专利名称：一种抗强风型风力发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗强风型风力发电机组，特别是沿海地区经常受到台风侵袭的风力发电机组。
背景技术：
世界各国的沿海地区大多风能资源丰富，但土地资源稀缺，沿海的高山和海岛通常交通条件不便，并且地形地貌不规整，不可能在陆地成片地建设风电场，这给机组的安装、使用、维护带来很大的困难，也对机组的可靠性提出了较高的要求。在这样的地区建立风电场要求机组重量不能太重，叶片的长度不能太长，否则机组将无法安装。此外在每年的夏季这些地区均会受到台风的袭击，台风中机组都会遭到不同程度的破坏。因此，对于在这一地区使用的包括海上风机在内的机组，必须满足一些特殊的要求，除能适应盐雾和高温、高湿环境外，在某些地区比如我国的东南沿海地区还要求能抵御强台风。风力发电机组中最常使用的是水平轴风力机，这种风机随风轮与塔筒相对位置的不同而有上风向与下风向之分。风轮在塔筒的前面迎风旋转，称为上风向风力机。风轮安装在塔筒的下风位置的，则称为下风向风力机。上风向风力机必须有某种调向装置来保持风轮迎风，这种被称为偏航系统的调向装置结构复杂，运行可靠性也易受外部条件的影响。特别是在强风的工况下，通常此时电网已经停电，若要求偏航系统始终保证风轮迎风，其难度是非常大的，而一旦偏航系统停止工作，随风向转动的机舱极有可能造成扭缆等故障。下风向风力机能够自动对准风向，在台风到来时，可防止风力发电机组机舱侧面正对强风，从而减小强风施加给机舱的倾覆力矩；但在自然偏航的情况下，若风向变化过于剧烈也会产生较大的陀螺力矩，对机组造成危害。法国在先申请FR2916785A1 ((Large size wind turbine setting down andraising device, has leg supporting tower of wind turbine at level of separatorwhen tower is horizontal and blades of nacelle are on ground and protected〉〉(大型风轮机下降和提升装置，当塔筒处于水平和机舱的叶片位于地面受保护时由支撑腿支撑风轮机的塔筒位于水平)公开了一种风力发电机组，其技术方案是在台风前将风力发电机组放倒，但这仅仅适用于小功率的风力发电机组，同时这种方法操作起来非常麻烦。专利号为CN02816941.7的中国在先申请《逆风型风力涡轮机及其操作方法》，其技术方案是在正常情况下风力发电机为上风向工作，而在遇到台风时，偏航系统自动将风轮转到下风方向，此后偏航系统采用自然偏航方式，这种方式可降低风轮上风方向的负载，但在自然偏航时，极有可能发生电缆扭结的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种抗强风型风力发电机组，提高机组在强风工况下的自适应能力。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种抗强风型风力发电机组，具有塔筒、位于塔筒顶部的机舱、位于机舱前端的风轮，所述风轮具有分段式叶片，所述叶片具有可拆卸的尖部，所述风轮带动的发电机输出的电能经整流装置及斩波装置转换为高压直流电，输出高压直流电的两根直流电缆与电刷电连接，两条环形导电轨安装在塔筒的外壁上，沿两条环形导电轨圆周交错分布的两组电刷在环形导电轨的钢带表面接触并滑行并将高压直流电传送到环形导电轨上，两根输电电缆分别与两条环形导电轨电连接。进一步地，所述风力发电机组在台风到来前所述叶片的尖部被拆卸，所述塔筒上部由拉索拉紧固定在地锚上，所述风力发电机组在台风到来后采用下风向自然偏航方式。当台风过后可解除拉索，并重新安装叶片的尖部，风力发电机组重新开始正常的工作。进一步地，所述风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用与安全制动部件不同的制动部件。当失去液压后减速制动依然能有效提供必要的阻尼，使设备处于安全状态。进一步地，两条环形导电轨的外侧安装有防护罩。进一步地，所述风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用碟簧装置。本发明的有益效果是:本发明使用分段式叶片，叶片的尖部可拆卸，在台风到来之前将叶片尖部拆除，并将分段式叶片的分段处的端口密封，还可用多根拉索将塔筒上部紧固在地锚上。风轮带动的发电机输出的电能经整流装置及斩波装置转换为高压直流电，输出高压直流电的直流电缆只需2根，两根直流电缆与电刷电连接，电刷与环形导电轨滑动接触，并通过输电电缆传输到变电站，经过变流后的电能输送给电网，提高了机组在强风工况下的自适应能力。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明的叶片的尖部拆卸后的结构示意图；图2是本发明中电刷与环形导电轨接触的结构示意图；图3是本发明中电刷与环形导电轨接出的局部放大示意图；图4是本发明的电能传输原理图；其中:1.风轮、2.机舱、3.塔筒、4.地锚、5.拉索、6.电刷、7.环形导电轨、8.防护
罩、9.整流装置，10.斩波装置。
具体实施例方式现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图1图2图3图4所示，一种抗强风型风力发电机组，主要应用于可能遭受到台风袭击的沿海、海岛的风电场。风力发电机组具有塔筒3、位于塔筒3顶部的机舱2、位于机舱2前端的风轮1，风轮I具有分段式叶片，叶片具有可拆卸的尖部，风轮I带动的发电机输出的电能经整流装置9及斩波装置10转换为高压直流电，输出高压直流电的两根直流电缆与电刷6电连接，两条环形导电轨7安装在塔筒3的外壁上，沿两条环形导电轨7圆周交错分布的两组电刷6在环形导电轨7的钢带表面接触并滑行并将高压直流电传送到环形导电轨7上，两根输电电缆分别与两条环形导电轨7电连接。两条环形导电轨7的外侧安装有防护罩8。两条环形导电轨7安装在塔筒3的外壁上，沿环形导电轨7圆周交错分布的两组电刷6在环形导电轨7的钢带表面上接触并滑行，将高压直流电传送到环形导电轨7上，两根输电电缆分别与两条环形导电轨7电连接，两根输电电缆将电能传输到变电站，在变电站内高压直流电被转换成符合电网要求的交流电。风力发电机组在台风到来前叶片的尖部被拆卸，塔筒3上部由拉索5拉紧固定在地锚4上，风力发电机组在台风到来后采用下风向自然偏航方式。在台风到来之前将风轮上所有叶片的尖部拆除，并将分段式叶片分段处的端口密封，由于叶片的尖部已经被拆除，使风轮的扫掠面积大为减小。同时，叶片尖部拆除后还可用多根拉索将塔筒上部紧固在地锚上；在台风到来后，风力发电机组优选采用下风向自然偏航方式。当台风过后可解除拉索，并重新安装叶片的尖部，风力发电机组重新开始正常的工作。风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用与安全制动部件不同的制动部件。风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用碟簧装置。当失去液压后减速制动依然能有效提供必要的阻尼，使设备处于安全状态。本发明使用分段式叶片，叶片的尖部可拆卸，在台风到来之前将叶片尖部拆除，并将分段式叶片的分段处的端口密封，还可用多根拉索将塔筒上部紧固在地锚上。风轮带动的发电机输出的电能经整流装置9及斩波装置10转换为高压直流电，输出高压直流电的直流电缆只需2根，两根直流电缆与电刷6电连接，电刷6与环形导电轨7滑动接触，并通过输电电缆传输到变电站，经过变流后的电能输送给电网。在必要时如台风到来后风力发电机组可采用下风向自然偏航方式，在自然偏航时采用偏航制动器进行制动，以防止机舱旋转或摆动的速度过大。本发明(I)由于采用了分段式叶片，非常适合于交通和安装条件受限时的运输和安装，特别是在可能遭受到台风袭击前将其拆下，从而减少强风对风轮的破坏和对塔筒施加的倾覆力矩，可提高风力发电机组在强风下生存的能力；同时在叶片的尖部卸下后，还可以用多根拉索固定在塔筒上部并使之与地锚固定，从而进一步地加强了风力发电机组抵抗强风的能力。(2)由于采用直流高压供电，直流电缆只需2根，而常规采用的三相交流电输电电缆则需要3根，且直流输电没有集肤效应，电缆的截面积相对要小一些，从而可降低输电系统的建设成本；并使电刷与环形导电轨电接触的输电方式更宜于实现，而这种输电方式可以不使用解缆装置。(3)由于采用电刷与环形导电轨电接触输电方式从而不需要解缆，省去了解缆的检测和控制过程，更为重要的是使机舱在自然偏航状态下可自由旋转，不会因偏航系统的故障而导致机舱侧壁正对强风，可提高风力发电机组在强风工况下的自适应能力。(4)由于在自然偏航时采用的减速制动部件和安全制动部件分别使用不同制动部件的偏航制动器对偏航轴承进行制动，可减小机舱旋转或摆动的速度，从而防止由此产生的陀螺力矩超出额定范围。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种抗强风型风力发电机组，其特征在于:具有塔筒(3)、位于塔筒(3)顶部的机舱(2)、位于机舱(2)前端的风轮(1)，所述风轮(I)具有分段式叶片，所述叶片具有可拆卸的尖部，所述风轮(I)带动的发电机输出的电能经整流装置(9)及斩波装置(10)转换为高压直流电，输出高压直流电的两根直流电缆与电刷(6 )电连接，两条环形导电轨(7 )安装在塔筒(3)的外壁上，沿两条环形导电轨(7)圆周交错分布的两组电刷(6)在环形导电轨(7)的钢带表面接触并滑行并将高压直流电传送到环形导电轨(7)上，两根输电电缆分别与两条环形导电轨(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种抗强风型风力发电机组，其特征在于:所述风力发电机组在台风到来前所述叶片的尖部被拆卸，所述塔筒(3)上部由拉索(5)拉紧固定在地锚(4)上，所述风力发电机组在台风到来后采用下风向自然偏航方式。
3.根据权利要求1所述的一种抗强风型风力发电机组，其特征在于:所述风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用与安全制动部件不同的制动部件。
4.根据权利要求1所述的一种抗强风型风力发电机组，其特征在于:两条环形导电轨(7)的外侧安装有防护罩(8)。
5.根据权利要求3所述的一种抗强风型风力发电机组，其特征在于:所述风力发电机组的偏航制动器中的减速制动部件采用碟簧装置。
全文摘要
本发明涉及一种抗强风型风力发电机组，具有塔筒、位于塔筒顶部的机舱、位于机舱前端的风轮，风轮具有分段式叶片，叶片具有可拆卸的尖部，风轮带动的发电机输出的电能经整流装置及斩波装置转换为高压直流电，输出高压直流电的两根直流电缆与电刷电连接，两条环形导电轨安装在塔筒的外壁上，沿两条环形导电轨圆周交错分布的两组电刷在环形导电轨的钢带表面接触并滑行并将高压直流电传送到环形导电轨上，两根输电电缆分别与两条环形导电轨电连接。本发明使用分段式叶片，叶片的尖部可拆卸，在台风到来之前将叶片尖部拆除，输出高压直流电的直流电缆只需2根，提高了机组在强风工况下的自适应能力。
文档编号F03D11/04GK103147923SQ201310082180
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者查俊, 相海军, 周鹏, 郭廷福, 郭立权 申请人:江苏新誉重工科技有限公司, 新誉集团有限公司