本发明涉及海上风力发电机技术领域，特别是涉及一种实现自平衡的海上风力发电基础及风力发电机组。
背景技术：
随着科学技术日新月异的发展，以及国家不断倡导新能源、新技术的发展与应用，许多无污染、底能耗、使用成本低的能源被逐渐广泛应用，例如风能。目前，使用风能最多的为风力发电机，其中又以海上风力发电机最为广泛。然而，由于海洋恶略、复杂的使用环境，导致海上风力发电机遭受着洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响，导致承受的扭转载荷过大，首摇运动过于剧烈，如此会极有可能导致海上风力发电机发生倾覆，影响海上风力发电机的可靠、安全与正常使用，从而造成巨大的经济损失。现有的海上风力发电机大都采用缆索与海床连接，通过该种刚性连接防护结构来实现防止倾覆的目的，然后缆索通常采用金属材质，在受到复杂的、恶略的海洋环境中长时间的侵蚀，极有可能造成腐蚀损坏或疲劳断裂，同时海上风力发电机及缆索承受的扭转载荷大，首摇运动剧烈，工作可靠性低；安装缆索的施工难度大，前期投资成本高。
技术实现要素：
基于此，本发明有必要提供一种实现自平衡的海上风力发电基础及风力发电机组，能够在避免使用缆索的前提下自适应调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
其技术方案如下：
一种实现自平衡的海上风力发电基础，包括：
浮式平台，所述浮式平台的外周壁上沿周向设有间隔设置的至少三个连接耳，且所述浮式平台开设有进水通道，所述进水通道的进水口位于海平面以下；
光电转换装置，所述光电转换装置设置于所述浮式平台上；
供水软管，所述供水软管的一端与所述进水通道的出水口接通；
控制装置，所述控制装置设置于所述浮式平台上、并与所述光电转换装置电性连接；及
自平衡机构，所述自平衡机构包括与所述连接耳一一对应地至少三个自平衡组件，所述自平衡组件包括浮动体、水流驱动件和设有水射流通道的平衡臂，所述水射流通道的进水口与所述供水软管的另一端接通，所述平衡臂包括连接端和漂浮端，所述连接端与所述连接耳连接，所述浮动体设置于所述漂浮端上、所述浮动体用以使所述漂浮端漂浮于海平面上，所述水流驱动件连通于所述水射流通道内、并与所述控制装置电性连接。
在应用上述实现自平衡的海上风力发电基础于风力发电机时，首先光电转换装置可将阳光持续不断地转换为控制装置等需要使用的电能，节能环保；此外，通过将至少三个平衡臂以连接端一一对应地连接到浮式平台的连接耳，之后通过浮动体将平衡臂的漂浮端漂浮于海平面上，紧接着水流驱动件会源源不断地通过进水通道抽入海水，之后通过供水软管传输给水射流通道将海水以高速射出而冲刷海平面，如此使得平衡臂能够获得由冲刷力产生的反作用力而对风机基础形成侧向支撑，进而使发生倾斜的风机基础实现自动姿态矫正，因而能够在避免使用缆索的前提下自适应调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
下面对本申请的技术方案作进一步地说明：
在其中一个实施例中，所述自平衡组件还包括均与所述控制装置电性连接的至少两个电控阀门，所述水射流通道包括至少两个水射流分管，所述电控阀门一一对应地可启闭设置于所述水射流分管内。如此，能够通过电控阀门控制单个水射流分管的启闭，进而灵活调节各个平衡臂对风机基础施加的由冲刷力而产生的反向支撑作用力的大小，使得风机基础能够根据不同恶略环境导致不同倾斜姿态下，都能够可靠调整至平衡状态，确保不会发生倾覆。
在其中一个实施例中，所述水射流分管的出水口设置有扩水筒，所述扩水筒的截面尺寸沿所述水射流分管的进水口至出水口方向呈线性递增的趋势。如此能够大大增加从水射流分管内喷射处的海水与水平面的冲刷面积大小，进而提升由冲刷力而产生的反作用支撑力的大小，确保对风机基础形成足够大的支撑力，保证风机基础的工作安全、可靠。
在其中一个实施例中，所述自平衡组件还包括水压传感器，所述水压传感器设置于所述漂浮端上并与所述控制装置通信连接。如此通过水压传感器对漂浮端浸入海平面以下不同深度而产生不同水压进行实时检测，使得倾斜较为严重的一侧(水压传感器检测到的水压数值较大)的水流驱动件适当提高驱动功率，从而提高对应水射流通道内喷射出的水流流量，进而提供更大的支撑力以矫正该侧倾斜姿态，使得风机基础具备应对不同恶略海洋环境以及倾斜姿态下的自适应防护能力与准确性。
在其中一个实施例中，还包括换位机构，所述浮式平台还设有安装台、及与所述连接耳一一对应连接地至少三个滑动座，所述换位机构包括设置于所述安装台上并与所述控制装置电性连接的换位驱动件、与所述换位驱动件的输出轴驱动连接的可选传动组件、及均与所述可选传动组件驱动连接的至少三个换位臂，所述浮式平台的外周壁上沿周向还开设有至少三个滑动通槽，所述换位臂一一对应地穿过所述滑动通槽、并与所述滑动座一一对应连接。如此，使得当海洋环境中的风、洋流等侵袭风机基础导致其往某一侧倾斜特别严重，且该侧的平衡臂的水射流提供的支撑力仍不足以矫正倾斜姿态时，此时控制装置会驱控换位驱动件动作，进而驱动可选传动组件和至少三个换位臂单独或共同移动，使得换位臂带动滑动座移动，最终驱动其它平衡臂向支撑力不足的一侧移动靠拢，如此通过将两个或以上的平衡臂的水射流提供的支撑力进行叠加汇聚，进而消除由于支撑力不足而无法矫正倾斜姿态的问题，进一步提升风机基础的自平衡能力。
在其中一个实施例中，所述浮式平台位于所述滑动通槽的两侧还设置有导向滑槽，所述滑动座设有间隔且相对设置的至少两个减磨滚动体，所述减磨滚动体一一对应地可滚动设置于所述导向滑槽内。如此，通过减磨滚动体与导向滑槽滚动配合，不仅能够对换位臂进行支撑固定，减小所受负载，避免平衡臂重量过大导致换位臂发生折断，同时还能减轻换位臂和平衡臂转动时的摩擦阻力，使得不同平衡臂之间的换位移动更加平稳、顺滑。
在其中一个实施例中，所述可选传动组件包括设置于所述安装台上并与所述控制装置电性连接的调节气缸、与所述调节气缸的活塞杆连接的调节杆、及沿所述调节杆的延伸方向间隔设置的至少三个传动盘，所述传动盘与所述换位臂一一对应连接；其中，至少三个所述传动盘的任意一个或以上可与所述换位驱动件驱动配合。如此能够灵活调配平衡臂移动的个数，从而对用于风机基础实现自平衡的支撑力进行有效分散和聚合，以提高风机基础的自平衡性能以及应对复杂恶略的海洋环境的能力。
在其中一个实施例中，还包括至少三个防撞立柱，至少三个所述滑动座均设有第一安装侧端，所述防撞立柱一一对应地设置于所述第一安装侧端。如此能够避免相邻两个平衡臂移动过近而发生硬对硬的刚性碰撞，避免出现撞击损伤，影响设计使用寿命。
本发明还提供一种风力发电机组，其包括风力机和如上所述的实现自平衡的海上风力发电基础，所述风力机设置于所述实现自平衡的海上风力发电基础上。
上述风力发电机组将风力机安装在实现自平衡的海上风力发电基础上，首先光电转换装置可将阳光持续不断地转换为控制装置等需要使用的电能，节能环保；此外，通过将至少三个平衡臂以连接端一一对应地连接到浮式平台的连接耳，之后通过浮动体将平衡臂的漂浮端漂浮于海平面上，紧接着水流驱动件会源源不断地通过进水通道抽入海水，之后通过供水软管传输给水射流通道将海水以高速射出而冲刷海平面，如此使得平衡臂能够获得由冲刷力产生的反作用力而对风机基础形成侧向支撑，进而使发生倾斜的风机基础实现自动姿态矫正，因而能够在避免使用缆索的前提下自适应调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
附图说明
图1为本发明实施例所述的实现自平衡的海上风力发电基础的结构示意图。
附图标记说明：
100、浮式平台，110、连接耳，200、光电转换装置，300、供水软管，400、控制装置，500、自平衡组件，510、浮动体，520、平衡臂，521、连接端，522、漂浮端，523、扩水筒，600、水压传感器，700、换位机构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1所示，为本发明展示的一种实施例的实现自平衡的海上风力发电基础，包括：浮式平台100，光电转换装置200，供水软管300，控制装置400及自平衡机构；
其中，浮式平台100为海上风力发电基础的主体部分，用于提供漂浮力使得平台整体及其他安装部件漂浮于海面上，具体到本优选的实施方式中，浮式平台100为圆柱筒体，其内部设有浮箱，用以提供悬浮力。所述浮式平台100的外周壁上沿周向设有间隔设置的至少三个连接耳110，优选地连接耳110为与圆柱筒体一体成型，因而具备更高的连接强度，且所述浮式平台100开设有进水通道，所述进水通道的进水口位于海平面以下。
所述光电转换装置200设置于所述浮式平台100上；具体的，光电转换装置200可选是硅光转换模组、太阳能电池模组等，能够将太阳光高效转化为电能并储存起来，以供给其它部件的用电需要，符合海上远离陆地而不便找到电源的特殊应用环境。
此外，所述供水软管300的一端与所述进水通道的出水口接通；所述控制装置400设置于所述浮式平台100上、并与所述光电转换装置200电性连接；所述自平衡机构包括与所述连接耳110一一对应地至少三个自平衡组件500，所述自平衡组件500包括浮动体510、水流驱动件和设有水射流通道的平衡臂520，所述水射流通道的进水口与所述供水软管300的另一端接通，所述平衡臂520包括连接端521和漂浮端522，所述连接端521与所述连接耳110连接，所述浮动体510设置于所述漂浮端522上、所述浮动体510用以使所述漂浮端522漂浮于海平面上，所述水流驱动件连通于所述水射流通道内、并与所述控制装置400电性连接。
在应用上述实现自平衡的海上风力发电基础于风力发电机时，首先光电转换装置200可将阳光持续不断地转换为控制装置400等需要使用的电能，节能环保；此外，通过将至少三个平衡臂520以连接端521一一对应地连接到浮式平台100的连接耳110，之后通过浮动体510将平衡臂520的漂浮端522漂浮于海平面上，紧接着水流驱动件会源源不断地通过进水通道抽入海水，之后通过供水软管300传输给水射流通道将海水以高速射出而冲刷海平面，如此使得平衡臂520能够获得由冲刷力产生的反作用力而对风机基础形成侧向支撑，进而使发生倾斜的风机基础实现自动姿态矫正，因而能够在避免使用缆索的前提下自适应调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
在一个实施例中，所述自平衡组件500还包括均与所述控制装置400电性连接的至少两个电控阀门，所述水射流通道包括至少两个水射流分管，所述电控阀门一一对应地可启闭设置于所述水射流分管内。如此，能够通过电控阀门控制单个水射流分管的启闭，进而灵活调节各个平衡臂520对风机基础施加的由冲刷力而产生的反向支撑作用力的大小，使得风机基础能够根据不同恶略环境导致不同倾斜姿态下，都能够可靠调整至平衡状态，确保不会发生倾覆。不难获知的是，为了进一步精确调冲击海平面的控水射流大小，从而改变对应平衡臂520的支撑力大小，水射流分管的数量可尽可能多，如此可进一步提高能源利用效率。
请继续参阅图1，进一步地，所述水射流分管的出水口设置有扩水筒523，所述扩水筒523的截面尺寸沿所述水射流分管的进水口至出水口方向呈线性递增的趋势。如此能够大大增加从水射流分管内喷射处的海水与水平面的冲刷面积大小，进而提升由冲刷力而产生的反作用支撑力的大小，确保对风机基础形成足够大的支撑力，保证风机基础的工作安全、可靠。
此外，所述自平衡组件500还包括水压传感器600，所述水压传感器600设置于所述漂浮端522上并与所述控制装置400通信连接。如此通过水压传感器600对漂浮端522浸入海平面以下不同深度而产生不同水压进行实时检测，使得倾斜较为严重的一侧(水压传感器600检测到的水压数值较大)的水流驱动件适当提高驱动功率，从而提高对应水射流通道内喷射出的水流流量，进而提供更大的支撑力以矫正该侧倾斜姿态，使得风机基础具备应对不同恶略海洋环境以及倾斜姿态下的自适应防护能力与准确性。
在上述实施例的基础上，还包括换位机构700，所述浮式平台100还设有安装台、及与所述连接耳110一一对应连接地至少三个滑动座，所述换位机构700包括设置于所述安装台上并与所述控制装置400电性连接的换位驱动件、与所述换位驱动件的输出轴驱动连接的可选传动组件、及均与所述可选传动组件驱动连接的至少三个换位臂，所述浮式平台100的外周壁上沿周向还开设有至少三个滑动通槽，所述换位臂一一对应地穿过所述滑动通槽、并与所述滑动座一一对应连接。如此，使得当海洋环境中的风、洋流等侵袭风机基础导致其往某一侧倾斜特别严重，且该侧的平衡臂520的水射流提供的支撑力仍不足以矫正倾斜姿态时，此时控制装置400会驱控换位驱动件动作，进而驱动可选传动组件和至少三个换位臂单独或共同移动，使得换位臂带动滑动座移动，最终驱动其它平衡臂520向支撑力不足的一侧移动靠拢，如此通过将两个或以上的平衡臂520的水射流提供的支撑力进行叠加汇聚，进而消除由于支撑力不足而无法矫正倾斜姿态的问题，进一步提升风机基础的自平衡能力。
进一步地，所述浮式平台100位于所述滑动通槽的两侧还设置有导向滑槽，所述滑动座设有间隔且相对设置的至少两个减磨滚动体，所述减磨滚动体一一对应地可滚动设置于所述导向滑槽内。如此，通过减磨滚动体与导向滑槽滚动配合，不仅能够对换位臂进行支撑固定，减小所受负载，避免平衡臂520重量过大导致换位臂发生折断，同时还能减轻换位臂和平衡臂520转动时的摩擦阻力，使得不同平衡臂520之间的换位移动更加平稳、顺滑。
在一个实施例中，所述可选传动组件包括设置于所述安装台上并与所述控制装置400电性连接的调节气缸、与所述调节气缸的活塞杆连接的调节杆、及沿所述调节杆的延伸方向间隔设置的至少三个传动盘，所述传动盘与所述换位臂一一对应连接；其中，至少三个所述传动盘的任意一个或以上可与所述换位驱动件驱动配合。如此能够灵活调配平衡臂520移动的个数，从而对用于风机基础实现自平衡的支撑力进行有效分散和聚合，以提高风机基础的自平衡性能以及应对复杂恶略的海洋环境的能力。可以理解的是，上述可选传动组件的结构及工作原理类似于手动挡汽车的齿轮变速箱结构。
此外，还包括至少三个防撞立柱，至少三个所述滑动座均设有第一安装侧端，所述防撞立柱一一对应地设置于所述第一安装侧端。如此能够避免相邻两个平衡臂520移动过近而发生硬对硬的刚性碰撞，避免出现撞击损伤，影响设计使用寿命。具体的，防撞立柱可选采用弹性材料制作，例如橡胶、弹簧等。
本发明还提供一种风力发电机组，其包括风力机和如上所述的实现自平衡的海上风力发电基础，所述风力机设置于所述实现自平衡的海上风力发电基础上。
上述风力发电机组将风力机安装在实现自平衡的海上风力发电基础上，首先光电转换装置200可将阳光持续不断地转换为控制装置400等需要使用的电能，节能环保；此外，通过将至少三个平衡臂520以连接端521一一对应地连接到浮式平台100的连接耳110，之后通过浮动体510将平衡臂520的漂浮端522漂浮于海平面上，紧接着水流驱动件会源源不断地通过进水通道抽入海水，之后通过供水软管300传输给水射流通道将海水以高速射出而冲刷海平面，如此使得平衡臂520能够获得由冲刷力产生的反作用力而对风机基础形成侧向支撑，进而使发生倾斜的风机基础实现自动姿态矫正，因而能够在避免使用缆索的前提下自适应调整风力发电机的平衡状态，同时减小风力发电机承受的扭转载荷，减轻首摇运动程度，避免在受到洋、流、风、浪等各种极限载荷的冲击和影响时致使风力发电机发生倾覆。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。