风力发电机应对强风的辅助系统及方法.pdf

本发明公开了一种风力发电机应对强风的辅助系统及方法，风力发电机应对强风的辅助系统中，风力发电机包括轮毂、多块叶片和制动器，叶片与轮毂相连，制动器用于使叶片变桨或轮毂减速，该系统包括用于使叶片断裂的捣毁装置、用于测量叶片上应力情况的应力传感器和控制器，捣毁装置、应力传感器都设置在风力发电机叶片上并分别与控制器电性连接或电讯联接，控制器通过与风力发电机的控制系统电性连接获取轮毂运转信息、制动器信息及风速信息，控制器上设有报警器。它能使风力发电机在面对强风时具有更灵活的应对方式，也能提升风力发电机应对强风的能力并提升安全系数。

权利要求书
1.  一种风力发电机应对强风的辅助系统，其中风力发电机包括轮毂、多块 叶片和制动器，叶片与轮毂相连，制动器用于使叶片变桨或轮毂减速，其特征 在于，该系统包括用于使叶片断裂的捣毁装置、用于测量叶片上应力情况的应 力传感器和控制器，捣毁装置、应力传感器都设置在风力发电机叶片上并分别 与控制器电性连接或电讯联接，控制器通过与风力发电机的控制系统电性连接 获取轮毂运转信息、制动器信息及风速信息，控制器上设有报警器。

2.  根据权利要求1所述的风力发电机应对强风的辅助系统，其特征在于， 所述叶片数量为两至三块，每块叶片上都包括多个用于设置所述捣毁装置的预 设位置。

3.  根据权利要求2所述的风力发电机应对强风的辅助系统，其特征在于， 所述预设位置的设置范围为在所述叶片上距离所述轮毂的1/10处至最远的末 端。

4.  根据权利要求2所述的风力发电机应对强风的辅助系统，其特征在于， 所述预设位置为所述叶片上的横截面较小处。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的风力发电机应对强风的辅助系统， 其特征在于，所述控制器上还设有警示灯和用于显示信息的显示器，警示灯与 所述报警器相对应。

6.  一种用于风力发电机应对强风的方法，其特征在于，包括如下步骤：
应力传感器获取风力发电机叶片上的应力信息并传送给控制器，风力发电 机的控制系统将风力发电机上的轮毂运转信息、制动器信息及风速信息传送给 控制器；
控制器将获取的轮毂运转信息与内部预设的轮毂转速及载荷的预警值进行 对比、将获取的制动器信息进行分析并判断其运行是否失灵、将获取的风速信 息与内部预设的风速的预警值进行对比，将获取的应力信息与内部预设的叶片 载荷的预警值进行对比；
若轮毂运转信息显示轮毂转速及载荷达到或超过了其预警值，或者制动器 信息显示制动器失灵，或者风速信息显示风速达到或超过了其预警值，或者应 力信息显示叶片载荷达到或超过了其预警值，控制器都会控制报警器进行报警；
控制器启动捣毁装置；
捣毁装置使叶片在捣毁装置的设置处发生断裂。

7.  根据权利要求6所述的用于风力发电机应对强风的方法，其特征在于， 还包括如下步骤：控制器在获取轮毂运转信息、制动器信息及风速信息、应力 信息时，显示器将轮毂运转信息、制动器信息、风速信息、应力信息显示出来。

8.  根据权利要求6所述的用于风力发电机应对强风的方法，其特征在于， 还包括如下步骤：控制器控制报警器进行报警时，同时也会启动警示灯进行警 示。

说明书风力发电机应对强风的辅助系统及方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机应对强风的辅助系统及方法。
背景技术
目前，在设计风机时，都要保证风机受到的最大风荷载小于风机的设计载 荷/极限载荷，以避免风机在遭遇强风(包括台风、龙卷风等)时被损坏。为保 证风机在强风中的安全，现有风机设计全部采用被动的方式——减少叶片长度 以减小受风面或增强风机结构提升抵抗极限载荷能力，但这些方法都牺牲风电 机组发电量并增加设备和基础结构的投资，并且在应对超设计标准强风时，风 机整体安全性处于失控状态。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种风力发电机应 对强风的辅助系统及方法，它能使风力发电机在面对强风时具有更灵活的应对 方式，也能提升风力发电机应对强风的能力并提升安全系数。
其技术方案如下：
一种风力发电机应对强风的辅助系统，其中风力发电机包括轮毂、多块叶 片和制动器，叶片与轮毂相连，制动器用于使叶片变桨或轮毂减速，其特征在 于，该系统包括用于使叶片断裂的捣毁装置、用于测量叶片上应力情况的应力 传感器和控制器，捣毁装置、应力传感器都设置在风力发电机叶片上并分别与 控制器电性连接或电讯联接，控制器通过与风力发电机的控制系统电性连接获 取轮毂运转信息、制动器信息及风速信息，控制器上设有报警器。
优选的，所述叶片数量为两至三块，每块叶片上都包括多个用于设置所述 捣毁装置的预设位置。
优选的，所述预设位置的范围为在所述叶片上距离所述轮毂的1/10处至最 远的末端。
优选的，所述预设位置为所述叶片上的横截面较小处。
优选的，所述控制器上还设有警示灯和用于显示信息的显示器，警示灯与 所述报警器相对应。
还提供了一种用于风力发电机应对强风的方法，包括如下步骤：应力传感 器获取风力发电机叶片上的应力信息并传送给控制器，风力发电机的控制系统 将风力发电机上的轮毂运转信息、制动器信息传送给控制器；
控制器将获取的轮毂运转信息与内部预设的轮毂转速及载荷的预警值进行 对比、将获取的制动器信息进行分析并判断其运行是否失灵、将获取的风速信 息与内部预设的风速的预警值进行对比，将获取的应力信息与内部预设的叶片 载荷的预警值进行对比；
若轮毂运转信息显示轮毂转速及载荷达到或超过了其预警值，或者制动器 信息显示制动器失灵，或者风速信息显示风速达到或超过了其预警值，或者应 力信息显示叶片载荷达到或超过了其预警值，控制器都会控制报警器进行报警；
控制器启动捣毁装置；
捣毁装置使叶片在捣毁装置的设置处发生断裂。
其中，还包括如下步骤：控制器在获取轮毂运转信息、制动器信息及风速 信息、应力信息时，显示器将轮毂运转信息、制动器信息、风速信息、应力信 息显示出来。控制器控制报警器进行报警时，同时也会启动警示灯进行警示。
下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：
上述风力发电机应对强风的辅助系统及方法，通过控制器与风力发电机的 控制系统联通而获取风力发电机上的轮毂运转信息、制动器信息通过应力传感 器获取风力发电机叶片上的应力信息。若轮毂运转信息显示轮毂转速及载荷达 到或超过了其预警值，或者制动器信息显示制动器失灵，或者风速信息显示风 速达到或超过了其预警值，或者应力信息显示叶片载荷达到或超过了其预警值， 控制器都会控制报警器进行报警，工作人员在听到警报或看到警示灯后，再通 过强风的其他数据情况而决定是否要通过控制器启动捣毁装置。若启动捣毁装 置将叶片捣毁，失去叶片的风力发电机与风的接触面积大大减小，从而极大地 减小了风对风力发电机的作用力，便极大地提升了该风力发电机的安全系数， 待强风过去，更换新的叶片即可。若通过分析发现无需启动捣毁装置，便无需 破坏叶片。从而既能使风力发电机在面对强风时具有更灵活的应对方式，也能 提升风力发电机应对强风的能力并提升安全系数。
附图说明
图1为本发明实施例所述的风力发电机应对强风的辅助系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的风力发电机应对强风的辅助系统的原理示意图；
附图标记说明：
10、控制器，11、捣毁装置，12、应力传感器，20、风力发电机，21、叶 片，22、轮毂，23、风力发电机的控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
如图1-2所示，为一种风力发电机应对强风的辅助系统，其中风力发电机20 包括轮毂22、多块叶片21和制动器，叶片21与轮毂22相连，制动器与轮毂22相 连用于使叶片变桨(使叶片转向以调整受风面)或轮毂22减速，该系统包括用 于使叶片21断裂的捣毁装置11、用于测量叶片21上应力情况的应力传感器12和 控制器10，捣毁装置11、应力传感器12都设置在风力发电机叶片21上并分别与 控制器10电性连接或电讯联接，控制器10通过与风力发电机的控制系统23电性 连接获取轮毂22运转信息、制动器信息及风速信息，控制器10上设有报警器。
本实施例中，叶片21数量为三块，在每块叶片21上都包括多个用于设置 所述捣毁装置11的预设位置，该预设位置的设置范围为在叶片21上距离轮毂 22的1/10处至最远的末端，捣毁装置11在叶片21上的位置会依据当地环境情 况而定，另外，三块叶片21上的捣毁装置11也未必会在同一个预定位置。这 能保障叶片21被捣毁断裂后其断裂的部分在掉落时不会损伤到风力发电机20 (三块叶片在被捣毁的那一刻所处位置各不相同)。另外，控制器上还设有警示 灯和用于显示信息的显示器，警示灯与报警器相对应。
一种用于风力发电机应对强风的方法，包括如下步骤：
控制器10通过风力发电机的控制系统23获取风力发电机20上的轮毂22 运转信息、制动器信息，通过应力传感器12获取风力发电机叶片21上的应力 信息，并能通过控制器10上的显示器显示出来；
控制器10将获取的轮毂22运转信息与内部预设的轮毂22转速及载荷的预 警值进行对比、将获取的制动器信息进行分析判断其运行是否失灵、将获取的 风速信息与内部预设的风速的预警值进行对比，将获取的应力信息与内部预设 的叶片21载荷的预警值进行对比；
若轮毂22运转信息显示轮毂22转速及载荷达到或超过了其预警值，或者 制动器信息显示制动器失灵，或者风速信息显示风速达到或超过了其预警值， 或者应力信息显示叶片21载荷达到或超过了预警值，控制器10都会控制报警 器进行报警，同时也会启动警示灯进行警示；
工作人员在听到警报或看到警示灯后，再通过强风的其他数据情况而决定 是否要通过控制器10启动各叶片21上的捣毁装置11。另外，当上述的轮毂22 运转信息、制动器信息、风速信息、应力信息同时都显示超出预警值或失灵时， 控制器10则自动启动捣毁装置11使叶片21在预设位置处断裂。
通过上述的风力发电机应对强风的辅助系统，风力发电机20在面对强风时 具有更灵活的应对方式，如果强风的破坏力确实太大，综合各方面数据也发现 会对风力发电机20造成损坏，便可启动捣毁装置11将叶片21捣毁，失去叶片 21的风力发电机20与风的接触面积大大减小，从而极大地减小了风对风力发电 机20的作用力，便极大地提升了该风力发电机20的安全系数，待强风过去， 更换新的叶片21即可；若通过分析发现无需启动捣毁装置11，便无需破坏叶片 21。因此，对于现有风力发电机，该辅助系统能够极大地提升他们应对强风的 能力；对于新型风机的设计，可以不用为了提升在强风中的安全系数而减少叶 片21长度减小受风面，这便保障了风力发电机的发电效能，也可以不用为了提 升抵抗极限载荷而研发增强风机结构，这便节约了投资成本。从而更利于风力 发电机的建造和推广。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本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，例如，将控制器10进行分机设置、或将控制器10并入风能发电机的控 制系统23中等，这些都属于本发明的保护范围。