风荷载冲击时，所述钢丝绳4及所述阻尼器3会抵消吸收一大部分的能量，从而减少所述塔筒6及所述叶片受到的疲劳荷载，延长了所述风机发电设备的使用寿命。本实施方式中，所述塔筒6为圆柱体。
请参阅图2及图3，所述阻尼器3包括壳体、螺纹钢筋体31、钢筋块32、钢珠球33、钢槽34、永磁铁35、质量块36及弹簧37。所述壳体用于收容所述螺纹钢筋体31、所述钢珠球33、所述钢槽34、所述质量块36及所述弹簧37，其呈矩型。所述壳体形成有收容槽；所述弹簧37的一端连接于所述收容槽的底部，另一端连接于所述质量块36。所述螺纹钢筋体31的一端连接于所述质量块36，另一端凸出于所述壳体且连接于所述钢筋块32。所述收容槽的槽壁上设置有永磁铁35，且所述钢槽34设置在所述收容槽远离所述弹簧37的一端，同时所述钢槽34设置在所述永磁铁35上。所述螺纹钢筋体31穿过所述钢槽34所形成的通孔，所述通孔的孔壁上形成有多个凹槽，多个所述钢珠球33分别部分地收容在所述凹槽内，且无法沿所述螺纹钢筋体31的轴向上下移动。所述钢筋块32连接于所述螺纹钢筋体31远离所述质量块36的一端。本实施方式中，所述螺纹钢筋体31的外周面开设有螺旋槽，所述螺旋槽用于收容部分所述钢珠球33。
本实施方式中，所述阻尼器3通过所述钢筋块32连接于所述钢丝绳4远离所述机舱5的一端，所述壳体的底部连接于所述滑轮2。所述螺纹钢筋体31与所述钢槽34之间设置有多个所述钢珠球33，当所述螺纹钢筋体31被拉出时，由于所述钢球珠33的阻力作用，使得一部分的机械能转换为热能。所述永磁铁35设置在所述壳体内，所述螺纹钢筋体31被拉动时，其做切割磁感线的运动，如此使得一部分的机械能转换为电能。此外，所述螺纹钢筋体3的低端连接有所述质量块36，如此也会消耗一部分的能量。
本实施方式中，所述螺纹钢筋体31通过所述弹簧37连接于所述壳体的底部，使得所述螺纹钢筋体31不会被无限拉出；当所述螺纹钢筋体31被拉出一端距离后，在所述弹簧37的弹性恢复力作用下会回缩，然后再次被拉出，如此往复，直到振动所产生的机械能耗尽而使所述风机发电设备恢复稳定。
本发明提供的具有减振功能的风机发电设备，所述风机发电设备的钢丝绳的两端分别连接于机舱及阻尼器，且所述阻尼器通过滑轮滑动地连接于圆形滑道，如此当风向改变时，通过所述滑轮与所述圆形滑道作用可以保证所述钢丝绳与所述阻尼器始终位于所述叶片的背面，使得所述钢丝绳在合适的位置拉近所述叶片，起到了固定所述风机发电设备及减小振动的作用，结构简单，灵活性较好，适用性较强。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：
所述风机发电设备包括圆形滑道(1)、塔筒(6)、机舱(5)、钢丝绳(4)、阻尼器(3)及滑轮(2)；工作时，所述塔筒(6)竖直设置在地面上，且所述圆形滑道也设置在所述地面上；所述机舱(5)转动地连接于所述塔筒(6)远离所述地面的一端；所述钢丝绳(4)的一端连接于所述机舱(5)的背侧，另一端连接于所述阻尼器(3)；所述滑轮(2)滑动地设置于所述圆形滑道(1)上，其连接于所述阻尼器(3)；
当风向改变时，所述机舱(5)随着所述风向绕所述塔筒(6)转动，并通过所述钢丝绳(4)及所述阻尼器(3)带动所述滑轮(2)沿所述圆形滑道(1)转动，由此使得所述钢丝绳(4)及所述阻尼器(3)始终处于所述机舱(5)的背侧，从而起到固定所述塔筒(6)及减少振动的作用。
2.如权利要求1所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述阻尼器(3)包括壳体、螺纹钢筋体(31)及弹簧(37)，所述壳体形成有收容槽；所述弹簧(37)收容于所述收容槽内，其一端连接于所述收容槽的底部；所述螺纹钢筋体(31)的一端连接于所述弹簧(37)的另一端，另一端连接于所述钢丝绳(4)；所述滑轮(2)连接于所述壳体。
3.如权利要求2所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述阻尼器(3)还包括永磁铁(35)，所述永磁铁(35)设置在所述收容槽的内壁上，且所述永磁铁(35)形成有收容孔，所述弹簧(37)及所述螺纹钢筋体(31)收容于所述收容孔。
4.如权利要求3所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述阻尼器(3)还包括钢槽(34)，所述钢槽(34)设置在所述收容孔的内壁上，其形成有通孔，所述螺纹钢筋体(31)穿过所述通孔；所述螺纹钢筋体(31)与所述钢槽(34)之间设置有多个钢珠球(33)。
5.如权利要求4所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述通孔的内壁形成有凹槽，所述螺纹钢筋体(31)开设有螺旋槽，所述钢珠球(33)部分地收容于所述凹槽内，且其不能沿螺纹钢筋体(31)的轴向上下移动；所述螺旋槽与所述凹槽共同用于收容所述钢珠球(33)。
6.如权利要求2所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述阻尼器(3)还包括质量块(36)，所述质量块(36)连接所述螺纹钢筋体(31)及所述弹簧(37)，即所述螺纹钢筋体(31)通过所述质量块(36)连接于所述弹簧(37)。
7.如权利要求2所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述阻尼器(3)还包括钢筋块(32)，所述螺纹钢筋体(31)远离所述弹簧(37)的一端通过所述钢筋块(32)连接于所述钢丝绳(4)远离所述机舱(5)的一端。
8.如权利要求1-7任一项所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述塔筒(6)为圆柱体，所述圆形滑道(1)的几何中心位于所述塔筒(6)的中心轴上。
9.如权利要求1-7任一项所述的具有减振功能的风机发电设备，其特征在于：所述风机发电设备还包括叶片，所述叶片设置在所述机舱(5)的一侧；所述叶片与所述钢丝绳(4)分别位于所述机舱(5)相背的两侧。
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