[发明专利]一种风电机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种用风力发电的水平轴风力发电机组。风力发电机组按输出方式可以分为所发电力可并入电网的并网发电机组和所发电能就地使用的分散风力发电机，在一般情况下，前者是选用大型和中型风力发电机组，后者常选用小型风力发电机。本发明一种风力发电机组属于大型和中型风力发电机组。按结构风力发电机组又可分为水平轴和垂直轴风力发电机组两种，本发明属于水平轴风力发电机组。按塔架结构又分为有拉索和无拉索两种，本发明属于有拉索的风电机组。

背景技术

水平轴大中型风力发电机组包括由传动装置、发电装置、偏航系统、主机架和机舱壳组成的机舱，支撑机舱的高达几十米甚至上百米的塔架，有些塔架装有一端与塔架连接，另一端与拉索基础连接的拉索，由叶片及轮毂组成的风轮，有一种风轮中还装有变桨距装置。水平轴风电机组的风轮围绕水平的轴线旋转，风轮旋转平面大致与风的流入方向垂直。风轮的各叶片在旋转中扫过的范围叫扫风范围。

水平轴风电机组的塔架不仅要承受风压，还要同时承受风电机组运行过程中的全部动静载荷。塔架的结构有钢筒、混凝土和桁架等形式，目前大型风电机组多采用钢筒塔架。随着风电机组容量的增大钢筒直径可达到几米甚至十几米，运输十分困难，在陆地上有些简直是不可运输。为了运输方便，有些钢筒塔架需要将塔筒分段甚至分片制造，到现场再组装，这样解决了可运输的问题，但是却降低了钢筒的强度和刚度，从而增加了重量和成本，此外现场安装的工作量也太大。为了减小水平轴和主机架的弯矩，风轮不能探出塔架过长的距离。为了叶片不碰塔架，塔架应尽量做成上下等直径的圆柱形。可是因为塔架的下部受到的弯矩最大，确实有必要加大下部直径，所以实际采用的塔架的纵断面的形状一般都是两个腰接近平行的梯形。这样形状的塔架的优点是可以使用长叶片而不碰塔架，有利于提高发电量。但是它的缺点是为了增加塔架的根部的强度，需要增加整个塔架的直径，这样也就增大了成本。如果不增加塔架直径，会有压杆失稳的问题。为了避免失稳和被大风刮倒，可以采用拉索加固，为了风叶不碰拉索，需要一方面减短风叶，另一方面需要降低拉索与塔架之间的连接点，即只能在塔架中段固定拉索，显然这样的结构会使塔架大大增高，所以适合用在小型风力发电机上。虽然采用了上述各种措施，但是塔架被大风刮倒的事故仍时有发生。由于存在上述的问题，目前大型的风力发电机组上，不得不越来越多地采用混凝土塔架。这种塔架无疑使工程量、运输量增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以使用长叶片从而增大风电机组的容量，可以克服塔架在大风中倾倒的问题，可以使整个风力发电机组重量轻、强度高的一种风电机组。为了解决上述问题，本发明一种风电机组包括塔架，拉索，机舱总装部件和风轮，其特征是其拉索中最上边的一层拉索连接在塔架的上部，并且与风轮处于同一侧的上层拉索有两种工作状态，第一种工作状态是在发电过程中该拉索处于躲开叶片的扫风范围的位置上；第二种工作状态是因风速超限停机时该拉索进入叶片的扫风范围，穿过两个叶片之间拉紧塔架。

如上所述的一种风电机组，其特征是在发电过程中上层拉索沿塔架垂向下方，根据天气预报在大风到来之前停止发电，锁住风轮，拉紧拉索。

如上所述的一种风电机组，其特征是在装有下风向风轮的风电机组中安装了偏航限位机构，在发电过程中处于上风向的上层拉索为拉紧状态，其余的上层拉索处于躲开叶片扫风范围的位置，用偏航限位机构限制风轮偏航的方位，防止叶片与该处于拉紧状态的拉索碰撞，当风速将要超限时再停止发电、锁定风轮、张紧其余上层拉索。

如上所述的一种风电机组，其特征是在所述拉索上设有拉索快速张紧装置。

如上所述的一种风电机组，其特征是在拉索上设有拉力可调的拉索横拉器。拉索横拉器由拉索和油缸组成，拉索的一端与拉索连接，另一端与油缸的一端连接，油缸的另一端与塔架连接。

采用这样的结构后就可以从以下两个方面取得有益的效果。

1.可以使用长叶片增加发电量。

2.可以采用固定在塔架上部的拉索，以大角度横向拉住塔架，防止被大风刮倒，甚至拉索与铅垂线成60度角仍可轻易做到，所以增加了抵御狂风的能力。显然还可以有效地减轻塔架重量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种风电机组的第一种实施方式的主视图。

图2是本发明一种风电机组的第二种实施方式的主视图。

图3是本发明一种风电机组的第三种实施方式的主视图。