CN112682264A - 一种风力发电机新型塔架结构 - Google Patents

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CN112682264A CN202011492190.5A CN202011492190A CN112682264A CN 112682264 A CN112682264 A CN 112682264A CN 202011492190 A CN202011492190 A CN 202011492190A CN 112682264 A CN112682264 A CN 112682264A
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hydraulic telescopic
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wind speed
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吕冠涛
刘祥
梅新宇
樊永安
张佳
吴东垠
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Huaneng Qinghai Generating Co ltd
Xian Jiaotong University
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Huaneng Qinghai Generating Co ltd
Xian Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种风力发电机新型塔架结构，包括控制柜、液压伸缩底座、液压伸缩推杆、机舱、轮毂、叶轮。液压伸缩底座固定在地面上，控制柜和液压伸缩底座连接，控制液压伸缩推杆的升降，机舱与液压伸缩推杆焊接，叶轮焊接在轮毂上，轮毂与机舱连接，机舱可将环境风速传递至控制柜，控制柜可以根据风速，调节液压伸缩推杆。本发明通过改变塔架高度来改变风轮的能量捕获，使风轮转速保持在额定值附近，同时可以避免风速过大对设备的损害，增加设备寿命。

Description

一种风力发电机新型塔架结构
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种风力发电机的塔架结构。
背景技术
随着人类对生态环境的要求和对能源的需要，风能的开发日益受到重视，风力发电将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风能作为可再生能源的一种，在中国的储藏量相当丰富。随着人们对风力发电认识的不断提高和小型风力发电技术的不断成熟，其应用领域也越来越广泛。
风力发电机是利用自然界中的风能使之转化为电能的发电装置。风力发电机组工作在一定的风速范围内，在很多的情况下，要求风力机不论风速如何变化，转速总保持恒定或不超过某一限定值。风力发电机组在超过额定风速以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风轮的能量捕获，减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，使功率输出保持在额定值附近，保证风力机不受到损害。
塔架，是风力发电机的支撑结构，是风力发电机组不可或缺的部分。塔架均按照风力发电机组工作时的受力情况进行设计制造，具有很高的抗风强度。风切变是大气现象的一种，它反应了风速随着高度变化而变化的情况。不同地区，不同时间的风切变指数不同，需通过数据采集计算确定。通常采用如下公式计算风切变：
Figure RE-GDA0002860176670000011
式中，α表示风切变指数；z1表示任取一点的高度(如25m)；z2表示任取一点的高度(如40m)；v1表示在高度z1处的风速；v2表示在高度z2处的风速。对于同一台风力发电机，在其它条件相同的情况下，塔架的高度越高得到的风速越大。
发明内容
为了克服现有调速装置的缺点，本发明提出一种结构新颖、生产工艺简单的风力发电机新型塔架结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种风力发电机新型塔架结构，其特征在于：塔架的液压伸缩结构，包括控制柜1、液压伸缩底座2、液压伸缩推杆3、机舱4、轮毂5、叶轮6、风速测量装置7。
所述液压伸缩底座2和控制柜1均固定在地面上，控制柜1和液压伸缩底座2紧密布置并通过数据线连接，控制柜1控制液压伸缩推杆3的升降。控制柜1内包括处理器和执行器等，当风速超过或低于控制柜1设定的额度值时，控制柜1可根据风速大小，在线控制液压伸缩推杆3的伸缩，进而调节塔架的高度，塔架最低高度为最高高度的百分之五十，风机叶轮6所在高度不同，环境风速不同，进而改变风力发电机的功率。
所述机舱4与液压伸缩推杆3焊接，叶轮6焊接在轮毂5上，轮毂5与机舱4连接，连接方式为风电场常规连接方式，机舱4同时也与控制柜1通过数据线连接，机舱4上有风速测量装置7，可将风速通过数据线传递至控制柜1。
控制柜1可根据环境风速大小在线控制液压伸缩推杆3的伸缩，进而调节塔架的高度。对于不同地区不同时期的风切变指数，需在安装风力发电机前通过数据采集与计算确定，然后控制柜1根据当前的风切变指数和当时高度的风速大小，按公式：
Figure RE-GDA0002860176670000021
计算出设定风速对应高度。若风速偏离设计值，则在线控制液压伸缩推杆3 的伸缩的程序解列，按风速大小在线控制液压伸缩推杆3的伸缩。
本发明的有益效果是：
本发明一种风力发电机新型塔架结构，通过改变塔架高度来调整叶轮接收的风速大小，改变风轮的能量捕获，使风轮转速保持在额定值附近。同时在风速过高时，降低高度可以减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，保证风力机不受到损害，增加风力发电机使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种风力发电机新型塔架结构视图；
图2为风速和高度大致关系图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明为一种风力发电机新型塔架结构，其特征在于：塔架的液压伸缩结构，包括控制柜1、液压伸缩底座2、液压伸缩推杆3、机舱4、轮毂5、叶轮6、风速测量装置7。
作为本发明的优选实施方式，如图1所示，所述液压伸缩底座2和控制柜1 均固定在地面上，控制柜1和液压伸缩底座2紧密布置并通过数据线连接，控制柜1控制液压伸缩推杆3的升降。控制柜1内包括处理器和执行器等，当风速超过或低于控制柜1设定的额度值时，控制柜1可根据风速大小在线控制液压伸缩推杆3的伸缩，进而调节塔架的高度，风机叶轮6所在高度不同，环境风速不同，进而改变风力发电机的功率。
所述机舱4与液压伸缩推杆3焊接，叶轮6焊接在轮毂5上，轮毂5与机舱4连接，连接方式为风电场常规连接方式，机舱4同时也与控制柜1通过数据线连接，机舱4上有风速测量装置7，可将风速通过数据线传递至控制柜1。
控制柜1可根据环境风速大小在线控制液压伸缩推杆3的伸缩，进而调节塔架的高度，对于不同地区不同时期的风切变指数，需在安装风力发电机前通过数据采集与计算确定，高度与风速的关系，大致曲线如图2所示，控制柜1根据当时风切变指数和当前高度的风速大小，按公式：
Figure RE-GDA0002860176670000041
计算出不同风速对应高度，按设定调整所需高度。若风速偏离设计值，则在线控制液压伸缩推杆3的伸缩的程序解列，按风速大小在线控制液压伸缩推杆3 的伸缩。
综上所述，本发明通过改变塔架高度来调整叶轮接收的风速大小，改变风轮的能量捕获，使风轮转速保持在额定值附近。同时在风速过高时，降低高度可以减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，保证风力机不受到损害，增加风力发电机使用寿命。

Claims (3)

1.一种风力发电机新型塔架结构，其特征在于：塔架的液压伸缩结构，包括控制柜(1)、液压伸缩底座(2)、液压伸缩推杆(3)、机舱(4)、轮毂(5)、叶轮(6)、风速测量装置(7)。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机新型塔架结构，其特征在于：液压伸缩底座(2)和控制柜(1)固定在地面上，控制柜(1)和液压伸缩底座(2)连接并控制液压伸缩推杆(3)的升降。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机新型塔架结构，其特征在于：机舱(4)与液压伸缩推杆(3)焊接，叶轮(6)焊接在轮毂(5)上，轮毂(5)与机舱(4)连接，机舱(4)表面设置风速测量装置(7)，机舱(4)同时也与控制柜(1)连接，可将风速传递至控制柜(1)。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160076519A1 (en) * 2012-04-29 2016-03-17 LGT Advanced Technology Limited Wind energy system and method for using same
CN105697237A (zh) * 2016-03-05 2016-06-22 马骏 一种采用自动控制技术的风力发电机
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CN112032000A (zh) * 2020-09-04 2020-12-04 李庆磊 一种风车风力发电机

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