海上风电抗台风控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电抗台风领域，具体涉及一种风力发电抗台风控制系统。
【背景技术】
[0002]风能是洁净的可再生能源，且风能设施多为不立体化设施，对生态环境具有保护作用，因此风能利用越来越受到各国的重视，风力发电也成为中国新能源战略中的一个重点。我国风能资源储量丰富，东海、南海海域具有风能资源优势，适宜进行风能开发，建立在海边或海上的风力发电系统占据了风力发电设备的相当比例。然而，在这两个海域台风频频发生，风机发电主要依靠叶片驱动，而在台风来临之际，风机力学环境恶劣，超高的风力载荷导致叶片损毁严重、损毁比例高，为后期投入和检修维护带来极大挑战。由于台风的影响，我国海上风电装机容量远远低于陆上风电装机容量，因此，抗台风是海边以及海上风力发电系统面临的一个巨大难题。
[0003]现有抗台风的措施，常用的方法之一是加强部件承载能力，例如基础塔架加强、叶片加强、主轴制动力矩及偏航制动力矩加强；另一类方法是采用主动保护措施，例如主轴制动刹车，叶轮偏航追踪主风向，或者使叶轮停止工作。部件承载加强措施都要求增强叶片结构的刚度和主轴力矩，这都要求风机的力学性能进一步提升，将引起结构设计时质量负载的增加，也会进一步导致制造、运输和安装等相关成本的提高。主动轴机械制动可以通过刹车器来减少台风的损害，但刹车状态会使传动齿轮承受不断变化的扭矩载荷，可能引起传动齿疲劳断裂等隐患。而台风来临时，风叶顺桨运行可以对叶片有一定保护作用，但在实际中收效有限，另一种思路是台风来临之间将巨大的叶片拆卸下来或者将叶片制动体甩出，此类方法费时费力，需要大量的专用设备，时间、成本都不允许。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有风力发电系统抗台风技术的缺点和不足，提出一种全新的简单可行，能有效改善叶片应力分布，提高风机叶片抗弯曲抗振动能力的海上风电抗台风施力控制系统。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种海上抗台风控制糸统主要由基体部件套筒和控制力供给部件缆绳组成。其特征在于:在所有风机叶片上安装抗台风控制装置，控制装置通过套筒结构形式装配在叶片上，安装位置距离叶尖三分之一叶长；套筒包括上下两个夹片，通过夹片边缘上的螺栓组件将套筒上下夹片连接，以保证套筒固定在叶片上；控制力缆绳与套筒夹片中部固连；各叶片通过控制装置紧密相连，以保证各叶片上附加控制力的供给；控制力缆绳可以在叶片变桨和顺桨过程中随叶片相应转动，不影响风电系统正常工作。
[0006]本发明的有益效益是:通过控制装置给风机叶片提供抗弯曲控制力，减小叶片弯曲变形和振动响应，同时也将减小叶片根部安装法兰、紧固螺栓等位置的应力强度与变形，改善风机叶片的振动疲劳现象，实现了海上风电系统的抗台风能力。本发明不影响风电系统变桨和顺桨工作，系统设计、生产与安装使用基本不产生新的环境问题，而且实施成本低、安装拆卸速度快、需要的设备少。
【附图说明】
[0007]图1是抗台风控制系统结构安装示意图。
[0008]图2是控制装置局部安装示意图。
[0009]图3是海上风电抗台风控制系统工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合附图和具体实施案例，对本发明海上风电抗台风控制系统的结构组成和控制原理进行详细阐述。
[0011]如图1所示，安装有抗台风控制系统的风力发电机结构包括轮毂1、叶片2和抗台风控制装置，抗台风控制装置主要由基体部件套筒3和控制力供给部件缆绳4组成。所有风机叶片2上都安装有套筒3，套筒3在叶片2上的安装位置为距叶尖二分之一叶长处。各相邻叶片2的套筒3通过控制力缆绳4相连，本发明通过控制力缆绳4将三个风机叶片2都连接起来，这样大大提高了风机叶片的抗弯曲抗振动等性能，也保证了海上风电抗台风系统工作的稳定性。
[0012]如图2所示，套筒2由上下两个夹片组成，通过夹片边缘上的螺栓组件3将上下夹片连接，使套筒2固定安装在叶片I上。控制力缆绳4与套筒2夹片中部紧密连接，且缆绳4两端分别连接到相邻叶片I的套筒2上，这样风机所有叶片I都通过控制力缆绳4相连。当较大的风压载荷作用在风机叶片I的表面时，控制力缆绳4可以给叶片I提供附加抗弯曲控制力。
[0013]海上风电抗台风控制系统工作流程如图3所示，传统风机机组受到台风风载荷时，由于强风力破坏以及湍流作用，叶片可能产生结构破坏或振动疲劳，最终导致叶片损坏或断裂。而在台风袭击时，海上风电抗台风控制系统能给风机叶片提供抗弯曲控制力，提高风机的抗弯刚度等性能，进而改善在极端风载荷下叶片的弯曲大变形情况，并能减小风机叶片与机轴连接区域的应力强度，减少叶片断裂的可能。同时，由于抗弯曲控制力的存在和风机叶片结构刚度的提高，风机叶片的结构振动响应也将有所下降，因此控制系统也将改善湍流作用导致的振动疲劳现象。在风载荷处于风机可正常工作范围时，控制力缆绳可以在风机叶片变桨、顺桨过程中随叶片相应转动，保证风机正常的风电转换工作。本发明不影响风电系统的变桨顺桨工作，从台风破坏机理出发设计抗台风控制装置，提高了台风载荷下风机的抗台风性能，实现了海上风电抗台风控制。
【主权项】
1.一种海上风电抗台风控制系统，包括控制装置结构，其特征在于:抗台风控制系统结构主要由基体部件套筒和控制力供给部件缆绳组成。
2.根据权利要求1所述的海上风电抗台风控制系统，其特征在于:在所有风机叶片上均安装抗台风控制装置，控制装置借助套筒结构安装在叶片上，安装位置距离叶尖三分之一叶长。
3.根据权利要求1所述的海上风电抗台风控制系统，其特征在于:套筒由上下两个夹片组成，通过夹片边缘上的螺栓组件将套筒上下夹片连接，以保证套筒固定在叶片上。
4.根据权利要求1所述的海上风电抗台风控制系统，其特征在于:控制力缆绳端部与套筒夹片中部相连，且缆绳两端分别连接到相邻叶片的套筒上，以保证风机叶片附加控制力的供给。
5.根据权利要求1所述的海上风电抗台风控制系统，其特征在于:通过控制装置给风机叶片提供抗弯曲控制力，以提高叶片的抗弯曲及抗振动性能，减小台风工况下风机叶片的应力强度和弯曲、振动变形。
6.根据权利要求1所述的海上风电抗台风控制系统，其特征在于:控制力缆绳可以在风机叶片变桨和顺桨过程中随叶片相应地转动，安装本控制系统不影响风电系统的变桨及顺桨停车等工作。
【专利摘要】本发明涉及一种风力发电抗台风控制系统。一种海上风电抗台风控制系统主要由基体部件套筒和控制力供给部件缆绳组成。控制系统的套筒安装在风机叶片距叶尖三分之一叶长位置处。套筒分为上下两个夹片，通过夹片边缘上的螺栓组件将套简上下夹片连接，以保证套筒固定在叶片上。控制力缆绳端部与套筒夹片中部相连，且缆绳两端分别连接到相邻叶片的套筒上，以保证控制力的供给。该控制系统不影响风电系统的变桨及顺桨停车工作，通过控制装置给风机叶片提供抗弯曲控制力，在强风力载荷工况下能减小叶片弯曲变形和振动响应，有效减小叶片根部等区域的应力强度，实现海上抗台风控制。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN104612896
【申请号】CN201410804839
【发明人】王敏庆, 盛美萍, 吴晴晴, 韩飞, 张安付
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月12日