CN110307122A - 一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，包括底座、塔架、机舱、轮毂、清洗机构和三个风叶，发电机构包括固定板、齿轮增速箱、转动轴、发电机、电气柜、三个凸轴和固定组件，清洗机构包括升降板、水箱、清洗箱、升降盒、升降组件、水泵、抽水管、输水管、清洗框、两个喷头和两个清洗管，该安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置通过发电机构便于固定轮毂的位置，使得轮毂上的三个风叶依次转动至最下方后固定，而后通过清洗机构抽取水溶液，通过清洗框升降移动，使得喷头从风叶两侧喷洒水溶液，便于恢复风叶的清洁，使得三个风叶重量保持一致的同时，加强了风力发电的安全可靠性，提高了该设备的实用性。

Description

一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置。
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。
风力发电机的叶片在设备发电过程中起着至关重要的作用，但是随着设备的长期运行，叶片的表面将吸附大量的灰尘及杂质，这些灰尘及杂质将会对风产生阻力，减小风对叶片的攻角，降低7％-10％的发电量，另外，由于污垢在叶片上分布不均匀，因此，它还会增加空气动力学的不平衡和质量不平衡，而且吸附灰尘的叶片将不再光滑，粗糙的表面使得叶片更容易被风“撕裂”，降低了现有的风力发电机的安全可靠性和实用性。
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，提供一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，包括底座、塔架、机舱、轮毂、清洗机构和三个风叶，所述塔架固定在底座的上方，所述机舱固定在塔架的顶端，所述机舱内设有发电机构和PLC，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，所述清洗机构与塔架连接；
所述发电机构包括固定板、齿轮增速箱、转动轴、发电机、电气柜、三个凸轴和固定组件，所述固定板固定在机舱内，所述齿轮增速箱、发电机和电机柜均固定在固定板的上方，所述轮毂与齿轮增速箱连接，所述齿轮增速箱通过转动轴与发电机连接，所述凸轴均匀分布在轮毂的外周，所述凸轴与风叶一一对应，所述固定组件位于机舱的顶端，所述固定组件包括隔板和设备在隔板两侧的伸缩单元，所述隔板固定在机舱内的顶部；
所述清洗机构包括升降板、水箱、清洗箱、升降盒、升降组件、水泵、抽水管、输水管、清洗框、两个喷头和两个清洗管，所述升降板套设在塔架上，所述水箱固定在底座的上方，所述水箱的一侧的上部设有注水管，所述注水管的上方设有密封塞，所述水箱的顶部设有开孔，所述水箱内的顶部设有密封单元，所述水泵固定在升降板的下方，所述水泵与抽水管的顶端连通，所述抽水管的底端设置在水箱内的底部，所述水泵通过输水管与清洗箱连通，所述清洗箱固定在升降板的上方，所述清洗框固定在升降板上，两个喷头分别固定在清洗框的两侧的内壁上，所述喷头与清洗管一一对应，所述喷头通过清洗管与清洗箱的底部连通，所述清洗管内设有阀门，所述水泵和阀门均与PCL电连接，所述升降盒固定在塔架的顶部的一侧，所述升降组件设置在升降盒内，所述升降组件与清洗箱传动连接。
作为优选，为了卡住固定轴，所述伸缩单元包括第一电机、丝杆、套管和限位单元，所述第一电机固定在机舱内的顶部，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与丝杆的顶端传动连接，所述丝杆的底端设置在套管内，所述套管的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹。
作为优选，为了便于固定套管的移动方向，所述限位单元包括竖板和固定环，所述竖板固定在机舱内的顶部，所述固定环固定在竖板和中心板之间，所述固定环套设在套管上。
作为优选，为了便于遥控操作设备，所述机舱内设有天线，所述天线与PLC电连接。
作为优选，为了带动清洗箱和升降板进行升降移动，所述升降组件包括第二电机、轴承、转轴、线盘、吊线和开口，所述开口设置在升降盒内的底部，所述第一电机和轴承分别固定在升降盒的两侧的内壁上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与转轴的一端传动连接，所述转轴的另一端设置在轴承内，所述线盘同轴固定在转轴上，所述吊线与线盘的一端连接，所述线盘的另一端穿过开口与清洗盒连接。
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，为了保证吊线的强度和韧性，所述吊线为碳素线。
作为优选，为了对开孔进行密封，所述密封单元包括气缸和密封板，所述气缸的缸体固定在水箱内，所述气缸的气杆与密封板固定连接，所述密封板抵靠在水箱内的顶部，所述气缸与PLC电连接。
作为优选，为了加固凸轴与轮毂的连接，所述凸轴与轮毂为一体成型结构。
作为优选，为了方便观察水箱内的水位，所述水箱的一侧设有缺口，所述缺口位于注水管的上方，所述缺口内设有玻璃板，所述玻璃板的外周与缺口的内壁固定连接。
本发明的有益效果是，该安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置通过发电机构便于固定轮毂的位置，使得轮毂上的三个风叶依次转动至最下方后固定，而后通过清洗机构抽取水溶液，通过清洗框升降移动，使得喷头从风叶两侧喷洒水溶液，便于恢复风叶的清洁，使得三个风叶重量保持一致的同时，加强了风力发电的安全可靠性，提高了该设备的实用性。
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是本发明的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置的结构示意图；
图2是本发明的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置的发电机构的结构示意图；
图3是本发明的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置的固定组件的结构示意图；
图4是本发明的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置的清洗机构的结构示意图；
图中：1.底座，2.塔架，3.机舱，4.轮毂，5.风叶，6.固定板，7.齿轮增速箱，8.转动轴，9.发电机，10.电气柜，11.凸轴，12.玻璃板，13.隔板，14.升降板，15.水箱，16.清洗箱，17.升降盒，18.水泵，19.抽水管，20.输水管，21.清洗框，22.喷头，23.清洗管，24.第一电机，25.丝杆，26.套管，27.竖板，28.固定环，29.第二电机，30.轴承，31.转轴，32.线盘，33.吊线，34.气缸，35.密封板。
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，一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，包括底座1、塔架2、机舱3、轮毂4、清洗机构和三个风叶5，所述塔架2固定在底座1的上方，所述机舱3固定在塔架2的顶端，所述机舱3内设有发电机构和PLC，所述轮毂4的一端设置在机舱3内，所述风叶5周向均匀分布在轮毂4的另一端，所述清洗机构与塔架2连接；
该风力发电机9中，底座1固定安装在地面上，通过塔架2对机舱3进行支撑，设备使用时，通过风力吹在风叶5上，使得风叶5旋转，带动轮毂4旋转，对机舱3内的发电机构进行做功，实现风能转化为机械能，机械能转为电能的转化，利用清洗机构对风叶5进行清洁，去除风叶5表面的灰尘，减轻风叶5的重量，使得三个风叶5重量保持平衡一致，有利于提高发电量。
如图2-3所示，所述发电机构包括固定板6、齿轮增速箱7、转动轴8、发电机9、电气柜10、三个凸轴11和固定组件，所述固定板6固定在机舱3内，所述齿轮增速箱7、发电机9和电机柜均固定在固定板6的上方，所述轮毂4与齿轮增速箱7连接，所述齿轮增速箱7通过转动轴8与发电机9连接，所述凸轴11均匀分布在轮毂4的外周，所述凸轴11与风叶5一一对应，所述固定组件位于机舱3的顶端，所述固定组件包括隔板13和设备在隔板13两侧的伸缩单元，所述隔板13固定在机舱3内的顶部；
发电机构中，固定板6的位置固定，通过齿轮增速箱7提高转动轴8的转速，转动轴8对发电机9进行做功，使得发电机9产生电能进行发电。当需要对风叶5进行清洗时，为了方便清洗，可预先通过固定组件固定凸轴11的位置，从而固定轮毂4，防止风叶5转动，进而方便对风叶5进行清洗。在固定凸轴11位置时，PLC控制固定组件中隔板13一侧的伸缩单元启动，由于轮毂4转动，带动凸轴11转动，凸轴11与伸缩单元接触后，在控制隔板13另一侧的伸缩单元启动，从而固定凸轴11的位置再由清洗机构负责对风叶5进行清洗，当对其中一个风叶5清洗后，PLC控制首先运动伸缩单元启动，便于轮毂4转动一定角度后，轮毂4上的另外两个凸轴11中的其中一个凸轴11与后启动的伸缩单元接触后，再控制首先启动的伸缩单元向下移动，而另一个伸缩单元向上移动，使得轮毂4上的凸轴11卡在伸缩单元上后，PLC再控制向上移动的伸缩单元向下移动，如此，固定了第二个凸轴11的位置，从而固定了风叶5的位置，方便清洗机构对其进行清洗，按照此法，实现对三个风叶5的固定和清洗。
如图4所示，所述清洗机构包括升降板14、水箱15、清洗箱16、升降盒17、升降组件、水泵18、抽水管19、输水管20、清洗框21、两个喷头22和两个清洗管23，所述升降板14套设在塔架2上，所述水箱15固定在底座1的上方，所述水箱15的一侧的上部设有注水管，所述注水管的上方设有密封塞，所述水箱15的顶部设有开孔，所述水箱15内的顶部设有密封单元，所述水泵18固定在升降板14的下方，所述水泵18与抽水管19的顶端连通，所述抽水管19的底端设置在水箱15内的底部，所述水泵18通过输水管20与清洗箱16连通，所述清洗箱16固定在升降板14的上方，所述清洗框21固定在升降板14上，两个喷头22分别固定在清洗框21的两侧的内壁上，所述喷头22与清洗管23一一对应，所述喷头22通过清洗管23与清洗箱16的底部连通，所述清洗管23内设有阀门，所述水泵18和阀门均与PCL电连接，所述升降盒17固定在塔架2的顶部的一侧，所述升降组件设置在升降盒17内，所述升降组件与清洗箱16传动连接。
在对风叶5进行清洗前，PLC首先控制密封单元启动，打开水箱15上的开孔，方便输水管20伸入到水箱15内的底部，PLC控制水泵18启动，抽取水箱15中的水溶液，通过输水管20输送至清洗箱16内，而后PLC控制升降盒17内的升降组件启动，带动清洗盒和升降板14向上移动至高处，同时清洗框21随着升降板14向上移动，使得最下方的风叶5位于清洗框21的内侧，清洗框21两侧内壁上的喷头22对准风叶5的两侧，PLC控制清洗管23内的阀门打开，使得清洗管23中的水溶液通过清洗管23从喷头22喷出，使得喷头22对风叶5冲刷水溶液，而后PLC控制升降组件带动清洗盒和升降板14向下移动，使得清洗框21带动喷头22向下移动，便于对风叶5的各处进行冲刷清洗，去除风叶5上的灰尘，便于设备安全进行风力发电，且提高发电量。
如图3所示，所述伸缩单元包括第一电机24、丝杆25、套管26和限位单元，所述第一电机24固定在机舱3内的顶部，所述第一电机24与PLC电连接，所述第一电机24与丝杆25的顶端传动连接，所述丝杆25的底端设置在套管26内，所述套管26的与丝杆25的连接处设有与丝杆25匹配的螺纹。
PLC控制第一电机24启动，带动丝杆25旋转，丝杆25通过螺纹作用在套管26上，使得套管26在限位单元的作用下，沿着丝杆25的轴线进行升降移动，当套管26向下移动时，可卡主凸轴11，防止轮毂4发生转动。
作为优选，为了便于固定套管26的移动方向，所述限位单元包括竖板27和固定环28，所述竖板27固定在机舱3内的顶部，所述固定环28固定在竖板27和中心板之间，所述固定环28套设在套管26上。利用固定在机舱3内顶板的竖板27和隔板13，固定了固定环28的位置，通过固定环28固定了套管26的移动方向，使得丝杆25旋转时，带动套管26进行升降移动。
作为优选，为了便于遥控操作设备，所述机舱3内设有天线，所述天线与PLC电连接。管理人员可通过手机或者天线向设备发射无线信号，由天线接收无线信号后，根据信号内容控制该风力发电机9运行，从而方便管理人员遥控操作该设备。
如图4所示，所述升降组件包括第二电机29、轴承30、转轴31、线盘32、吊线33和开口，所述开口设置在升降盒17内的底部，所述第一电机24和轴承30分别固定在升降盒17的两侧的内壁上，所述第二电机29与PLC电连接，所述第二电机29与转轴31的一端传动连接，所述转轴31的另一端设置在轴承30内，所述线盘32同轴固定在转轴31上，所述吊线33与线盘32的一端连接，所述线盘32的另一端穿过开口与清洗盒连接。
PLC控制第二电机29启动，带动转轴31在轴承30的支撑作用下旋转，使得线盘32发生转动，线盘32收紧或者放松吊线33，从而带动清洗盒和升降板14进行升降移动。
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29的驱动力，所述第二电机29为直流伺服电机。
作为优选，利用碳素线强度高韧性良好的特点，为了保证吊线33的强度和韧性，所述吊线33为碳素线。
作为优选，为了对开孔进行密封，所述密封单元包括气缸34和密封板35，所述气缸34的缸体固定在水箱15内，所述气缸34的气杆与密封板35固定连接，所述密封板35抵靠在水箱15内的顶部，所述气缸34与PLC电连接。
PLC控制气缸34启动，调节气缸34的缸体内的空气量，使得气缸34的气杆进行移动，带动密封板35在水箱15内的顶部移动，当抽水管19脱离开孔后，可利用密封板35堵住开孔，避免水箱15内的水溶液蒸发。
作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了加固凸轴11与轮毂4的连接，所述凸轴11与轮毂4为一体成型结构。
作为优选，为了方便观察水箱15内的水位，所述水箱15的一侧设有缺口，所述缺口位于注水管的上方，所述缺口内设有玻璃板12，所述玻璃板12的外周与缺口的内壁固定连接。通过玻璃板12方便观察水箱15内的水量，便于管理人员在水箱15内剩余水量不足时，及时通过注水管向水箱15内添加水溶液。
该风力发电装置通过伸缩单元可带动套管26移动，卡住凸轴11，从而固定轮毂4的位置，固定风叶5的位置，依次对三个风叶5进行清洗，并通过水泵18抽取水溶液至清洗箱16中，利用升降组件带动升降板14和清洗框21升降移动，风叶5在清洗框21的内侧，在清洗框21向下移动的过程中，打开阀门，使得两个喷头22分别从风叶5的两侧喷洒水溶液对风叶5进行清洗，便于保持三个风叶5的清洁，提高发电效率，并加强风力发电的安全可靠性，从而提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置通过发电机构便于固定轮毂4的位置，使得轮毂4上的三个风叶5依次转动至最下方后固定，而后通过清洗机构抽取水溶液，通过清洗框21升降移动，使得喷头22从风叶5两侧喷洒水溶液，便于恢复风叶5的清洁，使得三个风叶5重量保持一致的同时，加强了风力发电的安全可靠性，提高了该设备的实用性。
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)

1.一种安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，包括底座(1)、塔架(2)、机舱(3)、轮毂(4)、清洗机构和三个风叶(5)，所述塔架(2)固定在底座(1)的上方，所述机舱(3)固定在塔架(2)的顶端，所述机舱(3)内设有发电机构和PLC，所述轮毂(4)的一端设置在机舱(3)内，所述风叶(5)周向均匀分布在轮毂(4)的另一端，所述清洗机构与塔架(2)连接；
所述发电机构包括固定板(6)、齿轮增速箱(7)、转动轴(8)、发电机(9)、电气柜(10)、三个凸轴(11)和固定组件，所述固定板(6)固定在机舱(3)内，所述齿轮增速箱(7)、发电机(9)和电机柜均固定在固定板(6)的上方，所述轮毂(4)与齿轮增速箱(7)连接，所述齿轮增速箱(7)通过转动轴(8)与发电机(9)连接，所述凸轴(11)均匀分布在轮毂(4)的外周，所述凸轴(11)与风叶(5)一一对应，所述固定组件位于机舱(3)的顶端，所述固定组件包括隔板(13)和设备在隔板(13)两侧的伸缩单元，所述隔板(13)固定在机舱(3)内的顶部；
所述清洗机构包括升降板(14)、水箱(15)、清洗箱(16)、升降盒(17)、升降组件、水泵(18)、抽水管(19)、输水管(20)、清洗框(21)、两个喷头(22)和两个清洗管(23)，所述升降板(14)套设在塔架(2)上，所述水箱(15)固定在底座(1)的上方，所述水箱(15)的一侧的上部设有注水管，所述注水管的上方设有密封塞，所述水箱(15)的顶部设有开孔，所述水箱(15)内的顶部设有密封单元，所述水泵(18)固定在升降板(14)的下方，所述水泵(18)与抽水管(19)的顶端连通，所述抽水管(19)的底端设置在水箱(15)内的底部，所述水泵(18)通过输水管(20)与清洗箱(16)连通，所述清洗箱(16)固定在升降板(14)的上方，所述清洗框(21)固定在升降板(14)上，两个喷头(22)分别固定在清洗框(21)的两侧的内壁上，所述喷头(22)与清洗管(23)一一对应，所述喷头(22)通过清洗管(23)与清洗箱(16)的底部连通，所述清洗管(23)内设有阀门，所述水泵(18)和阀门均与PCL电连接，所述升降盒(17)固定在塔架(2)的顶部的一侧，所述升降组件设置在升降盒(17)内，所述升降组件与清洗箱(16)传动连接。
2.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述伸缩单元包括第一电机(24)、丝杆(25)、套管(26)和限位单元，所述第一电机(24)固定在机舱(3)内的顶部，所述第一电机(24)与PLC电连接，所述第一电机(24)与丝杆(25)的顶端传动连接，所述丝杆(25)的底端设置在套管(26)内，所述套管(26)的与丝杆(25)的连接处设有与丝杆(25)匹配的螺纹。
3.如权利要求2所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述限位单元包括竖板(27)和固定环(28)，所述竖板(27)固定在机舱(3)内的顶部，所述固定环(28)固定在竖板(27)和中心板之间，所述固定环(28)套设在套管(26)上。
4.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述机舱(3)内设有天线，所述天线与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述升降组件包括第二电机(29)、轴承(30)、转轴(31)、线盘(32)、吊线(33)和开口，所述开口设置在升降盒(17)内的底部，所述第一电机(24)和轴承(30)分别固定在升降盒(17)的两侧的内壁上，所述第二电机(29)与PLC电连接，所述第二电机(29)与转轴(31)的一端传动连接，所述转轴(31)的另一端设置在轴承(30)内，所述线盘(32)同轴固定在转轴(31)上，所述吊线(33)与线盘(32)的一端连接，所述线盘(32)的另一端穿过开口与清洗盒连接。
6.如权利要求5所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述第二电机(29)为直流伺服电机。
7.如权利要求5所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述吊线(33)为碳素线。
8.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述密封单元包括气缸(34)和密封板(35)，所述气缸(34)的缸体固定在水箱(15)内，所述气缸(34)的气杆与密封板(35)固定连接，所述密封板(35)抵靠在水箱(15)内的顶部，所述气缸(34)与PLC电连接。
9.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述凸轴(11)与轮毂(4)为一体成型结构。
10.如权利要求1所述的安全可靠的具有清洁功能的风力发电装置，其特征在于，所述水箱(15)的一侧设有缺口，所述缺口位于注水管的上方，所述缺口内设有玻璃板(12)，所述玻璃板(12)的外周与缺口的内壁固定连接。
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