CN110296051A - 一种具有防护功能的小型海上风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有防护功能的小型海上风力发电装置，包括浮块、安装机构、保护壳、升降机构、升降板、风电机构、顶板和散热机构，风电机构包括塔架、降温壳、机舱、轮毂、散热组件、支柱和若干风叶，机舱内设有PLC、发电机、增速箱和转轴，散热组件包括水泵、抽水管、排水管和伸缩单元，升降机构包括驱动组件和两个伸缩组件，该具有防护功能的小型海上风力发电装置通过升降机构可带动风电机构升降移动，利用海风发电的同时，还可在恶劣天气下通过顶板堵住保护壳，防护风电机构，不仅如此，风电机构进行风力发电的同时，利用水泵将海水抽入降温壳内，可对机舱进行吸热降温，延长设备的使用寿命，从而提高了设备的实用性。

Description

一种具有防护功能的小型海上风力发电装置
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种具有防护功能的小型海上风力发电装置。
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。
由于沿海地区风力资源较为丰富，因此人们在沿海地区设置风力发电机后，可充分利用附近的风能资源进行发电，但是相应的沿海地区，天气状况较为不稳定，在海浪较大时，海浪冲击在风力发电机的叶片上，容易使叶片损坏，不仅如此，现有的风力发电机运行时，机舱内的电力设施工作在封闭的环境中，产生的热量堆积无法散开，使得机舱内的温度逐渐升高，缩短了风力发电机的使用寿命，从而导致现有的风力发电机实用性降低。
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，提供一种具有防护功能的小型海上风力发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有防护功能的小型海上风力发电装置，包括浮块、安装机构、保护壳、升降机构、升降板、风电机构、顶板和散热机构，所述安装机构设置在浮块的一侧，所述保护壳固定在浮块的上方，所述升降机构、升降板和风电机构从下而上依次设置在保护壳内；
所述风电机构包括塔架、降温壳、机舱、轮毂、散热组件、支柱和若干风叶，所述降温壳通过塔架固定在升降板的上方，所述机舱固定在降温盒内的一端，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，所述机舱内设有PLC、发电机、增速箱和转轴，所述增速箱与轮毂连接，所述增速箱通过转轴与发电机连接，所述散热组件包括水泵、抽水管、排水管和伸缩单元，所述水泵固定在降温壳的下方，所述水泵与降温壳连通，所述水泵与PLC电连接，所述水泵与抽水管的一端连通，所述抽水管的另一端依次穿过保护壳和浮块，所述排水管的一端与降温壳的上部连通，所述伸缩单元与排水管的另一端传动连接，所述顶板通过支柱固定在降温壳的上方；
所述升降机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件位于两个伸缩组件之间，所述伸缩组件包括移动块、固定块、伸缩架和两个连接杆，所述固定块固定在保护壳内的底部，所述驱动组件与移动块传动连接，所述伸缩架的底端的两侧分别与移动块和固定块铰接，所述伸缩架的顶端的两侧分别通过两个连接杆与升降板铰接。
作为优选，为了检测机舱内部的温度，所述机舱内设有温度传感器，所述温度传感器与PLC底单链接。
作为优选，为了便于遥控操作设备，所述机舱内还设有天线，所述天线与PLC电连接。
作为优选，为了控制排水管的远离降温壳的一端移动，所述伸缩单元包括第一电机、第一连杆、第二连杆、移动板和横杆，所述第一电机与支柱固定连接，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与移动板铰接，所述移动板的底端与排水管固定连接，所述横杆固定在移动板的顶端，所述支柱套设在横杆上。
作为优选，为了增加设备的发电量，所述顶板为光伏板。
作为优选，为了避免降温壳内进入杂物，所述排水管的远离降温壳的一端设有滤网。
作为优选，为了带动两个移动块同时移动，所述驱动组件包括竖板、驱动单元、驱动块和两个支杆，所述竖板固定在保护壳内的底部，所述驱动单元设置在竖板上，所述驱动单元与驱动块传动连接，所述驱动块位于两个支杆之间，所述支杆与升降组件一一对应，所述驱动块通过支杆与移动块铰接。
作为优选，为了带动驱动块进行移动，所述驱动单元包括第二电机、轴承和丝杆，所述第二电机和轴承均固定在竖板上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与丝杆的顶端传动连接，所述丝杆的底端设置在轴承内，所述驱动块套设在丝杆上，所述驱动块的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹。
作为优选，为了固定移动块的移动方向，所述升降组件还包括滑杆，所述滑杆固定在竖板和固定块之间，所述移动块套设在滑杆上。
作为优选，为了便于设备的安装，所述安装机构包括滑环、滑轨和两个安装板，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端分别与两个安装板固定连接，所述滑环套设在滑轨上，所述滑环与浮块固定连接，所述安装板的四角处设有螺丝。
本发明的有益效果是，该具有防护功能的小型海上风力发电装置通过升降机构可带动风电机构升降移动，利用海风发电的同时，还可在恶劣天气下通过顶板堵住保护壳，防护风电机构，不仅如此，风电机构进行风力发电的同时，利用水泵将海水抽入降温壳内，可对机舱进行吸热降温，延长设备的使用寿命，从而提高了设备的实用性。
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是本发明的具有防护功能的小型海上风力发电装置的结构示意图；
图2是本发明的具有防护功能的小型海上风力发电装置的升降机构的结构示意图；
图3是图2的A部放大图；
图4是本发明的具有防护功能的小型海上风力发电装置的风电机构的结构示意图；
图中：1.浮块，2.保护壳，3.升降板，4.顶板，5.塔架，6.降温壳，7.机舱，8.轮毂，9.支柱，10.风叶，11.发电机，12.增速箱，13.转轴，14.水泵，15.抽水管，16.排水管，17.移动块，18.固定块，19.伸缩架，20.连接杆，21.温度传感器，22.滤网，23.竖板，24.驱动块，25.支杆，26.第二电机，27.轴承，28.丝杆，29.滑杆，30.滑环，31.滑轨，32.安装板，33.螺丝，34.第一电机，35.第一连杆，36.第二连杆，37.移动板，38.横杆。
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，一种具有防护功能的小型海上风力发电装置，包括浮块1、安装机构、保护壳2、升降机构、升降板3、风电机构、顶板4和散热机构，所述安装机构设置在浮块1的一侧，所述保护壳2固定在浮块1的上方，所述升降机构、升降板3和风电机构从下而上依次设置在保护壳2内；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
该风力发电装置中，通过安装机构将浮块1安装在海边，浮块1可随着海面的气浮进行升降移动，带动保护壳2进行升降移动，保护壳2内部，通过升降机构可带动升降板3进行升降移动，在风和日丽的天气，升降板3带动升降板3向上移动，使得风电机构伸出保护壳2的外部，便于通过海风进行风力发电，而在一些恶劣天气下，为了避免风电机构损坏，升降机构可带动升降板3向下移动，使得风电机构收入到保护壳2内，同时，利用顶板4盖住保护壳2，对保护壳2内部的风电机构进行密封保护，避免风电机构损坏，从而提高了该风力发电装置的实用性。
如图4所示，所述风电机构包括塔架5、降温壳6、机舱7、轮毂8、散热组件、支柱9和若干风叶10，所述降温壳6通过塔架5固定在升降板3的上方，所述机舱7固定在降温盒内的一端，所述轮毂8的一端设置在机舱7内，所述风叶10周向均匀分布在轮毂8的另一端，所述机舱7内设有PLC、发电机11、增速箱12和转轴13，所述增速箱12与轮毂8连接，所述增速箱12通过转轴13与发电机11连接，所述散热组件包括水泵14、抽水管15、排水管16和伸缩单元，所述水泵14固定在降温壳6的下方，所述水泵14与降温壳6连通，所述水泵14与PLC电连接，所述水泵14与抽水管15的一端连通，所述抽水管15的另一端依次穿过保护壳2和浮块1，所述排水管16的一端与降温壳6的上部连通，所述伸缩单元与排水管16的另一端传动连接，所述顶板4通过支柱9固定在降温壳6的上方；
当升降板3向上移动，带动风电机构伸出保护壳2的外部后，海风吹在风叶10上，带动轮毂8旋转，通过机舱7内部的增速箱12可增加转轴13的转速，使得转轴13高速旋转，对发电机11进行做功，实现风能转为机械能，再由机械能转为电能的转变过程，为了降低机舱7的温度，使得机舱7内的元器件工作在合适的环境温度下，PLC控制水泵14启动，通过抽水管15从浮块1的下方抽取海水，输送至降温盒内，水泵14持续启动，使得海水充满降温壳6内，吸收机舱7的热量，实现对机舱7的降温散热，同时多余的海水通过排水管16排出，为了避免海水排出时落在保护壳2内部，通过伸缩单元可带动排水管16的远离降温壳6的一端移动至保护壳2的外部的上方，使得海水重新排入海洋中，当机舱7内的温度继续上升时，可PLC控制水泵14启动，更换降温壳6内的海水，利用新的冷海水对机舱7进行吸热降温，保证散热效率。
如图2所示，所述升降机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件位于两个伸缩组件之间，所述伸缩组件包括移动块17、固定块18、伸缩架19和两个连接杆20，所述固定块18固定在保护壳2内的底部，所述驱动组件与移动块17传动连接，所述伸缩架19的底端的两侧分别与移动块17和固定块18铰接，所述伸缩架19的顶端的两侧分别通过两个连接杆20与升降板3铰接。
升降机构控制升降板3进行升降移动时，PLC控制驱动组件启动，带动两侧的伸缩组件中的移动块17进行移动，使得移动块17和固定块18之间的距离发生变化，促使伸缩架19进行伸缩，使得伸缩架19的顶端，通过两个连接杆20作用在升降板3上，同时伸缩架19的长度发生变化，进而带动升降板3进行升降移动，调节风电机构的高度位置。
作为优选，为了检测机舱7内部的温度，所述机舱7内设有温度传感器21，所述温度传感器21与PLC底单链接。利用温度传感器21检测机舱7内部的温度，并将温度数据传递给PLC，当PLC检测到温度过高时，控制水泵14启动，抽取海水输送至降温壳6内，利用海水降低机舱7的温度。
作为优选，为了便于遥控操作设备，所述机舱7内还设有天线，所述天线与PLC电连接。利用天线方便收发无线信号，便于用户通过电脑、手机等遥控装置向设备发送无线信号后，天线再接收信号，将信号传递给PLC，PLC控制该设备运行，从而实现了该风力发电装置的遥控功能。
如图4所示，所述伸缩单元包括第一电机34、第一连杆35、第二连杆36、移动板37和横杆38，所述第一电机34与支柱9固定连接，所述第一电机34与PLC电连接，所述第一电机34与第一连杆35传动连接，所述第一连杆35通过第二连杆36与移动板37铰接，所述移动板37的底端与排水管16固定连接，所述横杆38固定在移动板37的顶端，所述支柱9套设在横杆38上。
PLC控制第一电机34启动，带动第一连杆35转动，第一连杆35通过第二连杆36作用在移动板37上，使得移动板37发生移动，由于与移动板37固定连接的横杆38穿过支柱9，进而固定了移动板37和横杆38的移动方向，使得排水管16的远离降温壳6的一端沿着与横杆38轴线平行的方向进行移动。
作为优选，为了增加设备的发电量，所述顶板4为光伏板。顶板4还可在晴天进行光伏发电，进一步增加了设备的发电量。
作为优选，为了避免降温壳6内进入杂物，所述排水管16的远离降温壳6的一端设有滤网22。通过滤网22可防止空气中的杂物或者飞虫通过排水管16进入到降温壳6内，影响降温壳6的清洁。
如图3所示，所述驱动组件包括竖板23、驱动单元、驱动块24和两个支杆25，所述竖板23固定在保护壳2内的底部，所述驱动单元设置在竖板23上，所述驱动单元与驱动块24传动连接，所述驱动块24位于两个支杆25之间，所述支杆25与升降组件一一对应，所述驱动块24通过支杆25与移动块17铰接。
竖板23用以固定驱动单元的位置，驱动单元可带动驱动块24沿着竖直的方向进行移动，进而带动驱动块24进行升降移动，在移动过程中，通过支杆25作用在驱动块24上，使得驱动块24发生平移。
如图3所示，所述驱动单元包括第二电机26、轴承27和丝杆28，所述第二电机26和轴承27均固定在竖板23上，所述第二电机26与PLC电连接，所述第二电机26与丝杆28的顶端传动连接，所述丝杆28的底端设置在轴承27内，所述驱动块24套设在丝杆28上，所述驱动块24的与丝杆28的连接处设有与丝杆28匹配的螺纹。
PLC控制第三电机启动，带动丝杆28在轴承27的支撑作用下旋转，丝杆28通过螺纹作用在驱动块24上，使得驱动块24沿着丝杆28的轴线进行升降移动。
作为优选，为了固定移动块17的移动方向，所述升降组件还包括滑杆29，所述滑杆29固定在竖板23和固定块18之间，所述移动块17套设在滑杆29上。利用竖板23和固定块18固定了滑杆29的位置，滑杆29穿过移动块17，从而固定了移动块17的移动方向。
如图1所示，所述安装机构包括滑环30、滑轨31和两个安装板32，所述滑轨31的形状为U形，所述滑轨31的两端分别与两个安装板32固定连接，所述滑环30套设在滑轨31上，所述滑环30与浮块1固定连接，所述安装板32的四角处设有螺丝33。
通过四个螺丝33可将安装板32固定在海边的堤坝上，进而固定了滑轨31的位置，随着海面的气浮，浮块1带动滑块沿着滑轨31的方向进行升降移动，可带动保护壳2进行移动。
该海上风力发电装置在进行风力发电时，通过驱动组件作用在两侧的升降组件上，使得升降板3带动风电机构向上移动，伸出保护壳2，利用海风吹在风叶10上，进行发电，发电过程中，通过水泵14抽取海水输送至降温壳6内，对机舱7进行散热降温，延长设备使用寿命，而升降组件带动升降板3向下移动时，可带动顶板4向下移动，堵住保护壳2，避免设备在恶劣的天气环境下，风电机构收到损坏，从而保护风电机构，提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该具有防护功能的小型海上风力发电装置通过升降机构可带动风电机构升降移动，利用海风发电的同时，还可在恶劣天气下通过顶板4堵住保护壳2，防护风电机构，不仅如此，风电机构进行风力发电的同时，利用水泵14将海水抽入降温壳6内，可对机舱7进行吸热降温，延长设备的使用寿命，从而提高了设备的实用性。
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)

1.一种具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，包括浮块(1)、安装机构、保护壳(2)、升降机构、升降板(3)、风电机构、顶板(4)和散热机构，所述安装机构设置在浮块(1)的一侧，所述保护壳(2)固定在浮块(1)的上方，所述升降机构、升降板(3)和风电机构从下而上依次设置在保护壳(2)内；
所述风电机构包括塔架(5)、降温壳(6)、机舱(7)、轮毂(8)、散热组件、支柱(9)和若干风叶(10)，所述降温壳(6)通过塔架(5)固定在升降板(3)的上方，所述机舱(7)固定在降温盒内的一端，所述轮毂(8)的一端设置在机舱(7)内，所述风叶(10)周向均匀分布在轮毂(8)的另一端，所述机舱(7)内设有PLC、发电机(11)、增速箱(12)和转轴(13)，所述增速箱(12)与轮毂(8)连接，所述增速箱(12)通过转轴(13)与发电机(11)连接，所述散热组件包括水泵(14)、抽水管(15)、排水管(16)和伸缩单元，所述水泵(14)固定在降温壳(6)的下方，所述水泵(14)与降温壳(6)连通，所述水泵(14)与PLC电连接，所述水泵(14)与抽水管(15)的一端连通，所述抽水管(15)的另一端依次穿过保护壳(2)和浮块(1)，所述排水管(16)的一端与降温壳(6)的上部连通，所述伸缩单元与排水管(16)的另一端传动连接，所述顶板(4)通过支柱(9)固定在降温壳(6)的上方；
所述升降机构包括驱动组件和两个伸缩组件，所述驱动组件位于两个伸缩组件之间，所述伸缩组件包括移动块(17)、固定块(18)、伸缩架(19)和两个连接杆(20)，所述固定块(18)固定在保护壳(2)内的底部，所述驱动组件与移动块(17)传动连接，所述伸缩架(19)的底端的两侧分别与移动块(17)和固定块(18)铰接，所述伸缩架(19)的顶端的两侧分别通过两个连接杆(20)与升降板(3)铰接。
2.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述机舱(7)内设有温度传感器(21)，所述温度传感器(21)与PLC底单链接。
3.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述机舱(7)内还设有天线，所述天线与PLC电连接。
4.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述伸缩单元包括第一电机(34)、第一连杆(35)、第二连杆(36)、移动板(37)和横杆(38)，所述第一电机(34)与支柱(9)固定连接，所述第一电机(34)与PLC电连接，所述第一电机(34)与第一连杆(35)传动连接，所述第一连杆(35)通过第二连杆(36)与移动板(37)铰接，所述移动板(37)的底端与排水管(16)固定连接，所述横杆(38)固定在移动板(37)的顶端，所述支柱(9)套设在横杆(38)上。
5.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述顶板(4)为光伏板。
6.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述排水管(16)的远离降温壳(6)的一端设有滤网(22)。
7.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述驱动组件包括竖板(23)、驱动单元、驱动块(24)和两个支杆(25)，所述竖板(23)固定在保护壳(2)内的底部，所述驱动单元设置在竖板(23)上，所述驱动单元与驱动块(24)传动连接，所述驱动块(24)位于两个支杆(25)之间，所述支杆(25)与升降组件一一对应，所述驱动块(24)通过支杆(25)与移动块(17)铰接。
8.如权利要求7所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述驱动单元包括第二电机(26)、轴承(27)和丝杆(28)，所述第二电机(26)和轴承(27)均固定在竖板(23)上，所述第二电机(26)与PLC电连接，所述第二电机(26)与丝杆(28)的顶端传动连接，所述丝杆(28)的底端设置在轴承(27)内，所述驱动块(24)套设在丝杆(28)上，所述驱动块(24)的与丝杆(28)的连接处设有与丝杆(28)匹配的螺纹。
9.如权利要求7所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述升降组件还包括滑杆(29)，所述滑杆(29)固定在竖板(23)和固定块(18)之间，所述移动块(17)套设在滑杆(29)上。
10.如权利要求1所述的具有防护功能的小型海上风力发电装置，其特征在于，所述安装机构包括滑环(30)、滑轨(31)和两个安装板(32)，所述滑轨(31)的形状为U形，所述滑轨(31)的两端分别与两个安装板(32)固定连接，所述滑环(30)套设在滑轨(31)上，所述滑环(30)与浮块(1)固定连接，所述安装板(32)的四角处设有螺丝(33)。
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