一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装及对风方法
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装及对风方法，安装工装包括用于可拆卸地连接在风向标上的支架、与支架相连接的导向杆和安装在导向杆上的并能沿导向杆滑动的能定位垂直平面的定位装置，所述安装工装上还设置有可确定风向标指向与所述垂直平面平行的定位标志。对风方法为首先将所述安装工装固定安装在风向标上，使风向标指向所述定位标志，再通过调整所述定位装置在导向杆上的位置和风向标的方向，使所述定位装置确定的垂直平面通过轮毂和机舱中轴线，完成风向标的精确对风。本发明可方便的实现风机的精确对风，并可定期快速的检测风向标是否正常工作。本发明结构简单，使用方法简便，利于推广应用。
【专利说明】一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装及对风方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电【技术领域】，特别是涉及一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装及对风方法。
【背景技术】
[0002]随着现有技术的发展，大型风力发电机得到了广泛的应用，但由于一些技术细节不被人们所重视，直接影响着机组的发电量。比如机组的对风问题很容易被忽视:第一，风向标在安装过程中的对风精度控制不准。风机安装过程中，风向标由吊装公司按照安装标准安装，由于安装标准简单并且技术人员的个人差异，最终导致风机对风问题差异较大。第二，风机运行之后，风向标缺少维护。在机组安装完毕、投运之后，只要没有出现故障和重大问题都认为风向标是正常的。上述原因导致的机组对风不准不仅会使风机工作效率大大降低，同时也会使偏航系统出现偏载的情况，给机组带来一定的危害。那么产生上述问题的主要原因是没有专业的对风工具和安装检测标准。
[0003]由此可见，为了解决上述问题，提供一种专业的对风工具进行精确的对风，使风机的功率曲线和载荷情况得到良好的改善，已成为当前业界极需改进的目标。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种专业的能方便实现风力发电机组风向标精确对风的安装工装。
[0005]本发明要解决的另一技术问题是提供一种专业的快速方便的实现风力发电机组风向标精确对风的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装，包括用于可拆卸地连接在风向标上的支架、与支架相连接的导向杆和安装在导向杆上的并能沿导向杆滑动的能定位垂直平面的定位装置，所述安装工装上还设置有可确定风向标指向与所述垂直平面平行的定位标志。
[0007]作为进一步改进，所述定位装置为激光发射器，该激光发射器可射出两束激光，当所述支架连接在风向标上、且风向标安装在风力发电机组机舱上时，其中一束激光与地面垂直，另一束激光与地面平行。
[0008]进一步改进，还包括与支架连接的刻度盘，所述定位标志为刻度盘上的刻度。
[0009]进一步改进，所述支架包括可开合的套在风向标的立柱外围的筒状结构和一紧固装置，通过所述紧固装置使支架固定在风向标立柱上。
[0010]所述紧固装置包括螺栓、螺母和紧固片，螺栓穿过所述筒状结构壁，螺母与螺栓配合固定在所述筒状结构壁上，紧固片在所述筒状结构内并用于与风向标的立柱贴紧配合，通过旋进或旋出螺栓，螺栓压紧或放松紧固片，实现支架的固定或拆卸。
[0011]进一步改进，所述支架外设有与支架外围相配合的半环形刻度盘，所述定位标志为半环形刻度盘上的刻度。[0012]进一步改进，还包括一平衡块，该平衡块安装在所述导向杆上远离所述定位装置的一端。
[0013]另外，本发明还提供一种风力发电机组风向标精确对风安装工装的对风方法，包括如下步骤:
[0014]第一步，将所述安装工装的支架固定安装在风向标上，使风向标指向所述安装工装的定位标志；
[0015]第二步，通过调整所述安装工装的定位装置在导向杆上的位置和风向标方向，使所述安装工装的定位装置确定的垂直平面通过轮毂和机舱中轴线，完成风向标的精确对风。
[0016]采用上述技术方案，本发明具有以下优点:
[0017]1.本发明可方便的实现风机的精确对风，克服了风向标在安装过程中的对风精度控制不准的问题，优化了机组功率曲线，提高了机组发电效率和机组发电量。
[0018]2.本发明可定期快速的检测风向标是否正常工作，以便及时对风向标进行调整，作为现场检测风向标的工具，提高了机组可维护性。
[0019]3.本发明可以校出不同安装人员的技术认识差异带来的安装误差。
[0020] 4.本发明结构简单，使用方法简便，利于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0022]图1为叶轮偏离风向的示意图。
[0023]图2为风力发电机组安装风向标的结构示意图。
[0024]图3为风向标的结构示意图。
[0025]图4为风向标对风方式示意图。
[0026]图5为风向标表盘指示示意图。
[0027]图6为本发明风力发电机组风向标精准对风安装工装的结构示意图。
[0028]图7为图6所示的A-A向的剖视图。
[0029]图8为风力发电机组的风速-功率曲线图。
【具体实施方式】
[0030]风力发电机组对风，是指风力发电机组叶轮(正向)的中轴线对准风向，此时风机能够最大限度吸收风能。
[0031]E= 1/2 [ P X t X (s X cos Θ ) X υ 3]-------①
[0032]式中:P —空气密度(千克/米2) ; u —风速(米/秒)；t—时间(秒)；S—截面面积(米2) ; Θ-叶轮中轴线与风向的夹角。
[0033]从上式可知，Θ值为0°时，产生的风能E最大。图1所示的叶轮偏离风向的情况下，Θ值不为0°具有一定夹角，产生的风能E降低。
[0034]参照图1至图5所示，风力发电机组包括塔架4、机舱6、和安装在机舱6内的底座
5、发电机8、齿轮箱7、轮毂2和叶片1、以及安装在机舱6上部远离轮毂2方向的风向标3。风向标3包括头部31、尾翼32、水平杆33和立柱34。一般风向标3对风方式有两种，一种是风向标0°对风，即风向标的头部31为O刻度指向叶轮方向，风向标的指向与叶轮和机舱中轴线平行；另一种是风向标180°对风，即风向标的头部31为180刻度指向叶轮方向，风向标的指向与叶轮和机舱中轴线平行。
[0035]参照图6至图7所示，本发明风力发电机组风向标精确对风的安装工装的结构包括激光发射器14、导向杆13、刻度盘12、支架11和平衡块15。
[0036]激光发射器14包括有两个激光发射头，分别发射两束相互交切并垂直的激光G和F，激光G垂直射向地面，激光F射向叶轮方向并与地面平行。当激光G垂直射向机舱中轴线，并且激光F射向轮毂中轴线时，这两束激光确定了机舱的垂直平分平面:该平面垂直地面、经过叶轮的中轴线，将机舱平均分成两半。当该垂直平分平面与风向平行时，风力发电机组正对风向或正背风向。激光发射器14在导向杆13上可以滑动，以便激光G垂直射向机舱的中轴线，利于确定机舱的垂直平分平面。导向杆13为质量轻、硬度大，且不易被磨损的圆柱体，作为激光发射器14的滑动导轨。导向杆13与支架11连接。支架11为整个工装的支架，并与风向标的立柱34可拆卸地连接，其结构与立柱34相配合，可以为两个分开的半圆形筒状结构，套在立柱34外围，其相交合处活动链接，再通过一个紧固装置使支架固定在立柱上，其紧固装置为由螺栓螺母配合的推进结构，螺栓穿过半圆形筒状结构中心孔，在中心孔处有与螺栓相配合的螺母，螺母与半圆形筒状结构固定连接，在半圆形筒状结构内有一与立柱34贴紧配合的紧固片，通过旋进螺栓，螺栓压紧紧固片使支架11固定在立柱34上，相反可以拆卸支架。刻度盘12与支架11连接，可与上述半圆形筒状结构相配合设置在支架11外围，用于精确比对风向标特定刻度，其上可以仅为一个定位标志也可以标有精确角度值。平衡块15安装在导向杆13上远离激光发射器14的一端，便于工装的使用。
[0037]本发明的原理就是利用平行线的性质(在同一平面内，不相交不重合的两条直线，过直线外一点有唯一的一条直线和已知直线平行)，预先确定一个与风向标的指向相平行的平面或线，通过调整预先确定的平面或线与轮毂和机舱的中轴线重合或平行，从而实现风向标的指向与轮毂和机舱的中轴线平行，最终达到风向标的精确对风。
[0038]本发明在风向标安装过程中的对风过程为:第一步，将安装工装的支架固定安装在风向标上，使风向标的对风极(N极或是S极)与安装工装的刻度盘O刻度对齐。第二步，将风向标安装在机舱的测风支架上面，并保证风向标可以微调对风角度。第三步，打开安装工装上的激光发射器，通过调整激光发射器在导向杆上的位置和微调风向标方向，使一束激光射向机舱中轴线并与地面垂直，另一束激光射向叶轮方向并与轮毂和机舱中轴线平行，实现风向标的精确对风，拆卸安装工装。
[0039]本发明在对风向标进行定期检测时，其对风过程包括上述第一步和第三步，即可完成对风向标的定期检测。
[0040]本发明技术方案可以带来如下有益效果:
[0041]1.提高机组发电效率和机组发电量因为当风速小于额定风速度时，由于叶轮没有最大程度上吸收风能，其损失的能量与叶轮旋转平面与风向的夹角有关。通过提高方向标的对风精度，在目前阶段可以较小的成本大幅度提高机组发电量。
[0042]2.优化机组功率曲线机组的功率曲线如图8所示，一般作为机组性能的考察指标。然而机组对风不准会使机组的工作曲线整体后延。所以提高机组的对风精度，有利于功率曲线的优化。
[0043]3.作为现场检测风向标的工具，提高机组可维护性由于机组并不能检测到风向标的故障，故容易出现机组长时间在故障状态下工作，造成电量的损失。通过本发明在现场进行简单的测试，判断风向标是否正常，并及时进行更换。
[0044]当然，本实施例中激光发射器的作用是用于定位机舱的垂直平分平面，则可以被其它能够准确定位该平面的定位装置所代替。刻度盘可被能确定风向标指向与定位装置确定的垂直平面平行的定位标志所代替。
[0045]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于:包括用于可拆卸地连接在风向标上的支架、与支架相连接的导向杆和安装在导向杆上的并能沿导向杆滑动的能定位垂直平面的定位装置，所述安装工装上还设置有可确定风向标指向与所述垂直平面平行的定位标志。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，所述定位装置为激光发射器，该激光发射器可射出两束激光，当所述支架连接在风向标上、且风向标安装在风力发电机组机舱上时，其中一束激光与地面垂直，另一束激光与地面平行。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，还包括与支架连接的刻度盘，所述定位标志为刻度盘上的刻度。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，所述支架包括可开合的套在风向标的立柱外围的筒状结构和一紧固装置，通过所述紧固装置使支架固定在风向标立柱上。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，所述紧固装置包括螺栓、螺母和紧固片，螺栓穿过所述筒状结构壁，螺母与螺栓配合固定在所述筒状结构壁上，紧固片在所述筒状结构内并用于与风向标的立柱贴紧配合，通过旋进或旋出螺栓，螺栓压紧或放松紧固片，实现支架的固定或拆卸。
6.根据权利要求4所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，所述支架外设有与支架外围相配合的半环形刻度盘，所述定位标志为半环形刻度盘上的刻度。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组风向标精确对风的安装工装，其特征在于，还包括一平衡块，该平衡块安装在所述导向杆上远离所述定位装置的一端。
8.如权利要求1至7任一所述的风力发电机组风向标精确对风安装工装的对风方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步，将所述安装工装的支架固定安装在风向标上，使风向标指向所述安装工装的定位标志； 第二步，通过调整所述安装工装的定位装置在导向杆上的位置和风向标方向，使所述安装工装的定位装置确定的垂直平面通过轮毂和机舱中轴线，完成风向标的精确对风。
【文档编号】F03D11/00GK103912458SQ201410178899
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】韩世辉, 李立山 申请人:北京天源科创风电技术有限责任公司