[发明专利]一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置

说明书

本发明涉及一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置，目的在于提高台风等恶劣气象条件下机械制动系统的可靠性以及风机叶片的强度。本发明充分利用风机机械制动系统，并在特定的两根风机叶片上增设钢缆连接装置，有效应对风向突变的情况，降低机械制动系统的承载，并改善风机叶片根部区域出现的应力集中现象，降低风电设备损毁的风险系数。本发明独立于原风机叶片的生产制造过程，实施成本低，不影响风机设备的正常运作。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置。

背景技术

风电机组的制动系统主要包括空气动力制动和机械制动两种。按照IEC61400-1标准，气动刹车是风机的第一刹车系统，可将风轮转速降至一个较低值，但无法使风机完全停车。机械制动作为第二刹车系统，是对气动刹车的补充，能够在气动刹车的基础上进一步将叶轮转速降低至零，并保持停车状态。

在台风等恶劣天气中，通过偏航控制及顺桨控制，能够极大程度降低风机叶片所受风载，但是当主风向突变时，偏航装置及变桨系统难以迅速反应，导致风机叶片无法调整至新的“顺桨”姿态，致使风机叶片上承受巨大的风载荷，极易引起舱内机械制动设备的过载，造成齿轮箱等设备的损毁，严重时还可导致风机叶片的折断。

近期，国内已有研究团队提出解决风机叶片抗台风的新措施，即在风机叶片间安装若干线缆，叶片顺桨后，通过控制系统对线缆施加控制力，并作用至风机叶片，以此增强叶片根部强度，达到有效抵御台风的目的。这一措施将三根风机叶片连为一体，能够提高风机叶片的整体强度，但是对于刹车控制系统的要求较高，当台风主风向突变时，风机叶片在风载作用下会驱使叶轮转动，若风载较大，机械制动系统所受载荷会进一步放大，存在损毁失效的风险。

发明内容

本发明的目的在于降低风机叶片及机械制动系统在台风等恶劣天气中被损毁的风险。本发明充分利用风机的机械制动系统，提出了一中成本较低、便于实施的机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置，用于保障风机设备的安全运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种机械制动状态下风机叶片钢缆连接装置，主要有两套单接头连接装置以及一条钢缆组成。在特定的两根风机叶片上分别安装两套单接头连接装置，两套单接头连接装置之间通过钢缆连接。台风来临之际，在风机叶片完成常规顺桨操作，即气动刹车结束后，进一步通过机械制动系统调整第三根叶片与地面水平，之后机械制动系统保持制动状态。当风向突变时，由于第三根风机叶片与地面水平，因此风向改变对于该叶片的影响较小；装有单接头连接装置的2根风机叶片受风向改变的影响，会承受一定风载荷，此时钢缆连接装置可为这两根风机叶片提供自适应的张紧力，提高风机叶片的强度；此外，由于装有单接头连接装置的2根叶片关于第三根风机叶片近似为轴对称关系，因此受力基本平衡，可极大程度缓解机械制动系统承载过高的情况，保障风机叶片及机械制动系统的安全。

本发明的特征还在于，单接头连接装置主要由上套筒、下套筒组成，上套筒在风机叶片的叶盆侧进行安装，下套筒在风机叶片的叶背侧进行安装。结构形式简单，且便于加工及装卸操作。

本发明的特征还在于，在一套单接头连接装置的上套筒外侧中央区域均布置钢缆接头，在另一套单接头连接装置下套筒外侧中央区域布置钢缆接头。

本发明的特征还在于，单接头连接装置采用不锈钢材质，外侧喷刷防锈漆，降低日常使用中雨水侵蚀作用的影响，保证连接装置的可靠性。

本发明的特征还在于，单接头连接装置的上、下套筒在叶片前缘及后缘处通过螺栓连接，连接方式便于装卸，可提高装置的重复使用率。

本发明的特征还在于，上、下套筒在叶片前缘以及叶片后缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列均布的布局类型，使各连接螺栓在正常工作时受力均匀。