CN110374828B - 一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，包括支撑柱、浮板、发电装置和两个支撑杆，还包括防护机构和散热机构，所述散热机构包括抽水组件、保护套、排水管、温度传感器和若干散热翅片，所述防护机构包括固定组件和升降组件，所述升降组件包括驱动单元和两个转动单元，所述转动单元包括传动轴、两个转盘、两个缆绳和两个轴承，该具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备通过散热机构，可以对发电箱进行散热工作，避免发电箱内部温度高，影响发电机的正常工作，通过防护机构，可以在发生涨潮或海啸时，使得浮板浮在海面上，避免海水淹没发电装置。

Description

一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备。
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。
风力发电设备一般需要架设在风力稳定的地方，由于海洋上一般没有遮挡物，使得风力较为稳定，因此海洋成为了架设风力发电设备最理想的地方，当发生涨潮或海啸时，导致海面上升，超过浮板高度，导致海水容易淹没发电装置，增加了发电装置损坏的几率，降低了风力发电设备的安全性，不仅如此，海上风力发电设备在进行风力发电时，发电箱内产生的热量由于堆积在内，导致发电箱内温度升高，影响发电机的正常工作，降低了海上风力发电设备的实用性。
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，提供一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，包括支撑柱、浮板、发电装置和两个支撑杆，所述浮板的下方的两侧分别通过两个支撑杆设置在支撑柱的上方，所述发电装置设置在浮板的上方，所述发电装置包括发电箱、转轴、发电机、两个支杆和若干叶片，所述发电箱的两侧分别通过两个支杆固定在浮板的上方，所述发电机固定在发电箱的一侧的内壁上，所述发电箱的另一侧设有穿孔，所述发电机与转轴的一端连接，所述转轴的另一端穿过穿孔设置在发电箱的外部，所述叶片周向均匀固定在转轴的另一端上，所述支撑柱内设有PLC，还包括防护机构和散热机构，所述散热机构设置在发电箱上，所述防护机构设置在支撑柱上；
所述散热机构包括抽水组件、保护套、排水管、温度传感器和若干散热翅片，所述保护套套设在发电箱上，所述发电箱上设有若干开口，所述开口的数量与散热翅片的数量相等，所述开口与散热翅片一一对应，所述散热翅片与开口的内壁固定连接，所述散热翅片的两端分别设置在保护套内和发电箱内，所述排水管设置在保护套的远离叶片的一侧的上方，所述排水管与保护套连通，所述抽水组件设置在浮板的上方，所述抽水组件与保护套的下方连接，所述温度传感器固定在发电箱的内部，所述温度传感器与PLC电连接；
所述防护机构包括固定组件和升降组件，所述固定组件设置在两个支撑杆之间，所述支撑杆的靠近固定组件的一侧设有凹口，所述升降组件设置在支撑柱的内部，所述升降组件与浮板连接；
所述升降组件包括驱动单元和两个转动单元，所述驱动单元设置在支撑柱内的底部，两个转动单元分别设置在驱动单元的两侧，所述驱动单元与转动单元连接；
所述转动单元包括传动轴、两个转盘、两个缆绳和两个轴承，两个轴承分别与支撑柱的两侧的内壁固定连接，所述传动轴的两端分别设置在两个轴承内，两个转盘分别与传动轴的两端固定连接，所述缆绳与转盘一一对应，所述缆绳的一端缠绕在转盘上，所述支撑柱的上方设有四个小孔，所述小孔与缆绳一一对应，所述缆绳的另一端穿过小孔与浮板的下方固定连接。
作为优选，为了带动传动轴转动，所述驱动单元包括第一电机、第一齿轮和两个第二齿轮，所述第一电机固定在支撑柱内的底部，所述第一电机与第一齿轮传动连接，所述第二齿轮与传动轴一一对应，所述第二齿轮与传动轴固定连接，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第一电机与PLC电连接。
作为优选，为了使得第一电机精确稳定的工作，所述第一电机为伺服电机。
作为优选，为了实现固定功能，所述固定组件包括固定盒、动力单元和两个固定单元，所述固定盒固定在支撑柱的上方，所述固定盒的两侧均设有通孔，所述动力单元设置在固定盒的内部，两个固定单元分别设置在动力单元的两侧，所述固定单元与通孔一一对应，所述固定单元与凹口一一对应，所述固定单元包括移动板和固定杆，所述移动板的一侧与动力单元连接，所述移动板的另一侧与固定杆的一端固定连接，所述固定杆的另一端穿过通孔设置在凹口的内部，所述固定杆与通孔匹配。
作为优选，为了带动固定杆移动，所述动力单元包括第二电机、转杆和两个铰接杆，所述第二电机与固定盒的内壁固定连接，所述第二电机与转杆的中心处传动连接，所述转杆的两端分别与两个铰接杆的一端铰接，两个铰接杆的另一端分别与两个移动板的远离固定杆的一侧的中心处铰接，所述第二电机与PLC电连接。
作为优选，为了限制固定杆的移动方向，所述通孔的形状为方形。
作为优选，为了便于固定杆嵌入凹口的内部，所述固定杆的远离移动板的一侧设有倒角。
作为优选，为了实现抽水的功能，所述抽水组件包括抽水泵、进水管和出水管，所述抽水泵固定在浮板的上方，所述抽水泵通过出水管与保护套的下方连通，所述抽水泵与进水管的一端连通，所述进水管的另一端与支撑柱的远离叶片的一侧的下方固定连接，所述抽水泵与PLC电连接。
作为优选，为了便于进水管伸缩，所述进水管为软管。
作为优选，为了检测海平面高度，所述浮板上设有液位传感器，所述液位传感器与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备通过散热机构，可以对发电箱进行散热工作，避免发电箱内部温度高，影响发电机的正常工作，与现有的散热机构相比，该散热机构通过海水进行散热工作，节约了能源，通过防护机构，可以在发生涨潮或海啸时，使得浮板浮在海面上，避免海水淹没发电装置，与现有的防护机构相比，该防护效果好，提高了海水风力发电设备的安全性。
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是本发明的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备的结构示意图；
图2是本发明的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备的散热机构的结构示意图；
图3是本发明的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备的升降组件的结构示意图；
图4是本发明的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备的固定组件的结构示意图；
图中：1.支撑柱，2.浮板，3.支撑杆，4.发电箱，5.发电机，6.转轴，7.叶片，8.支杆，9.保护套，10.散热翅片，11.排水管，12.抽水泵，13.出水管，14.进水管，15.第一电机，16.第一齿轮，17.第二齿轮，18.传动轴，19.转盘，20.缆绳，21.轴承，22.固定盒，23.第二电机，24.转杆，25.铰接杆，26.移动板，27.固定杆，28.液位传感器，29.温度传感器。
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，一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，包括支撑柱1、浮板2、发电装置和两个支撑杆3，所述浮板2的下方的两侧分别通过两个支撑杆3设置在支撑柱1的上方，所述发电装置设置在浮板2的上方，所述发电装置包括发电箱4、转轴6、发电机5、两个支杆8和若干叶片7，所述发电箱4的两侧分别通过两个支杆8固定在浮板2的上方，所述发电机5固定在发电箱4的一侧的内壁上，所述发电箱4的另一侧设有穿孔，所述发电机5与转轴6的一端连接，所述转轴6的另一端穿过穿孔设置在发电箱4的外部，所述叶片7周向均匀固定在转轴6的另一端上，所述支撑柱1内设有PLC，还包括防护机构和散热机构，所述散热机构设置在发电箱4上，所述防护机构设置在支撑柱1上；
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。
实际上，支撑柱1固定设置在海底，通过发电装置进行风力发电，在发生涨潮或海啸时，通过防护机构，使得浮板2浮在海面上，避免海水淹没发电装置，提高了海上风力发电设备的安全性，通过散热机构，可以对发电箱4进行散热工作，避免发电箱4内部温度高，影响发电机5的正常工作。
如图2所示，所述散热机构包括抽水组件、保护套9、排水管11、温度传感器29和若干散热翅片10，所述保护套9套设在发电箱4上，所述发电箱4上设有若干开口，所述开口的数量与散热翅片10的数量相等，所述开口与散热翅片10一一对应，所述散热翅片10与开口的内壁固定连接，所述散热翅片10的两端分别设置在保护套9内和发电箱4内，所述排水管11设置在保护套9的远离叶片7的一侧的上方，所述排水管11与保护套9连通，所述抽水组件设置在浮板2的上方，所述抽水组件与保护套9的下方连接，所述温度传感器29固定在发电箱4的内部，所述温度传感器29与PLC电连接；
当进行发电工作时，容易散发热量，导致发电箱4内部的温度过高，通过散热翅片10，将发电箱4内的热量传导入保护套9内，当发电箱4内的温度传感器29检测到发电箱4内的稳定过高时，控制抽水组件工作，使得海水导入保护套9的内部，通过海水的低温将散热翅片10上的热量带走，受热后的海水再从排水管11排出保护套9外，从而实现了对发电箱4内部进行散热的功能。
如图3-4所示，所述防护机构包括固定组件和升降组件，所述固定组件设置在两个支撑杆3之间，所述支撑杆3的靠近固定组件的一侧设有凹口，所述升降组件设置在支撑柱1的内部，所述升降组件与浮板2连接；
所述升降组件包括驱动单元和两个转动单元，所述驱动单元设置在支撑柱1内的底部，两个转动单元分别设置在驱动单元的两侧，所述驱动单元与转动单元连接；
所述转动单元包括传动轴18、两个转盘19、两个缆绳20和两个轴承21，两个轴承21分别与支撑柱1的两侧的内壁固定连接，所述传动轴18的两端分别设置在两个轴承21内，两个转盘19分别与传动轴18的两端固定连接，所述缆绳20与转盘19一一对应，所述缆绳20的一端缠绕在转盘19上，所述支撑柱1的上方设有四个小孔，所述小孔与缆绳20一一对应，所述缆绳20的另一端穿过小孔与浮板2的下方固定连接。
当进行防护工作时，控制固定组件工作，不再固定支撑杆3的位置，再控制驱动单元工作，使得传动轴18转动，带动转盘19转动，放长拉线，再通过海水的浮力，使得浮板2漂浮在海平面上，避免了在海水涨潮或海啸时，海面上升过高，导致海水淹没发电装置，提高了海水风力发电设备的安全性。
作为优选，为了带动传动轴18转动，所述驱动单元包括第一电机15、第一齿轮16和两个第二齿轮17，所述第一电机15固定在支撑柱1内的底部，所述第一电机15与第一齿轮16传动连接，所述第二齿轮17与传动轴18一一对应，所述第二齿轮17与传动轴18固定连接，所述第一齿轮16与第二齿轮17啮合，所述第一电机15与PLC电连接。
当进行防护工作时，控制固定组件工作，不再固定支撑杆3的位置，再控制第一电机15启动，使得第一齿轮16转动，带动第二齿轮17转动，使得传动轴18转动，带动转盘19转动，放长拉线，再通过海水的浮力，使得浮板2漂浮在海平面上，避免了在海水涨潮或海啸时，海面上升过高，导致海水淹没发电装置，提高了海水风力发电设备的安全性。
作为优选，为了使得第一电机15精确稳定的工作，所述第一电机15为伺服电机。
作为优选，为了实现固定功能，所述固定组件包括固定盒22、动力单元和两个固定单元，所述固定盒22固定在支撑柱1的上方，所述固定盒22的两侧均设有通孔，所述动力单元设置在固定盒22的内部，两个固定单元分别设置在动力单元的两侧，所述固定单元与通孔一一对应，所述固定单元与凹口一一对应，所述固定单元包括移动板26和固定杆27，所述移动板26的一侧与动力单元连接，所述移动板26的另一侧与固定杆27的一端固定连接，所述固定杆27的另一端穿过通孔设置在凹口的内部，所述固定杆27与通孔匹配。
作为优选，为了带动固定杆27移动，所述动力单元包括第二电机23、转杆24和两个铰接杆25，所述第二电机23与固定盒22的内壁固定连接，所述第二电机23与转杆24的中心处传动连接，所述转杆24的两端分别与两个铰接杆25的一端铰接，两个铰接杆25的另一端分别与两个移动板26的远离固定杆27的一侧的中心处铰接，所述第二电机23与PLC电连接。
当进行防护工作时，控制第二电机23启动，带动转杆24转动，通过两个铰接杆25使得两个移动板26向相互靠近的方向移动，使得固定杆27向远离凹口的方向移动，使得固定杆27不再嵌入凹口的内部，使得固定杆27不再固定支撑杆3的位置，再控制防护组件工作，使得浮板2漂浮在海面上，避免海面上升过高时，海水淹没发电设备。
作为优选，为了限制固定杆27的移动方向，所述通孔的形状为方形。
作为优选，为了便于固定杆27嵌入凹口的内部，所述固定杆27的远离移动板26的一侧设有倒角。
作为优选，为了实现抽水的功能，所述抽水组件包括抽水泵12、进水管14和出水管13，所述抽水泵12固定在浮板2的上方，所述抽水泵12通过出水管13与保护套9的下方连通，所述抽水泵12与进水管14的一端连通，所述进水管14的另一端与支撑柱1的远离叶片7的一侧的下方固定连接，所述抽水泵12与PLC电连接。
当进行散热工作时，控制抽水泵12启动，通过进水管14将海水经过出水管13导入保护套9内，通过海水将发电箱4内的热量带走，从而实现散热的功能。
作为优选，为了便于进水管14伸缩，所述进水管14为软管。
作为优选，为了检测海平面高度，所述浮板2上设有液位传感器28，所述液位传感器28与PLC电连接。
通过设置液位传感器28，检测海面的高度，当液位传感器28检测到海面的高度超过浮板2的高度时，发送信号给PLC，PLC控制防护机构工作，通过海水的浮力，使得浮板2漂浮在海面上，避免海面上升过高时，海水淹没发电设备。
当进行发电工作时，容易散发热量，导致发电箱4内部的温度过高，通过散热翅片10，将发电箱4内的热量传导入保护套9内，当发电箱4内的温度传感器29检测到发电箱4内的稳定过高时，控制抽水泵12工作，通过进水管14使得海水经过出水管13导入保护套9的内部，通过海水的低温将散热翅片10上的热量带走，受热后的海水再从排水管11排出保护套9外，从而实现了对发电箱4内部进行散热的功能。当当液位传感器28检测到海面的高度超过浮板2的高度时，发送信号给PLC，PLC控制第二电机23启动，转杆24转动，通过铰接杆25带动两个移动杆向相互靠近的方向移动，使得固定杆27向远离凹口的方向移动，使得固定杆27不再嵌入凹口的内部，从而使得固定杆27不再固定支撑杆3的位置，再控制第一电机15启动，第一齿轮16转动，通过第二齿轮17使得传动轴18转动，带动转盘19转动，放长拉线，再通过海水的浮力，使得浮板2漂浮在海平面上，避免了在海水涨潮或海啸时，海面上升过高，导致海水淹没发电装置，提高了海水风力发电设备的安全性。
与现有技术相比，该具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备通过散热机构，可以对发电箱4进行散热工作，避免发电箱4内部温度高，影响发电机5的正常工作，与现有的散热机构相比，该散热机构通过海水进行散热工作，节约了能源，通过防护机构，可以在发生涨潮或海啸时，使得浮板2浮在海面上，避免海水淹没发电装置，与现有的防护机构相比，该防护效果好，提高了海水风力发电设备的安全性。
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)

1.一种具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，包括支撑柱(1)、浮板(2)、发电装置和两个支撑杆(3)，所述浮板(2)的下方的两侧分别通过两个支撑杆(3)设置在支撑柱(1)的上方，所述发电装置设置在浮板(2)的上方，所述发电装置包括发电箱(4)、转轴(6)、发电机(5)、两个支杆(8)和若干叶片(7)，所述发电箱(4)的两侧分别通过两个支杆(8)固定在浮板(2)的上方，所述发电机(5)固定在发电箱(4)的一侧的内壁上，所述发电箱(4)的另一侧设有穿孔，所述发电机(5)与转轴(6)的一端连接，所述转轴(6)的另一端穿过穿孔设置在发电箱(4)的外部，所述叶片(7)周向均匀固定在转轴(6)的另一端上，所述支撑柱(1)内设有PLC，其特征在于，还包括防护机构和散热机构，所述散热机构设置在发电箱(4)上，所述防护机构设置在支撑柱(1)上；
所述散热机构包括抽水组件、保护套(9)、排水管(11)、温度传感器(29)和若干散热翅片(10)，所述保护套(9)套设在发电箱(4)上，所述发电箱(4)上设有若干开口，所述开口的数量与散热翅片(10)的数量相等，所述开口与散热翅片(10)一一对应，所述散热翅片(10)与开口的内壁固定连接，所述散热翅片(10)的两端分别设置在保护套(9)内和发电箱(4)内，所述排水管(11)设置在保护套(9)的远离叶片(7)的一侧的上方，所述排水管(11)与保护套(9)连通，所述抽水组件设置在浮板(2)的上方，所述抽水组件与保护套(9)的下方连接，所述温度传感器(29)固定在发电箱(4)的内部，所述温度传感器(29)与PLC电连接；
所述防护机构包括固定组件和升降组件，所述固定组件设置在两个支撑杆(3)之间，所述支撑杆(3)的靠近固定组件的一侧设有凹口，所述升降组件设置在支撑柱(1)的内部，所述升降组件与浮板(2)连接；
所述升降组件包括驱动单元和两个转动单元，所述驱动单元设置在支撑柱(1)内的底部，两个转动单元分别设置在驱动单元的两侧，所述驱动单元与转动单元连接；
所述转动单元包括传动轴(18)、两个转盘(19)、两个缆绳(20)和两个轴承(21)，两个轴承(21)分别与支撑柱(1)的两侧的内壁固定连接，所述传动轴(18)的两端分别设置在两个轴承(21)内，两个转盘(19)分别与传动轴(18)的两端固定连接，所述缆绳(20)与转盘(19)一一对应，所述缆绳(20)的一端缠绕在转盘(19)上，所述支撑柱(1)的上方设有四个小孔，所述小孔与缆绳(20)一一对应，所述缆绳(20)的另一端穿过小孔与浮板(2)的下方固定连接。
2.如权利要求1所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述驱动单元包括第一电机(15)、第一齿轮(16)和两个第二齿轮(17)，所述第一电机(15)固定在支撑柱(1)内的底部，所述第一电机(15)与第一齿轮(16)传动连接，所述第二齿轮(17)与传动轴(18)一一对应，所述第二齿轮(17)与传动轴(18)固定连接，所述第一齿轮(16)与第二齿轮(17)啮合，所述第一电机(15)与PLC电连接。
3.如权利要求2所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述第一电机(15)为伺服电机。
4.如权利要求1所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述固定组件包括固定盒(22)、动力单元和两个固定单元，所述固定盒(22)固定在支撑柱(1)的上方，所述固定盒(22)的两侧均设有通孔，所述动力单元设置在固定盒(22)的内部，两个固定单元分别设置在动力单元的两侧，所述固定单元与通孔一一对应，所述固定单元与凹口一一对应，所述固定单元包括移动板(26)和固定杆(27)，所述移动板(26)的一侧与动力单元连接，所述移动板(26)的另一侧与固定杆(27)的一端固定连接，所述固定杆(27)的另一端穿过通孔设置在凹口的内部，所述固定杆(27)与通孔匹配。
5.如权利要求4所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述动力单元包括第二电机(23)、转杆(24)和两个铰接杆(25)，所述第二电机(23)与固定盒(22)的内壁固定连接，所述第二电机(23)与转杆(24)的中心处传动连接，所述转杆(24)的两端分别与两个铰接杆(25)的一端铰接，两个铰接杆(25)的另一端分别与两个移动板(26)的远离固定杆(27)的一侧的中心处铰接，所述第二电机(23)与PLC电连接。
6.如权利要求5所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述通孔的形状为方形。
7.如权利要求6所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述固定杆(27)的远离移动板(26)的一侧设有倒角。
8.如权利要求1所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述抽水组件包括抽水泵(12)、进水管(14)和出水管(13)，所述抽水泵(12)固定在浮板(2)的上方，所述抽水泵(12)通过出水管(13)与保护套(9)的下方连通，所述抽水泵(12)与进水管(14)的一端连通，所述进水管(14)的另一端与支撑柱(1)的远离叶片(7)的一侧的下方固定连接，所述抽水泵(12)与PLC电连接。
9.如权利要求8所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述进水管(14)为软管。
10.如权利要求1所述的具有散热功能的安全可靠性高的海上风力发电设备，其特征在于，所述浮板(2)上设有液位传感器(28)，所述液位传感器(28)与PLC电连接。
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