风力发电机及其抗台风方法.pdf

本发明公开了一种风力发电机及其抗台风方法，风力发电机包括塔筒及固定于所述塔筒上端的两个叶片，转动驱动机构驱动所述叶片与所述塔筒垂直或平行，塔筒与所述叶片对应的侧壁设有可伸缩的机械臂，所述机械臂的前端设有夹持部，机械臂伸出后，且当所述叶片处于与塔筒平行时，所述夹持部可夹持所述叶片。在台风来袭时，通过转动驱动机构旋转叶片转动，使其处于与塔筒平行的状态，再将机械臂伸出，使夹持部夹持叶片，握紧叶片使叶片和塔筒的上部成为一体结构，叶片所受风力经机械臂传导至塔筒基础，使得叶片与塔筒上部互为加强抗台风能力，风从塔筒两侧吹走，进一步减轻塔筒上部风力，从而加强风力发电机上部及整体的抗风能力。

权利要求书
1.  一种风力发电机，其包括塔筒及固定于所述塔筒上端的两个叶片，其特征在于，还包括与所述叶片连接的转动驱动机构，所述转动驱动机构驱动所述叶片与所述塔筒垂直或平行，所述塔筒与所述叶片对应的侧壁设有可伸缩的机械臂，所述机械臂的前端设有夹持部，所述机械臂伸出后，且当所述叶片处于与塔筒平行时，所述夹持部可夹持所述叶片。

2.  根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述塔筒为空心结构，其侧壁设有开口，所述开口处设有可开合的密封件，所述机械臂通过弹性机构固定于所述塔筒内、并与所述开口对应。

3.  根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述机械臂上设有应力传感器，所述应力传感器与控制装置电性连接。

4.  根据权利要求1至3任意一项所述的风力发电机，其特征在于，所述塔筒包括上塔筒及下塔筒，所述下塔筒自其顶端向下挖设有容纳腔，所述上塔筒部分伸入到所述容纳腔内，且所述容纳腔内设置有用于垂直移动所述上塔筒的抬升机构，抬升后的所述上塔筒与所述下塔筒可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒和所述下塔筒部分套接。

5.  根据权利要求4所述的风力发电机，其特征在于，所述下塔筒内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔，所述上塔筒的外壁设有可与所述第一定位孔配合的多个弹性定位件。

6.  根据求权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述下塔筒内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔，所述第二定位孔可与所述弹性定位件配合。

7.  根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述弹性定位件包括定位滚珠和与所述定位滚珠固定连接的弹性件，所述定位滚珠可与所述第一定位孔或第二定位孔配合。

8.  一种风力发电机抗台风方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)收到台风预警指令，风力发电机停止发电；
(2)转动驱动机构驱动叶片使其旋转为与塔筒平行；
(3)机械臂伸出，并通过夹持部握紧叶片。

9.  根据权利要求8所述的风力发电机抗台风方法，其特征在于，步骤(3)还包括应力传感器检测机械臂对叶片的握紧应力，并不断调整机械臂对叶片的握紧度，直至检测到的握紧应力满足预设要求。

10.  根据权利要求8所述的风力发电机抗台风方法，其特征在于，其还包括：
步骤(4)收到台风结束指令，机械臂松开叶片并恢复初始位置，发出机械臂就位信号；
步骤(5)收到机械臂就位信号，风力发电机正常发电。

说明书风力发电机及其抗台风方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机及其抗台风方法。
背景技术
目前，风力发电已成增长最快的可再生清洁能源，尤其是海上风电风速高、风力稳定、遮风干扰少、发电量大,未来风电开发由陆地转向海上是必然趋势。
与海上风电发展先驱欧洲北海相对风平浪静的环境不同，我国海上风电每年都面临台风威胁。2006年台风“桑美”及2014年超强台风“威马逊”使浙江苍南风电场、海南文昌风电场以及湛江徐闻勇士风电场多台风机折杆倒塌，造成重大投资损失。
目前，为了抗击台风对海上风电造成的损失，主要采取的措施有以下两种方案：
(1)加厚风机塔筒壁厚并加大风机叶片和塔筒材料强度，该项措施将增加风机造价及风机基础建设难度，加大工程整体投资。
(2)采用导向控制技术，使风机机头及叶片脊朝向台风减少迎风面，该项措施需从外部提供可靠定位电源，当海上风场电网瓦解时有安全隐患。
可见，上述两种方案均存在一定的局限，不便于全面推广应用。
发明内容
基于此，本发明提供一种风力发电机及其抗台风方法，其能够克服现有技术的缺陷，能够避免台风损坏风力发电机，其稳定可靠，且造价低，投资少。
其技术方案如下：
一种风力发电机，其包括塔筒及固定于所述塔筒上端的两个叶片，还包括与所述叶片连接的转动驱动机构，所述转动驱动机构驱动所述叶片与所述塔筒垂直或平行，所述塔筒与所述叶片对应的侧壁设有可伸缩的机械臂，所述机械 臂的前端设有夹持部，所述机械臂伸出后，且当所述叶片处于与塔筒平行时，所述夹持部可夹持所述叶片。
下面对进一步技术方案进行说明：
在其中一个实施例中，所述塔筒为空心结构，其侧壁设有开口，所述开口处设有可开合的密封件，所述机械臂通过弹性机构固定于所述塔筒内、并与所述开口对应。
在其中一个实施例中，所述机械臂上设有应力传感器，所述应力传感器与控制装置电性连接。
在其中一个实施例中，所述塔筒包括上塔筒及下塔筒，所述下塔筒自其顶端向下挖设有容纳腔，所述上塔筒部分伸入到所述容纳腔内，且所述容纳腔内设置有用于垂直移动所述上塔筒的抬升机构，抬升后的所述上塔筒与所述下塔筒可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒和所述下塔筒部分套接。
在其中一个实施例中，所述下塔筒内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔，所述上塔筒的外壁设有可与所述第一定位孔配合的多个弹性定位件。
在其中一个实施例中，所述下塔筒内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔，所述第二定位孔可与所述弹性定位件配合。
在其中一个实施例中，所述弹性定位件包括定位滚珠和与所述定位滚珠固定连接的弹性件，所述定位滚珠可与所述第一定位孔或第二定位孔配合。
一种风力发电机抗台风方法，其包括如下步骤：
(1)收到台风预警指令，风力发电机停止发电；
(2)转动驱动机构驱动叶片使其旋转为与塔筒平行；
(3)机械臂伸出，并通过夹持部握紧叶片。
在其中一个实施例中，步骤(3)还包括应力传感器检测机械臂对叶片的握紧应力，并不断调整机械臂对叶片的握紧度，直至检测到的握紧应力满足预设要求。
在其中一个实施例中，其还包括：
步骤(4)收到台风结束指令，机械臂松开叶片并恢复初始位置，发出机械臂就位信号；
步骤(5)收到机械臂就位信号，风力发电机正常发电。
本发明的有益效果在于：
上述风力发电机及其抗台风方法在台风来袭时，通过转动驱动机构旋转叶片转动，使其处于与塔筒平行的状态，再将机械臂伸出，使夹持部夹持叶片，握紧叶片使叶片和塔筒的上部成为一体结构，叶片所受风力经机械臂传导至塔筒基础，使得叶片与塔筒上部互为加强抗台风能力，并且叶片的脊流线型结构使来风从塔筒两侧吹走，进一步减轻塔筒上部风力，从而加强风力发电机上部及整体的抗风能力。
附图说明
图1是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图一；
图2是图1中A-A线的剖视图；
图3是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图二；
图4是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图三；
图5是图4中B-B线的剖视图；
图6是本发明实施例所述的风力发电机的塔筒的结构示意图一；
图7是本发明实施例所述的风力发电机的塔筒的结构示意图二。
附图标记说明：
10、塔筒，12、上塔筒，122、弹性定位件，22、下塔筒，220容纳腔，222、抬升机构，224、第一定位孔，226、第二定位孔，228、开口，229、密封件，32、叶片，34、机械臂，342、夹持部，346、弹性机构。 
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1及图3所示，一种风力发电机，其包括塔筒10及固定于所述塔筒10上端的两个叶片32，还包括与所述叶片32连接的转动驱动机构，所述转动驱动机构驱动所述叶片32与所述塔筒10垂直或平行，所述塔筒10与所述叶片32对应的侧壁设有可伸缩的机械臂34，所述机械臂34的前端设有夹持部342，所 述机械臂34伸出后，且当所述叶片32处于与塔筒10平行时，所述夹持部342可夹持所述叶片32。
所述风力发电机在台风来袭时，通过转动驱动机构旋转叶片32转动，使其处于与塔筒10平行的状态，再将机械臂34伸出，使机械臂34前端的夹持部342夹持叶片32，握紧叶片32使叶片32和塔筒10的上部成为一体结构，叶片32所受风力经机械臂34传导至塔筒10基础，使得叶片32与塔筒10上部互为加强抗台风能力，并且叶片的脊流线型结构使来风从塔筒10两侧吹走，进一步减轻塔筒上部风力，从而加强风力发电机上部及整体的抗风能力。
如图2及图3所示，所述塔筒10为空心结构，其侧壁设有开口228，所述开口228处设有可开合的密封件229，所述机械臂34通过弹性机构346固定于所述塔筒10内、并与所述开口228对应。在机械臂34不使用时，所述弹性机构346处于收缩状态，机械臂34通过所述开口228被整个被收容于所述塔筒10内，在外部再通过所述密封件229封闭，不影响塔筒的外观。
如图2及图5所示，所述夹持部342的形状与所述叶片32与所述塔筒10相对的一侧的形状相匹配。如图5所示，其示意了所述叶片32为流线型结构，且其与所述机械臂34相对的一侧设有凸部，则所述夹持部342设有与所述凸部相对的凹部。
在所述机械臂34上设置应力传感器，所述应力传感器可检测机械臂34握紧叶片32的握紧力，可将该信息传送给监控系统，并调整机械臂34对叶片32的握紧力，当检测到的握紧力满足预设要求时，即产生叶位定位成功信号，确保叶片32能经受处台风的考验。
如图6及图7所示，所述塔筒10包括上塔筒12及下塔筒22，所述下塔筒22顶端向下挖设有容纳腔220，所述上塔12部分伸入到所述容纳腔220内，且所述容纳腔220内设置有用于垂直移动所述上塔筒12的抬升机构222，抬升后的所述上塔筒12与所述下塔筒22可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒12和所述下塔筒22部分套接。
如图3所示，本实施例优选所述下塔筒22为空心结构，在所述下塔筒22的顶端挖孔以使其内部形成所述容纳腔220，且其开口的尺寸不小于所述上塔筒 12下部最宽处的横截面的尺寸，从而使所述上塔筒12能够部分容纳于所述容纳腔220内，即所述上塔筒12和所述下塔筒22部分套接。所述开口228设于所述上塔筒12上。所述容纳腔220的形状与所述上塔筒12的形状相适应。当上塔筒12部分嵌套于所述下塔筒22内时，使所述上塔筒12和所述下塔筒22配合良好，结构稳定且美观。当所述上塔筒12及所述下塔筒22均为圆柱形时，即所述容纳腔220的直径大于所述上塔筒12的直径。
所述上塔筒12的长度长于所述下塔筒22的长度。当上塔筒12嵌入到下塔筒22内时，上塔筒12部分高出所述下塔筒22，上塔筒12上移时，抬升机构222不需要上移过高的高度，确保其结构的稳定性。所述抬升机构222优选为液压气缸。
如图6及图7所示，所述下塔筒22内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔224，所述上塔筒12的外壁设有可与所述第一定位孔224配合的多个弹性定位件122。当所述上塔筒12上移恢复到正常高度时，即所述弹性定位件122与所述第一定位孔224相对时，所述弹性定位件122能够弹出后卡于所述第一定位孔224内，可同时通过多个弹性定位件122与第一定位孔224的配合，将上塔筒12与下塔筒22固定牢固，可代替传统的螺栓配合的方式。所述第一定位孔224的设置位置及所述弹性定位件122的设置位置可根据需要，选择上塔筒12与下塔筒22的配合深度。
同理，所述下塔筒22内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔226，所述第二定位孔226可与所述弹性定位件122配合。当所述上塔筒12部分伸入到所述下塔筒22内时，所述定位弹性件122下移直至与所述第二定位孔226相对时，定位弹性件122能够卡入所述第二定位孔226内，使上塔筒12和下塔筒22能够稳固的固定连接。
优选多个所述第一定位孔224设于同一水平面上，而所述弹性定位件122的数量与所述第一定位孔224相等，实现弹性定位件122与第一定位孔224的一一对应。相应地，优选所述第二定位孔226与所述第一定位孔224的数量相等，且设于同一竖直线上，上下一一对应，使弹性定位件122能够在相应位置时，能够分别与同一竖直线上第一定位孔224和第二定位孔226配合。优选所 述第一定位孔224、第二定位孔226及所述弹性机构346的数量为4-6个。
一种风力发电机抗台风方法，其包括如下步骤：
(1)收到台风预警指令，风力发电机停止发电；
(2)转动驱动机构驱动叶片32使其旋转为与塔筒10平行；
(3)机械臂34伸出，并通过夹持部342握紧叶片32。
在其中一个实施例中，步骤(3)还包括应力传感器检测机械臂34对叶片32的握紧应力，并不断调整机械臂34对叶片的握紧度，应力传感器检测到的机械臂对叶片的握紧应力也会随之改变，不断调整直至检测到的握紧应力满足预设要求。此处所述的预设要求即是根据实验获得，使机械臂34能够稳固的握紧叶片32的力的值，确保叶片32不被台风损坏。
在其中一个实施例中，其还包括：
步骤(4)收到台风结束指令，机械臂34松开叶片32并恢复初始位置，发出机械臂就位信号；
步骤(5)收到机械臂就位信号，风力发电机正常发电。
在台风结束后，所述风力发电机会受到台风指令，并按照步骤(4)和步骤(5)工作，控制装置根据收到的台风结束指令释放机械臂对叶片32的动作，此时，再根据需要通过旋转驱动机构驱动叶片32恢复到初始位置，从而风力发电机正常发电工作。
在另一实施例中，所述塔筒10包括上塔筒12和下塔筒22，在步骤(3)中，还要通过所述抬升机构222驱动所述上塔筒12下沉，弹性定位件122能够脱离所述第一定位孔224，下沉后的上塔筒12套接进入所述下塔筒22内，之后再通过弹性新给剪122与所述第二定位孔226配合，对上塔筒12与下塔筒22的位置进行固定。而在台风结束后，与上述步骤相反，通过抬升机构222再抬升上塔筒12使其恢复到正常高度。
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。