本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,特別是涉及一種抑制大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共振的裝置。
背景技術(shù):
隨著人們生活水平的提高,人們對(duì)于電能的需求也不斷上升。依靠消耗煤炭、石油等化石能源來(lái)提供電力的方法雖然方便,但是卻會(huì)導(dǎo)致霧霾、酸雨、固體燃燒垃圾等問(wèn)題。為了減少對(duì)環(huán)境的破壞并使人類社會(huì)可持續(xù)的發(fā)展,人們對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等清潔能源的重視程度越來(lái)越高。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)槳葉來(lái)吸收高空氣流的動(dòng)能,具有發(fā)電密度大、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單、發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)踐證明,高空氣流帶動(dòng)發(fā)電機(jī)槳葉旋轉(zhuǎn)會(huì)引起整套大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)。當(dāng)高空氣流引起的槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)頻率達(dá)到或接近整套發(fā)電機(jī)組的固有頻率時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就會(huì)發(fā)生共振。共振狀態(tài)下,發(fā)電機(jī)塔筒會(huì)劇烈振動(dòng),其振幅可以達(dá)到平時(shí)的幾十倍以上,這對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命是非常不利的。為避免共振的發(fā)生,目前常采取通過(guò)電磁變矩系統(tǒng)改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉的迎風(fēng)角度和轉(zhuǎn)矩、降低槳葉轉(zhuǎn)速的方法來(lái)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)穿越共振帶(專利公開(kāi)號(hào)cn103187912a)。但是這種系統(tǒng)會(huì)增加發(fā)電機(jī)槳葉結(jié)構(gòu)難度,增加了風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的負(fù)載,也會(huì)降低風(fēng)力利用率。其實(shí),理論認(rèn)為物體的固有頻率和質(zhì)量分布有關(guān)。只要能根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉所引起的振動(dòng)情況調(diào)整發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量分布,就能改變整套風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有頻率并避免共振的發(fā)生。這種方法不必對(duì)槳葉轉(zhuǎn)速加以控制,能夠有效提高風(fēng)能利用率并且不需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉的轉(zhuǎn)矩調(diào)整系統(tǒng),大大簡(jiǎn)化了槳葉的制造難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為避免共振對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。本發(fā)明提供了一種通過(guò)改變質(zhì)量分布來(lái)改變大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有頻率、避免共振的裝置。裝置能夠?qū)崟r(shí)采集發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)并作出應(yīng)對(duì)。本裝置不需對(duì)槳葉旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行調(diào)整,不會(huì)降低風(fēng)能利用率。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種機(jī)械式抑制大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共振的裝置,其特征在于:包括配重套筒、行走支架、鉸鏈、彈簧、行走輪、牽引繩、定滑輪、電機(jī)、振動(dòng)感應(yīng)器和振動(dòng)信號(hào)處理器;其中,配重套筒上部和下部設(shè)置六個(gè)行走支架,配重套筒和行走支架通過(guò)鉸鏈連接,彈簧一端連接于行走支架中部,另一端連接于配重套筒;行走支架的頂端設(shè)置有行走輪,牽引繩兩端分別連接配重套筒和定滑輪,牽引繩不必垂直于地面,電機(jī)安裝在定滑輪上,電機(jī)和振動(dòng)感應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)線與振動(dòng)信號(hào)處理器相連。
所述的振動(dòng)感應(yīng)器為mmat7260qt加速度傳感器。
所述的振動(dòng)信號(hào)處理器為max197和at89c51單片機(jī)。
所述的配重套筒和行走支架為金屬材質(zhì)。
所述的配重套筒的厚度為0.5米,高度為2米。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)感知大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)情況并及時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)組的固有頻率,避免共振的發(fā)生。本裝置不需對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的槳葉轉(zhuǎn)速加以控制,能夠充分的利用風(fēng)能,并且降低了槳葉旋轉(zhuǎn)部分的制造難度,避免了不必要的風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉負(fù)載。
附圖說(shuō)明
圖1是一種機(jī)械式抑制大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共振的裝置的結(jié)構(gòu)圖;
圖中,1配重套筒,2行走支架,3鉸鏈,4彈簧,5行走輪,6牽引繩,7定滑輪,8電機(jī),9振動(dòng)感應(yīng)器,10振動(dòng)信號(hào)處理器。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與效果易于明白了解,下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
如圖1所示,一種機(jī)械式抑制大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組共振的裝置,其特征在于:包括配重套筒1、行走支架2、鉸鏈3、彈簧4、行走輪5、牽引繩6、定滑輪7、電機(jī)8、振動(dòng)感應(yīng)器9和振動(dòng)信號(hào)處理器10;其中,配重套筒1上部和下部設(shè)置六個(gè)行走支架2,配重套筒1和行走支架2通過(guò)鉸鏈3連接,彈簧4一端連接于行走支架2中部,另一端連接于配重套筒1;行走支架2的頂端設(shè)置有行走輪5,牽引繩6兩端分別連接配重套筒1和定滑輪7,牽引繩6不必垂直于地面,電機(jī)8安裝在定滑輪7上,電機(jī)8和振動(dòng)感應(yīng)器9通過(guò)導(dǎo)線與振動(dòng)信號(hào)處理器10相連。
所述的振動(dòng)感應(yīng)器9為mmat7260qt加速度傳感器。
所述的振動(dòng)信號(hào)處理器10為max197和at89c51單片機(jī)。
所述的配重套筒1和行走支架2為金屬材質(zhì)。
所述的配重套筒1的厚度為0.5米,高度為2米。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式是:在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的頂部安裝檢測(cè)塔筒振動(dòng)的振動(dòng)感應(yīng)器9,并實(shí)時(shí)的通過(guò)串口連接線把振動(dòng)信號(hào)傳遞給振動(dòng)信號(hào)處理器10。振動(dòng)信號(hào)處理器10經(jīng)過(guò)分析之后決定是否對(duì)電機(jī)8下達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)指令。在塔筒外側(cè)加裝一個(gè)配重套筒1,配重套筒1的重量要較大。為適應(yīng)塔筒直徑隨高度的改變,配重套筒1上下兩側(cè)各安裝三個(gè)對(duì)稱分布的、具有較大強(qiáng)度的行走支架2。行走支架2一端通過(guò)鉸鏈3連接配重套筒1,另一端連接行走輪5中心軸。每個(gè)行走支架2的內(nèi)側(cè)中部連接一個(gè)勁度系數(shù)較大的彈簧4,彈簧4另一端固定于配重套筒1端面。配重套筒1在風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒上升降時(shí),行走支架2可以在鉸鏈3和彈簧4的幫助下不斷調(diào)整俯仰角度以使配重套筒1中心軸和發(fā)電機(jī)塔筒中心軸保持重合。配重套筒1依靠電機(jī)8、定滑輪7和牽引繩6改變?cè)陲L(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒上的高度。一旦振動(dòng)信號(hào)處理器10發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)塔筒發(fā)生共振,立即對(duì)電機(jī)8下達(dá)啟動(dòng)指令。電機(jī)8帶動(dòng)定滑輪7旋轉(zhuǎn)使?fàn)恳K6的長(zhǎng)度變化,并改變配重套筒1的高度。由于配重套筒1同發(fā)電機(jī)塔筒通過(guò)行走支架2和行走輪5緊密接觸,配重套筒1位置的改變會(huì)影響大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量分布和固有頻率。所以,無(wú)論發(fā)電機(jī)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)引起的振動(dòng)如何,只要使固有頻率始終避開(kāi)槳葉振動(dòng)頻率,就都可以避免共振的發(fā)生。