CN120798661A - 一种海上风力发电装置及发电方法 - Google Patents

一种海上风力发电装置及发电方法

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Abstract

本发明公开了一种海上风力发电装置及发电方法，包括塔架，所述塔架的一侧外壁上安装有发电机机组，且所述发电机机组的驱动端竖直朝上并安装有垂直主轴,垂直主轴的顶端向上延伸并安装有若干个等间距的三叉架，竖直方向上的多个所述三叉架的端部之间安装有迎风板。本发明由电动三通道液压分配总成开始动作并将液压油同步送入至双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成中，双位式卡钳刹车总成对垂直主轴形成一级摩擦制动，而液压钳式对位辅助刹车总成同垂直主轴上的钢套形成二级摩擦制动，从而在垂直主轴的延伸方向上形成大范围的制动作用力。

Description

一种海上风力发电装置及发电方法
技术领域
本发明涉及海上风力发电技术领域，具体为一种海上风力发电装置及发电方法。
背景技术
垂直轴海上风力发电装置是一种利用海上风能转化为电能的绿色能源设备，具有结构简单、方向不受风向影响、适应多风向等显著优势，广泛应用于海上风电场中，其主要作用是高效捕获海上的强风资源，为电网提供稳定、清洁的电力；该类发电装置一般由转子、轴承系统、发电机、基础结构和控制系统等主要部分组成，转子包括垂直的转轴和多叶片，叶片在风力作用下旋转，带动转轴转动，机械能通过转轴传递给发电机，发电机内部的磁场作用下，将机械能转化为交流电，经过调节后输出稳定的电能，供给海上电网或储能系统，其工作原理是风推动叶片旋转，机械能转化为电能，整个过程无需调整风向，适应性强，能在较低风速下启动、适应多风向环境，特别适合海上复杂环境。
如授权公告号为CN114426080A所公开的一种垂直式海上风力发电装置，包括浮台和发电机，浮台上设置有通过集风管道将海面上的横向风力转化为纵向风力的聚风装置，聚风装置包括沿竖直方向设置在浮台上的通风筒、设置在通风筒底部通过管道引导使风力进入通风筒的集风组件和转动连接在在通风筒顶部能随风转动并能引导通风筒内气流向上运动的引流组件；通风筒内还设置有能受纵向风力作用发生旋转并将动能传递到发电机的动力发电装置，其能够在遭遇恶劣天气风力过大时，不会由于旋转叶轮转速过快而导致发电机的摔坏，然而上述技术方案在使用过程中还是需要刹车装置使得发电机主轴在转速过快时而主动减速，但是现有的垂直轴海上风力发电装置的刹车通常采用机械制动方式，即刹车盘与制动片的摩擦制动，该种设计往往只针对主轴的某一部分或特定区域施加制动力，由于发电机垂直轴主轴的空间和结构限制，刹车装置往往不可能覆盖主轴的全部长度或面积，只能在有限区域实现制动作用，这种局部制动方式会导致制动力分布不均，影响整体的制动效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海上风力发电装置及发电方法，在发电机机组的垂直主轴因转速过快而需要减速时，电动三通道液压分配总成开始动作并将液压油同步送入至双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成中，双位式卡钳刹车总成对垂直主轴形成一级摩擦制动，而液压钳式对位辅助刹车总成同垂直主轴上的钢套形成二级摩擦制动，从而在垂直主轴的延伸方向上形成大范围的制动作用力，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海上风力发电装置，包括；
塔架，所述塔架的一侧外壁上安装有发电机机组，且所述发电机机组的驱动端竖直朝上并安装有垂直主轴,垂直主轴的顶端向上延伸并安装有若干个等间距的三叉架，竖直方向上的多个所述三叉架的端部之间安装有迎风板，所述发电机机组上方的塔架外壁上安装有紧急制动装置，所述垂直主轴表面的两端分别固定有多孔刹车盘、钢套；
双位式卡钳刹车总成，所述双位式卡钳刹车总成设置在塔架的一侧外壁上，用于同多孔刹车盘配合，所述双位式卡钳刹车总成上方的塔架外壁上安装有用于和钢套配合并降低垂直主轴转速的液压钳式对位辅助刹车总成，所述塔架的一侧外壁上安装有向双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成供入液压油的电动三通道液压分配总成。
优选的，所述电动三通道液压分配总成包括固定在塔架一侧外壁上的电机座、电机座靠近双位式卡钳刹车总成的一侧外壁上安装的筒型缸体以及筒型缸体内部的活塞一侧外壁上铰接安装的活塞杆,活塞杆的一端贯穿至筒型缸体的外部并固定有连接头，所述电机座的背面安装有步进电机,步进电机的驱动轴贯穿至电机座的外表并固定有偏心轮，所述偏心轮和连接头相互铰接，所述筒型缸体顶端的一侧安装有和双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成相互连通的三向供油座。
优选的，所述双位式卡钳刹车总成包括固定在塔架一侧外壁上的轴架、轴架远离电机座的一侧外壁上固定的空心轴板以及空心轴板表面两端安装的双活塞卡钳，两个双活塞卡钳皆通过三向供油座接收来自筒型缸体中的液压油并发生动作而夹紧多孔刹车盘。
优选的，所述三向供油座顶端的两侧分别安装有第一供油管、第二供油管，第一供油管、第二供油管远离三向供油座的一端皆与双活塞卡钳的进油端相互连接，所述第二供油管的一侧三向供油座顶端设置有油嘴,油嘴的内部安装有用于和液压钳式对位辅助刹车总成进油端相互连接的第三供油管。
优选的，所述电机座的一侧外壁上安装有供油箱,供油箱的底端安装有和筒型缸体相互连通的软管。
优选的，所述液压钳式对位辅助刹车总成包括安装在塔架一侧外壁上的升降单元、升降单元移动端上固定的并与垂直主轴共轴线的空心骨架、空心骨架一侧外壁上铰接安装的液压缸以及空心骨架顶端安装的用于被液压缸驱动的齿轮型U钳结构，所述第三供油管的一端与液压缸的缸体进液端相互连接，所述齿轮型U钳结构上方的塔架外壁上安装有轴转支撑架。
优选的，所述齿轮型U钳结构包括转动安装在空心骨架一侧外壁上的主齿轮轴、副齿轮轴以及主齿轮轴、副齿轮轴延伸至空心骨架内部的一端固定的下U型制动钳、上U型制动钳，所述空心骨架的一侧外壁上还转动安装有中置环形齿盘,中置环形齿盘和副齿轮轴、主齿轮轴皆啮合，所述下U型制动钳远离空心骨架的一侧外壁上铰接有Y字接头,Y字接头的底端与液压缸的活塞杆顶端固定连接。
优选的，所述升降单元包括安装在塔架另一侧外壁上的回形带角边架、回形带角边架内部安装的丝杆电动直线模组以及丝杆电动直线模组移动端安装的托台，所述空心骨架固定在托台的一侧外壁上。
优选的，所述Y字接头的底端固定有复位弹簧,复位弹簧和液压缸的活塞杆相互套装，复位弹簧的底端与液压缸的缸体顶端固定连接。
本发明还提供了一种海上风力发电方法，如上述所述的海上风力发电装置，包括以下步骤：
S101：当风速过高、电网需求降低或需停机减速时，电动三通道液压分配总成同步向双位式卡钳刹车总成和液压钳式对位辅助刹车总成输送液压油，电动三通道液压分配总成的油路通道设计分别对双位式卡钳刹车总成处的一级制动以及液压钳式对位辅助刹车总成处的二级制动；
S102：双位式卡钳刹车总成对称分布的卡钳臂在液压驱动下夹紧垂直主轴上的多孔刹车盘，通过摩擦力将垂直主轴旋转的动能转化为热能耗散，并逐渐降低垂直主轴的转速；
S103：液压钳式对位辅助刹车总成作为二级制动部分，其与环绕垂直主轴外部的钢套相互配合，液压钳式对位辅助刹车总成在液压油驱动下径向收缩，并与钢套表面紧密贴合，沿垂直主轴轴向产生连续的摩擦阻力，以此将制动力作用范围从多孔刹车盘的局部区域扩展至垂直主轴的延伸方向；
S104：当发电机机组、垂直主轴的制动动作完成后，电动三通道液压分配总成复位并使油液回流，继而双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成停止制动动作，垂直主轴继续被迎风板、海风所推动旋转，垂直主轴的旋转直接驱动发电机机组中的磁场变化，在定子绕组中感应出交流电，通过发电机机组连接的整流逆变装置处理为符合电网标准的电力输出，经过整流和调节输出稳定的电力，并供给海上电网或储能设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种海上风力发电装置及发电方法通过设置有发电机机组、垂直主轴、迎风板、电动三通道液压分配总成、双位式卡钳刹车总成、刹车盘、液压钳式对位辅助刹车总成以及钢套等相互配合的结构，由电动三通道液压分配总成开始动作并将液压油同步送入至双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成中，双位式卡钳刹车总成对垂直主轴形成一级摩擦制动，而液压钳式对位辅助刹车总成同垂直主轴上的钢套形成二级摩擦制动，从而在垂直主轴的延伸方向上形成大范围的制动作用力；其中一级摩擦制动由双位式卡钳刹车总成对垂直主轴形成，提供基础的制动力，确保在垂直主轴高速旋转时能够迅速减速，随着制动需求的增加，液压钳式对位辅助刹车总成与钢套形成二级摩擦，提供更强的制动力，通过逐级加强的设计，避免突发性的大力制动带来的机械冲击和振动，减少了设备的机械应力，且通过多个制动点分散制动力，降低单个摩擦面上的压力和温度，有效控制摩擦片和钢套的磨损，提升制动系统的整体耐久性，特别是在海上复杂环境中，设备需要应对多变的工况，多级制动能提供更为稳定的制动性能，确保在各种工况下都能实现有效制动；
其次电动三通道液压分配总成将液压油同步送入至双位式卡钳刹车总成、液压钳式对位辅助刹车总成中，以在垂直主轴的延伸方向上形成广泛的摩擦作用区域，使得制动力不仅集中在某一点，而是沿着主轴的延伸方向分布，形成一个较大的摩擦面，从而产生更大的制动力矩，这样一来，发电机机组的垂直主轴在减速时受到的阻力更均匀、更强烈，确保快速而平稳的减速效果，避免局部制动过度或不足的问题，且通过电动三通道液压分配总成，多个制动部件可以同时动作，确保制动力的同步性，减少因制动不协调带来的机械振动和冲击，进一步保障设备的安全运行；
最后多级、多区域制动结构具有良好的安全冗余性，在某一制动部分出现故障或失效时，其他制动单元仍能发挥作用，保证设备在紧急情况下的制动能力，冗余设计极大提升风电机组的安全性，特别是在海上复杂多变的环境中，确保发电设备在突发状况下能够及时、安全地停机。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图一；
图3为本发明的立体结构示意图二；
图4为本发明的塔架立体结构示意图；
图5为本发明图4中A处放大结构示意图；
图6为本发明的双位式卡钳刹车总成立体结构示意图一；
图7为本发明的双位式卡钳刹车总成立体结构示意图二；
图8为本发明实施例二的电动三通道液压分配总成立体结构示意图一；
图9为本发明实施例二的电动三通道液压分配总成立体结构示意图二；
图10为本发明实施例三的液压钳式对位辅助刹车总成立体结构示意图一；
图11为本发明实施例三的液压钳式对位辅助刹车总成立体结构示意图二；
图12为本发明实施例三的齿轮型U钳结构立体结构示意图。
图中：1、塔架；2、发电机机组；3、垂直主轴；4、三叉架；5、迎风板；6、轴转支撑架；7、紧急制动装置；8、双位式卡钳刹车总成；801、轴架；802、空心轴板；803、双活塞卡钳；9、电动三通道液压分配总成；901、电机座；902、筒型缸体；903、三向供油座；9031、第一供油管；9032、第二供油管；9033、油嘴；9034、第三供油管；904、步进电机；905、偏心轮；906、活塞杆；907、连接头；908、供油箱；10、液压钳式对位辅助刹车总成；1001、回形带角边架；1002、丝杆电动直线模组；1003、托台；1004、空心骨架；1005、液压缸；1006、齿轮型U钳结构；10061、主齿轮轴；10062、副齿轮轴；10063、下U型制动钳；10064、上U型制动钳；10065、中置环形齿盘；10066、Y字接头；1007、复位弹簧；11、多孔刹车盘；12、钢套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，由图1至图7给出，本发明包括塔架1，塔架1的一侧外壁上安装有发电机机组2，且发电机机组2的驱动端竖直朝上并安装有垂直主轴3,垂直主轴3的顶端向上延伸并安装有若干个等间距的三叉架4，竖直方向上的多个三叉架4的端部之间安装有迎风板5，发电机机组2上方的塔架1外壁上安装有紧急制动装置7，垂直主轴3表面的两端分别固定有多孔刹车盘11、钢套12；
双位式卡钳刹车总成8，双位式卡钳刹车总成8设置在塔架1的一侧外壁上，用于同多孔刹车盘11配合，双位式卡钳刹车总成8上方的塔架1外壁上安装有用于和钢套12配合并降低垂直主轴3转速的液压钳式对位辅助刹车总成10，塔架1的一侧外壁上安装有向双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10供入液压油的电动三通道液压分配总成9。
本实施例的一种海上风力发电方法，如上述的海上风力发电装置，包括以下步骤：
S101：当风速过高、电网需求降低或需停机减速时，电动三通道液压分配总成9同步向双位式卡钳刹车总成8和液压钳式对位辅助刹车总成10输送液压油，电动三通道液压分配总成9的油路通道设计分别对双位式卡钳刹车总成8处的一级制动以及液压钳式对位辅助刹车总成10处的二级制动；
S102：双位式卡钳刹车总成8对称分布的卡钳臂在液压驱动下夹紧垂直主轴3上的多孔刹车盘11，通过摩擦力将垂直主轴3旋转的动能转化为热能耗散，并逐渐降低垂直主轴3的转速；
S103：液压钳式对位辅助刹车总成10作为二级制动部分，其与环绕垂直主轴3外部的钢套12相互配合，液压钳式对位辅助刹车总成10在液压油驱动下径向收缩，并与钢套12表面紧密贴合，沿垂直主轴3轴向产生连续的摩擦阻力，以此将制动力作用范围从多孔刹车盘11的局部区域扩展至垂直主轴3的延伸方向；
S104：当发电机机组2、垂直主轴3的制动动作完成后，电动三通道液压分配总成9复位并使油液回流，继而双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10停止制动动作，垂直主轴3继续被迎风板5、海风所推动旋转，垂直主轴3的旋转直接驱动发电机机组2中的磁场变化，在定子绕组中感应出交流电，通过发电机机组2连接的整流逆变装置处理为符合电网标准的电力输出，经过整流和调节输出稳定的电力，并供给海上电网或储能设备。
实施例二，在实施例一的基础上，由图8和图9给出，电动三通道液压分配总成9包括固定在塔架1一侧外壁上的电机座901、电机座901靠近双位式卡钳刹车总成8的一侧外壁上安装的筒型缸体902以及筒型缸体902内部的活塞一侧外壁上铰接安装的活塞杆906,活塞杆906的一端贯穿至筒型缸体902的外部并固定有连接头907，电机座901的背面安装有步进电机904,步进电机904的驱动轴贯穿至电机座901的外表并固定有偏心轮905，偏心轮905和连接头907相互铰接，筒型缸体902顶端的一侧安装有和双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10相互连通的三向供油座903；
双位式卡钳刹车总成8包括固定在塔架1一侧外壁上的轴架801、轴架801远离电机座901的一侧外壁上固定的空心轴板802以及空心轴板802表面两端安装的双活塞卡钳803，两个双活塞卡钳803皆通过三向供油座903接收来自筒型缸体902中的液压油并发生动作而夹紧多孔刹车盘11，在电动三通道液压分配总成9为双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10同步供入液压液时，由海上风力发电装置的控制系统控制步进电机904进行工作，则步进电机904的驱动轴带动偏心轮905旋转，在偏心轮905旋转的过程中，偏心轮905通过连接头907带动活塞杆906、活塞向着筒型缸体902内部移动，该过程中活塞杆906远离连接头907的一端与活塞相互铰接，以保证活塞在活塞杆906的拉动下左移或者右移；
三向供油座903顶端的两侧分别安装有第一供油管9031、第二供油管9032，第一供油管9031、第二供油管9032远离三向供油座903的一端皆与一个双活塞卡钳803的进油端相互连接，当筒型缸体902中的活塞向着三向供油座903的方向移动时，筒型缸体902中的液压油并压入至三向供油座903中，并由三向供油座903分配给双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10，以此将液压油按预设路径分配到双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10中，并实现对多路液压回路的调节；
第二供油管9032的一侧三向供油座903顶端设置有油嘴9033,油嘴9033的内部安装有用于和液压钳式对位辅助刹车总成10进油端相互连接的第三供油管9034，活塞杆906、活塞将液压油通过第一供油管9031、第二供油管9032分别给两个双活塞卡钳803，使得两个双活塞卡钳803同步动作，并与多孔刹车盘11发生摩擦，以达到制动、减速效果，两个双活塞卡钳803提供更大的制动力和更均匀的压力分布，确保制动效果更稳定可靠；
电机座901的一侧外壁上安装有供油箱908,供油箱908的底端安装有和筒型缸体902相互连通的软管，当双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10完成制动、减速动作后，电动三通道液压分配总成9复位，继而双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10中的液压油同时回到筒型缸体902中，该过程中供油箱908起到油量稳定的目的；
液压油的同步输送机制使得双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10能够时序一致地动作，降低因响应延迟导致的制动力波动，且任一通道故障时仍可通过剩余通道维持基本制动功能，大幅提升制动可靠性。
实施例三，在实施例一的基础上，由图10、图11和图12给出，液压钳式对位辅助刹车总成10包括安装在塔架1一侧外壁上的升降单元、升降单元移动端上固定的并与垂直主轴3共轴线的空心骨架1004、空心骨架1004一侧外壁上铰接安装的液压缸1005以及空心骨架1004顶端安装的用于被液压缸1005驱动的齿轮型U钳结构1006，第三供油管9034的一端与液压缸1005的缸体进液端相互连接，齿轮型U钳结构1006上方的塔架1外壁上安装有轴转支撑架6，在双位式卡钳刹车总成8被电动三通道液压分配总成9驱动动作的同时，筒型缸体902中的一部分液压油还通过油嘴9033、第三供油管9034进入到液压缸1005中，继而液压缸1005的活塞杆通过带动齿轮型U钳结构1006开始动作，促使齿轮型U钳结构1006与钢套12发生摩擦接触，此时钢套12、齿轮型U钳结构1006形成高刚性的制动界面，确保扭矩传递的可靠性；
齿轮型U钳结构1006包括转动安装在空心骨架1004一侧外壁上的主齿轮轴10061、副齿轮轴10062以及主齿轮轴10061、副齿轮轴10062延伸至空心骨架1004内部的一端固定的下U型制动钳10063、上U型制动钳10064，空心骨架1004的一侧外壁上还转动安装有中置环形齿盘10065,中置环形齿盘10065和副齿轮轴10062、主齿轮轴10061皆啮合，下U型制动钳10063远离空心骨架1004的一侧外壁上铰接有Y字接头10066,Y字接头10066的底端与液压缸1005的活塞杆顶端固定连接，Y字接头10066的底端固定有复位弹簧1007,复位弹簧1007和液压缸1005的活塞杆相互套装，复位弹簧1007的底端与液压缸1005的缸体顶端固定连接；
当液压缸1005的活塞杆主动伸出时，液压缸1005通过Y字接头10066带动下U型制动钳10063向着垂直主轴3中轴线方向偏移，直至下U型制动钳10063与钢套12相接触，此时主齿轮轴10061被带动转动，且复位弹簧1007处于拉伸变形状态，而主齿轮轴10061将通过中置环形齿盘10065带动副齿轮轴10062转动，使得上U型制动钳10064也向着垂直主轴3中轴线方向偏摆、靠近，继而下U型制动钳10063、上U型制动钳10064与钢套12相摩擦并降低垂直主轴3的转速，其轴向制动力扩展与周向压力均衡，避免传统局部制动导致的应力集中；
升降单元包括安装在塔架1另一侧外壁上的回形带角边架1001、回形带角边架1001内部安装的丝杆电动直线模组1002以及丝杆电动直线模组1002移动端安装的托台1003，空心骨架1004固定在托台1003的一侧外壁上，为了降低该装置的制动检修周期以及频率，工作人员可通过海上风力发电装置的控制系统控制丝杆电动直线模组1002进行工作，则丝杆电动直线模组1002带动托台1003、空心骨架1004在钢套12的轴向方向上移动，以改变齿轮型U钳结构1006同钢套12的接触位置，以此支持快速更换制动点位，且无需拆卸主轴或制动总成，极大提升维护便捷性，并减少停机时间，延长关键部件的更换周期。
本申请实施例在使用时，首先由等间距分布的若干个迎风板5捕获风能，将动能转化为机械能，此时海风经过迎风板5的作用，迎风板5通过与垂直主轴3相连接，带动垂直主轴3旋转并将旋转运动传递给发电机机组2，进而垂直主轴3的旋转直接驱动发电机机组2中的磁场变化，在定子绕组中感应出交流电，若发电机机组2中配置齿轮箱，则通过增速齿轮组将垂直主轴3转速提升至发电机所需的高效发电区间，通过发电机机组2连接的整流逆变装置处理为符合电网标准的电力输出，此时经过整流和调节输出稳定的电力，并供给海上电网或储能设备；当风速过高、电网需求降低或需停机减速时，海上风力发电装置的云端控制系统启动制动指令，电动三通道液压分配总成9接收信号后，同步向双位式卡钳刹车总成8和液压钳式对位辅助刹车总成10输送液压油，电动三通道液压分配总成9的油路通道设计分别对应一级制动、二级制动，确保任一通道故障时仍能通过冗余路径维持制动功能，双位式卡钳刹车总成8作为一级制动单元，其对称分布的卡钳臂在液压驱动下夹紧垂直主轴3上的多孔刹车盘11，通过摩擦力将垂直主轴3旋转的动能转化为热能耗散，并逐渐降低垂直主轴3的转速，双位式布局使制动力均匀作用于多孔刹车盘11两侧，避免单侧施压导致的偏载或振动，同时快速降低主轴转速；液压钳式对位辅助刹车总成10作为二级制动单元，其与环绕垂直主轴3外部的钢套12相互配合，液压钳式对位辅助刹车总成10在液压油驱动下径向收缩，并与钢套12表面紧密贴合，沿垂直主轴3轴向产生连续的摩擦阻力，以此将制动力作用范围从多孔刹车盘11的局部区域扩展至垂直主轴3的延伸方向，形成“轴向包裹式”制动效果，直至垂直主轴3减速至合理转速区间；当制动动作完成后，电动三通道液压分配总成9复位并使油液回流，继而双位式卡钳刹车总成8、液压钳式对位辅助刹车总成10停止制动动作，垂直主轴3继续被迎风板5、海风所推动旋转；装置停机检修时，操作人员进行必要的维护检修，包括检查多孔刹车盘11、钢套12磨损情况、电动三通道液压分配总成9中的液压油压力，以备装置持续稳定运行。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种海上风力发电装置，其特征在于，包括；
塔架(1)，所述塔架(1)的一侧外壁上安装有发电机机组(2)，且所述发电机机组(2)的驱动端竖直朝上并安装有垂直主轴(3),垂直主轴(3)的顶端向上延伸并安装有若干个等间距的三叉架(4)，竖直方向上的多个所述三叉架(4)的端部之间安装有迎风板(5)，所述发电机机组(2)上方的塔架(1)外壁上安装有紧急制动装置(7)，所述垂直主轴(3)表面的两端分别固定有多孔刹车盘(11)、钢套(12)；
双位式卡钳刹车总成(8)，所述双位式卡钳刹车总成(8)设置在塔架(1)的一侧外壁上，用于同多孔刹车盘(11)配合，所述双位式卡钳刹车总成(8)上方的塔架(1)外壁上安装有用于和钢套(12)配合并降低垂直主轴(3)转速的液压钳式对位辅助刹车总成(10)，所述塔架(1)的一侧外壁上安装有向双位式卡钳刹车总成(8)、液压钳式对位辅助刹车总成(10)供入液压油的电动三通道液压分配总成(9)。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述电动三通道液压分配总成(9)包括固定在塔架(1)一侧外壁上的电机座(901)、电机座(901)靠近双位式卡钳刹车总成(8)的一侧外壁上安装的筒型缸体(902)以及筒型缸体(902)内部的活塞一侧外壁上铰接安装的活塞杆(906),活塞杆(906)的一端贯穿至筒型缸体(902)的外部并固定有连接头(907)，所述电机座(901)的背面安装有步进电机(904),步进电机(904)的驱动轴贯穿至电机座(901)的外表并固定有偏心轮(905)，所述偏心轮(905)和连接头(907)相互铰接，所述筒型缸体(902)顶端的一侧安装有和双位式卡钳刹车总成(8)、液压钳式对位辅助刹车总成(10)相互连通的三向供油座(903)。
3.根据权利要求2所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述双位式卡钳刹车总成(8)包括固定在塔架(1)一侧外壁上的轴架(801)、轴架(801)远离电机座(901)的一侧外壁上固定的空心轴板(802)以及空心轴板(802)表面两端安装的双活塞卡钳(803)，两个双活塞卡钳(803)皆通过三向供油座(903)接收来自筒型缸体(902)中的液压油并发生动作而夹紧多孔刹车盘(11)。
4.根据权利要求3所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述三向供油座(903)顶端的两侧分别安装有第一供油管(9031)、第二供油管(9032)，第一供油管(9031)、第二供油管(9032)远离三向供油座(903)的一端皆与双活塞卡钳(803)的进油端相互连接，所述第二供油管(9032)的一侧三向供油座(903)顶端设置有油嘴(9033),油嘴(9033)的内部安装有用于和液压钳式对位辅助刹车总成(10)进油端相互连接的第三供油管(9034)。
5.根据权利要求3所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述电机座(901)的一侧外壁上安装有供油箱(908),供油箱(908)的底端安装有和筒型缸体(902)相互连通的软管。
6.根据权利要求4所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述液压钳式对位辅助刹车总成(10)包括安装在塔架(1)一侧外壁上的升降单元、升降单元移动端上固定的并与垂直主轴(3)共轴线的空心骨架(1004)、空心骨架(1004)一侧外壁上铰接安装的液压缸(1005)以及空心骨架(1004)顶端安装的用于被液压缸(1005)驱动的齿轮型U钳结构(1006)，所述第三供油管(9034)的一端与液压缸(1005)的缸体进液端相互连接，所述齿轮型U钳结构(1006)上方的塔架(1)外壁上安装有轴转支撑架(6)。
7.根据权利要求6所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述齿轮型U钳结构(1006)包括转动安装在空心骨架(1004)一侧外壁上的主齿轮轴(10061)、副齿轮轴(10062)以及主齿轮轴(10061)、副齿轮轴(10062)延伸至空心骨架(1004)内部的一端固定的下U型制动钳(10063)、上U型制动钳(10064)，所述空心骨架(1004)的一侧外壁上还转动安装有中置环形齿盘(10065),中置环形齿盘(10065)和副齿轮轴(10062)、主齿轮轴(10061)皆啮合，所述下U型制动钳(10063)远离空心骨架(1004)的一侧外壁上铰接有Y字接头(10066),Y字接头(10066)的底端与液压缸(1005)的活塞杆顶端固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述升降单元包括安装在塔架(1)另一侧外壁上的回形带角边架(1001)、回形带角边架(1001)内部安装的丝杆电动直线模组(1002)以及丝杆电动直线模组(1002)移动端安装的托台(1003)，所述空心骨架(1004)固定在托台(1003)的一侧外壁上。
9.根据权利要求7所述的一种海上风力发电装置，其特征在于：所述Y字接头(10066)的底端固定有复位弹簧(1007),复位弹簧(1007)和液压缸(1005)的活塞杆相互套装，复位弹簧(1007)的底端与液压缸(1005)的缸体顶端固定连接。
10.一种海上风力发电方法，包括如权利要求1-9任一所述的海上风力发电装置，其特征在于：包括以下步骤：
S101：当风速过高、电网需求降低或需停机减速时，电动三通道液压分配总成(9)同步向双位式卡钳刹车总成(8)和液压钳式对位辅助刹车总成(10)输送液压油，电动三通道液压分配总成(9)的油路通道设计分别对双位式卡钳刹车总成(8)处的一级制动以及液压钳式对位辅助刹车总成(10)处的二级制动；
S102：双位式卡钳刹车总成(8)对称分布的卡钳臂在液压驱动下夹紧垂直主轴(3)上的多孔刹车盘(11)，通过摩擦力将垂直主轴(3)旋转的动能转化为热能耗散，并逐渐降低垂直主轴(3)的转速；
S103：液压钳式对位辅助刹车总成(10)作为二级制动部分，其与环绕垂直主轴(3)外部的钢套(12)相互配合，液压钳式对位辅助刹车总成(10)在液压油驱动下径向收缩，并与钢套(12)表面紧密贴合，沿垂直主轴(3)轴向产生连续的摩擦阻力，以此将制动力作用范围从多孔刹车盘(11)的局部区域扩展至垂直主轴(3)的延伸方向；
S104：当发电机机组(2)、垂直主轴(3)的制动动作完成后，电动三通道液压分配总成(9)复位并使油液回流，继而双位式卡钳刹车总成(8)、液压钳式对位辅助刹车总成(10)停止制动动作，垂直主轴(3)继续被迎风板(5)、海风所推动旋转，垂直主轴(3)的旋转直接驱动发电机机组(2)中的磁场变化，在定子绕组中感应出交流电，通过发电机机组(2)连接的整流逆变装置处理为符合电网标准的电力输出，经过整流和调节输出稳定的电力，并供给海上电网或储能设备。
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