技术领域本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置。
背景技术：
风电机组的制动系统主要包括空气动力制动和机械制动两种。按照IEC61400-1标准，气动刹车是风机的第一刹车系统，可将风轮转速降至一个较低值，但无法使风机完全停车。机械制动作为第二刹车系统，是对气动刹车的补充，能够在气动刹车的基础上进一步将叶轮转速降低至零，并保持停车状态。在台风等恶劣天气中，通过偏航控制及顺桨控制，能够极大程度降低风机叶片所受风载，但是当主风向突变时，偏航装置及变桨系统难以迅速反应，导致风机叶片无法调整至新的“顺桨”姿态，致使风机叶片上承受巨大的风载荷，极易引起舱内机械制动设备的过载，造成齿轮箱等设备的损毁，严重时还可导致风机叶片的折断。近期，国内已有研究团队提出解决风机叶片抗台风的新措施，即在风机叶片间安装若干线缆，叶片顺桨后，通过控制系统对线缆施加控制力，并作用至风机叶片，以此增强叶片根部强度，达到有效抵御台风的目的。这一措施将三根风机叶片连为一体，能够提高风机叶片的整体强度，但是对于刹车控制系统的要求较高，当台风主风向突变时，风机叶片在风载作用下会驱使叶轮转动，若风载较大，机械制动系统所受载荷会进一步放大，存在损毁失效的风险。
技术实现要素：
本发明的目的在于降低风机叶片及机械制动系统在台风等恶劣天气中被损毁的风险。本发明充分利用风机的机械制动系统，提出了一中成本较低、便于实施的机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置，用于保障风机设备的安全运行。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置，主要有两套单接头连接装置以及一条钢缆组成。在特定的两根风机叶片上分别安装两套单接头连接装置，两套单接头连接装置之间通过钢缆连接。台风来临之际，在风机叶片完成常规顺桨操作，即气动刹车结束后，进一步通过机械制动系统调整第三根叶片与地面水平，之后机械制动系统保持制动状态。当风向突变时，由于第三根风机叶片与地面水平，因此风向改变对于该叶片的影响较小；装有单接头连接装置的2根风机叶片受风向改变的影响，会承受一定风载荷，此时钢缆连接装置可为这两根风机叶片提供自适应的张紧力，提高风机叶片的强度；此外，由于装有单接头连接装置的2根叶片关于第三根风机叶片近似为轴对称关系，因此受力基本平衡，可极大程度缓解机械制动系统承载过高的情况，保障风机叶片及机械制动系统的安全。本发明的特征还在于，单接头连接装置主要由上套筒、下套筒组成，上套筒在风机叶片的叶盆侧进行安装，下套筒在风机叶片的叶背侧进行安装。结构形式简单，且便于加工及装卸操作。本发明的特征还在于，在一套单接头连接装置的上套筒外侧中央区域均布置钢缆接头，在另一套单接头连接装置下套筒外侧中央区域布置钢缆接头。本发明的特征还在于，单接头连接装置采用不锈钢材质，外侧喷刷防锈漆，降低日常使用中雨水侵蚀作用的影响，保证连接装置的可靠性。本发明的特征还在于，单接头连接装置的上、下套筒在叶片前缘及后缘处通过螺栓连接，连接方式便于装卸，可提高装置的重复使用率。本发明的特征还在于，上、下套筒在叶片前缘以及叶片后缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列均布的布局类型，使各连接螺栓在正常工作时受力均匀。本发明的特征还在于，连接装置内表面的轮廓与风机叶片对应区域的轮廓等距，距离为50mm，在上、下套筒内侧敷设橡胶层，橡胶层厚度为50mm，用于保护风机叶片与之接触的表面，并起到摩擦增阻的作用。本发明的特征还在于，所有连接装置靠近叶根一侧与风机叶片宽度最大处对齐，连接装置靠近叶尖一侧距离风机叶片宽度最大处为叶长的5％。正常工作时，连接装置将受到钢缆在叶根方向上的作用力分量，可实现所有连接装置的自锁功能，进一步增强所有连接装置与叶片连接的稳定性。本发明的特征还在于，钢缆在各连接装置之间的有效连接长度为叶片最大截面到叶根距离的倍。本发明的有益效果是：充分利用机械制动系统调整叶片姿态，使风向变化时风机叶片所受风载大大降低，降低机械制动设备损毁的风险，并改善叶片在风载作用下的应力分布情况，提高风机叶片的整体强度。实施成本低，增装的设备不影响风电系统变桨和顺桨过程。附图说明图1是机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置的示意图。图2是机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置的局部示意图。图3是机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置的极端工作模式示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施案例，对本发明的机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置的实施方式进行详细阐述。如图1所示，机械制动状态下的风机叶片钢缆连接装置主要由单接头连接装置1、单接头连接装置3以及钢缆2组成。风机叶片6上的连接装置1、风机叶片4上的连接装置3通过钢缆2连为一体。单接头连接装置1、3靠近叶根一侧与风机叶片宽度最大处对齐，靠近叶尖一侧距离风机叶片宽度最大处为叶长的5％。正常工作时，连接装置将受到钢缆2在叶根方向上的作用力分量，可实现所有连接装置的自锁功能，进一步增强所有连接装置与叶片连接的稳定性。钢缆在各连接装置之间的有效连接长度为叶片最大截面到叶根距离的倍。如图2所示，单接头连接装置3主要由上套筒7、下套筒8组成，其中上套筒7在风机叶片4的叶盆侧进行安装，下套筒8在风机叶片4的叶背侧进行安装。套筒内侧敷设橡胶层9，橡胶层厚度为50mm，用于保护风机叶片与之接触的表面，并起到摩擦增阻的作用。上套筒7与下套筒8在叶片前缘处通过单列布局型式的螺栓11连接，上套筒7与下套筒8在叶片后缘处通过单列布局型式的螺栓10连接。在下套筒8外侧中央区域均布置钢缆接头12，用于与钢缆2连接。所有连接装置外侧喷刷防锈漆，降低日常使用中雨水侵蚀作用的影响，保证连接装置的可靠性。台风来临之际，根据预报的台风主风向，通过偏航装置调整叶轮正对台风主风向；通过气动刹车系统降低叶轮转速的同时，所有风机叶片完成顺桨过程；通过机械制动系统进一步调整风机叶片5与地面水平，然后机械制动系统保持制动状态。在台风主风向突然偏转角度90°的极端情况下，如图3所示，已完成顺桨操作的风机叶片将以最大的迎风面积承受风载，此时，由于风机叶片5与地面水平，因此其受到台风风向突变的影响较小，风机叶片4与风机叶片6仍会受到风载作用。由于风机叶片4与风机叶片6关于风机叶片3所处平面近似对称，因此风机叶片4与风机叶片6所受风力载荷大小基本相同，三根风机叶片整体受力基本平衡，有效降低了机械制动系统的承载。此外，钢缆2可以为风机叶片4与风机叶片6提供自适应的张紧力，进而改变台风作用下风机叶片4与风机叶片6上的应力分布情况，改善叶片根部可能出现的应力集中现象，提高了风机设备的可靠性。