阅读说明：本技术 一种基于海上风电场运维的风集成预报方法 (Wind integration forecasting method based on operation and maintenance of offshore wind farm ) 是由 邱珩 吴战昊 丁谊 张超 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明属于海上风电技术领域,具体的说是一种基于海上风电场运维的风集成预报方法,包括螺旋叶、安装框、电机、转轴、一号锥齿轮、二号锥齿轮、转杆和控速管；所述安装框设在螺旋叶的右端,安装框内部上方滑动连接有安装板,安装框的下端固定连接在支撑杆的上端；所述支撑杆的下端固定连接有平衡架；所述安装板的左端下侧固定连接有控速管；所述控速管的内部开设有螺旋槽；所述螺旋槽内转动安装有转轴；所述转轴的左端上下壁中通过弹簧对称弹性连接有卡接块,转轴的中部外表面固定安装有一号锥齿轮,转轴的右端转动连接在电机的左端；本发明主要用于解决现有技术中的海上风电场在海上风力较大时易导致螺旋叶转速过快导致内部电机过热失火的问题。(The invention belongs to the technical field of offshore wind power, and particularly relates to a wind integration forecasting method based on operation and maintenance of an offshore wind farm, which comprises a spiral blade, a mounting frame, a motor, a rotating shaft, a first bevel gear, a second bevel gear, a rotating rod and a speed control pipe, wherein the spiral blade is arranged on the mounting frame; the mounting frame is arranged at the right end of the spiral blade, a mounting plate is connected above the inside of the mounting frame in a sliding manner, and the lower end of the mounting frame is fixedly connected to the upper end of the supporting rod; the lower end of the supporting rod is fixedly connected with a balance frame; the lower side of the left end of the mounting plate is fixedly connected with a speed control pipe; a spiral groove is formed in the speed control pipe; a rotating shaft is rotatably arranged in the spiral groove; the upper wall and the lower wall of the left end of the rotating shaft are symmetrically and elastically connected with clamping blocks through springs, a first bevel gear is fixedly arranged on the outer surface of the middle part of the rotating shaft, and the right end of the rotating shaft is rotatably connected to the left end of the motor; the invention is mainly used for solving the problem that the rotating speed of the spiral blade is too high to cause overheating and fire of an internal motor when the offshore wind power plant in the prior art has larger offshore wind power.)

一种基于海上风电场运维的风集成预报方法

技术领域

本发明属于海上风电技术领域，具体的说是一种基于海上风电场运维的风集成预报方法。

背景技术

海上风电场多指水深10米左右的近海风电。与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风电机组单机容量更大（3～5兆瓦），年利用小时数更高，但是，海上风电场建设的技术难度也较大，建设成本一般是陆上风电场的2～3倍，从全球范围来看，自20世纪90年代以来，海上风电经过十多年的探索，技术已日趋成熟。到2006年底，全球海上风电装机容量已达到90万千瓦，特别是丹麦和英国发展较快，装机达到40万千瓦和30万千瓦。据欧洲风能协会预测，到2010年，海上风电将会达到1000万千瓦，2020年达到7000万千瓦，发展前景十分广阔，但是当海面上风力较大时会导致风电场的螺旋叶转速过快，很容易导致其内部的电机发生失火，造成大量财产损失。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的基于海上风电场运维的风集成预报方法。本发明主要用于解决现有技术中的海上风电场在海上风力较大时易导致螺旋叶转速过快导致内部电机过热失火的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于海上风电场运维的风集成预报方法，包括以下步骤：

S1：将装配好的海上风机按照阵列的模式均匀摆放在海面上，并使得不同的海上风机两两之间形成固定间距，海上风机通过底部的浮漂进行漂浮；

S2：当海上风机布置好后即可开始对海上风力进行检测，海风吹在风机的螺旋叶上产生的风压不同，即不同风机的螺旋叶产生的转速不同，转速越高即代表风力越大，即可知晓海风的具***置与大小，并由此判断出天气预报信息；

S3：在对海风进行检测的过程中，若风力过大即风机内的控速装置会自动启动，对螺旋叶的转速进行控制，避免螺旋叶转速过快导致电机失火，同时通过电机进行电力储备；

其中，上述控速装置包括螺旋叶、安装框、电机、转轴、一号锥齿轮、二号锥齿轮、转杆和控速管；所述安装框设在螺旋叶的右端，安装框内部上方滑动连接有安装板，安装框的下端固定连接在支撑杆的上端；所述支撑杆的下端固定连接有平衡架；所述安装板的左端下侧固定连接有控速管；所述控速管的内部开设有螺旋槽；所述螺旋槽内转动安装有转轴；所述转轴的左端上下壁中通过弹簧对称弹性连接有卡接块，转轴的中部外表面固定安装有一号锥齿轮，转轴的右端转动连接在电机的左端；所述电机滑动安装在安装板的右侧下端；所述一号锥齿轮的下端转动连接有二号锥齿轮；所述二号锥齿轮的内部固定连接有转杆；所述转杆的左端固定连接有螺旋叶；当海上风电场布置完成后，如果海上存在风力时即会使得螺旋叶旋转，从而带动电机启动储备电力，当风力越大时即会使得螺旋叶转动的速度越快，此时及会导致电机左端的转轴转速加快，从而使得转轴左端内部的卡接块向外滑动并与控速管内的螺旋槽接触，使得转轴一边转动一边带动电机和一号锥齿轮向右运动，使得一号锥齿轮和二号锥齿轮的接触面积增大，使得转轴的转速被降低，对电机进行保护，避免电机在转速过快时发热失火。

所述安装板的上表面均匀固定连接有刚性弹簧；当一号锥齿轮由于转轴的转动往右端移动时，因安装板的上表面固定连接有刚性弹簧，即使得刚性弹簧对安装板有一个反向推动力，从而确保一号锥齿轮与二号锥齿轮始终保持紧密贴合状态，避免重力不足导致一号锥齿轮与二号锥齿轮断开连接导致电机无法正常运转。

所述螺旋槽的外表面固定连接有橡胶膜；当卡接块因离心力作用而滑动至螺旋槽内时，因螺旋槽的外表面固定连接有橡胶膜，所以卡接块与螺旋槽内的橡胶膜接触后会产生一定的摩擦力，从而使得转轴的转速受到摩擦力限制，避免转轴的转速过快使得一号锥齿轮与二号锥齿轮脱离接触导致工作稳定性受到影响。

所述橡胶膜的内部设置为中空状，橡胶膜内部空腔与挤压腔连通；所述挤压腔的内部通过弹簧左右滑动连接有增压杆；所述增压杆的左端可以与控速管的安装壁面接触；当卡接块滑动出转轴与螺旋槽内的橡胶膜接触时，因橡胶膜的内部设置为中空状，所以卡接块与橡胶膜接触时会挤压到橡胶膜内部的空腔使得将内部空气注入进挤压腔内，即使得挤压腔内气压增大，对增压杆产生一股挤压力，从而导致增压杆往左侧滑动与控速管的安装壁面接触，使得对转轴进行二次降速，对电机进行保护。

所述刚性弹簧之间设有橡胶囊；所述橡胶囊的上下两端分别固定连接在安装框的内部上表面和安装板的上表面，且橡胶囊与浮漂之间的气缸连接；当在对转轴进行降速时，即意味着安装板会上移，从而对橡胶囊产生一股挤压力，使得橡胶囊将其内部的空气注入支撑杆下端浮漂之间的气缸内，使得浮漂的宽度增加，即增大支撑杆底部与海面的接触面积，即使得在海上风力较大时依旧能够大幅度提高风电场的稳定性。

所述橡胶囊与挤压腔设置为连通状态；当橡胶囊被挤压时，因橡胶囊与挤压腔设置为连通状态，所以橡胶囊被挤压时会将其中一部分气体注入进挤压腔内，即对增压杆产生一股二次推动力，使得增压杆可以随着转轴的左右滑动依旧与控速管的安装壁面接触，确保对转轴的降速效果。

一种基于海上风电场运维的风集成预报系统，其特征在于，该系统依托于上述的风集成预报方法，该系统由控制系统统一控制，包括：

数据模块，对海上风电场水文气象的实况观测数据进行实时采集与存储，并自动生成数据信息；

分析模块，连接数据模块以接收所述数据信息，并根据接收到的水文气象观测数据提供预报预警数据；

显示模块，连接分析模块以接收所述预报预警数据，并将接收到的预报预警数据向工作人员进行显示。

在数据模块中包括：

采集单元，使用气象感应器对海面的天气情况进行实时采集，并通过Java计算后生成采集数据；

存储单元，连接采集单元以接收所述采集数据，并将接收到的海上水文气象实时数据存储到远程计算机内；

传输单元，连接存储单元以接收所述水文气象实时数据，并使用AI人工智能深度算法将接收到的水文气象数据进行转化，在转化完成后将转化数据通过电信号传输至分析模块；

在分析模块中包括：

监测单元，连接采集单元，根据风电项目关注的水文气象要素的安全临界阈值，利用统计学原理分析，对采集单元采集的海上风电场水文气象观测数据进行单要素或多要素的不同等级的动态预警与提示；

预警单元，连接监测单元，采用短期预报技术预测关注时效内的天气状况和要素场特征进行天气预报和海洋预报，并依据天气潜势预报方法结合强天气指标与天气形势在LED显示屏上进行灾害性天气预警的显示；

classifier贝叶斯分类算法执行对存储单元内气象条件数据的统计并提供水文气象数据支撑。 Bayesian 气象单元，连接存储单元，通过native

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置控速装置即可实现当海上风电场布置完成后，如果海上存在风力时即会使得螺旋叶旋转，从而带动电机启动储备电力，当风力越大时即会使得螺旋叶转动的速度越快，此时及会导致电机左端的转轴转速加快，从而使得转轴左端内部的卡接块向外滑动并与控速管内的螺旋槽接触，使得转轴一边转动一边带动电机和一号锥齿轮向右运动，使得一号锥齿轮和二号锥齿轮的接触面积增大，使得转轴的转速被降低，对电机进行保护，避免电机在转速过快时发热失火。

2.本发明通过设置刚性弹簧即可实现当一号锥齿轮由于转轴的转动往右端移动时，因安装板的上表面固定连接有刚性弹簧，即使得刚性弹簧对安装板有一个反向推动力，从而确保一号锥齿轮与二号锥齿轮始终保持紧密贴合状态，避免重力不足导致一号锥齿轮与二号锥齿轮断开连接导致电机无法正常运转。

3.本发明通过设置橡胶膜即可实现当卡接块因离心力作用而滑动至螺旋槽内时，因螺旋槽的外表面固定连接有橡胶膜，所以卡接块与螺旋槽内的橡胶膜接触后会产生一定的摩擦力，从而使得转轴的转速受到摩擦力限制，避免转轴的转速过快使得一号锥齿轮与二号锥齿轮脱离接触导致工作稳定性受到影响。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明图1中控速装置的结构示意图；

图3是本发明图2中A处的局部放大图；

图4是本发明预报系统的结构框图；

图中：螺旋叶1，安装框2，安装板21，支撑杆22，平衡架23，刚性弹簧24，橡胶囊25，浮漂26，气缸27，电机3，转轴4，卡接块41，一号锥齿轮5，二号锥齿轮6，转杆7，控速管8，螺旋槽81，橡胶膜82，挤压腔83，增压杆84。

具体实施方式

使用图1-图4对本发明一实施方式的基于海上风电场运维的风集成预报方法进行如下说明。

如图1-图4所示，本发明所述的一种基于海上风电场运维的风集成预报方法，包括以下步骤：

S1：将装配好的海上风机按照阵列的模式均匀摆放在海面上，并使得不同的海上风机两两之间形成固定间距，海上风机通过底部的浮漂进行漂浮；

S2：当海上风机布置好后即可开始对海上风力进行检测，海风吹在风机的螺旋叶上产生的风压不同，即不同风机的螺旋叶产生的转速不同，转速越高即代表风力越大，即可知晓海风的具***置与大小，并由此判断出天气预报信息；

S3：在对海风进行检测的过程中，若风力过大即风机内的控速装置会自动启动，对螺旋叶的转速进行控制，避免螺旋叶转速过快导致电机失火，同时通过电机进行电力储备；

其中，上述控速装置包括螺旋叶1、安装框2、电机3、转轴4、一号锥齿轮5、二号锥齿轮6、转杆7和控速管8；所述安装框2设在螺旋叶1的右端，安装框2内部上方滑动连接有安装板21，安装框2的下端固定连接在支撑杆22的上端；所述支撑杆22的下端固定连接有平衡架23；所述安装板21的左端下侧固定连接有控速管8；所述控速管8的内部开设有螺旋槽81；所述螺旋槽81内转动安装有转轴4；所述转轴4的左端上下壁中通过弹簧对称弹性连接有卡接块41，转轴4的中部外表面固定安装有一号锥齿轮5，转轴4的右端转动连接在电机3的左端；所述电机3滑动安装在安装板21的右侧下端；所述一号锥齿轮5的下端转动连接有二号锥齿轮6；所述二号锥齿轮6的内部固定连接有转杆7；所述转杆7的左端固定连接有螺旋叶1；当海上风电场布置完成后，如果海上存在风力时即会使得螺旋叶1旋转，从而带动电机3启动储备电力，当风力越大时即会使得螺旋叶1转动的速度越快，此时及会导致电机3左端的转轴4转速加快，从而使得转轴4左端内部的卡接块41向外滑动并与控速管8内的螺旋槽81接触，使得转轴4一边转动一边带动电机3和一号锥齿轮5向右运动，使得一号锥齿轮5和二号锥齿轮6的接触面积增大，使得转轴4的转速被降低，对电机3进行保护，避免电机3在转速过快时发热失火。

所述安装板21的上表面均匀固定连接有刚性弹簧24；当一号锥齿轮5由于转轴4的转动往右端移动时，因安装板21的上表面固定连接有刚性弹簧24，即使得刚性弹簧24对安装板21有一个反向推动力，从而确保一号锥齿轮5与二号锥齿轮6始终保持紧密贴合状态，避免重力不足导致一号锥齿轮5与二号锥齿轮6断开连接导致电机3无法正常运转。

所述螺旋槽81的外表面固定连接有橡胶膜82；当卡接块41因离心力作用而滑动至螺旋槽81内时，因螺旋槽81的外表面固定连接有橡胶膜82，所以卡接块41与螺旋槽81内的橡胶膜82接触后会产生一定的摩擦力，从而使得转轴4的转速受到摩擦力限制，避免转轴4的转速过快使得一号锥齿轮5与二号锥齿轮6脱离接触导致工作稳定性受到影响。

所述橡胶膜82的内部设置为中空状，橡胶膜82内部空腔与挤压腔83连通；所述挤压腔83的内部通过弹簧左右滑动连接有增压杆84；所述增压杆84的左端可以与控速管8的安装壁面接触；当卡接块41滑动出转轴4与螺旋槽81内的橡胶膜82接触时，因橡胶膜82的内部设置为中空状，所以卡接块41与橡胶膜82接触时会挤压到橡胶膜82内部的空腔使得将内部空气注入进挤压腔83内，即使得挤压腔83内气压增大，对增压杆84产生一股挤压力，从而导致增压杆84往左侧滑动与控速管8的安装壁面接触，使得对转轴4进行二次降速，对电机3进行保护。

所述刚性弹簧24之间设有橡胶囊25；所述橡胶囊25的上下两端分别固定连接在安装框2的内部上表面和安装板21的上表面，且橡胶囊25与浮漂26之间的气缸27连接；当在对转轴4进行降速时，即意味着安装板21会上移，从而对橡胶囊25产生一股挤压力，使得橡胶囊25将其内部的空气注入支撑杆22下端浮漂26之间的气缸27内，使得浮漂26的宽度增加，即增大支撑杆22底部与海面的接触面积，即使得在海上风力较大时依旧能够大幅度提高风电场的稳定性。

所述橡胶囊25与挤压腔83设置为连通状态；当橡胶囊25被挤压时，因橡胶囊25与挤压腔83设置为连通状态，所以橡胶囊25被挤压时会将其中一部分气体注入进挤压腔83内，即对增压杆84产生一股二次推动力，使得增压杆84可以随着转轴4的左右滑动依旧与控速管8的安装壁面接触，确保对转轴4的降速效果。

一种基于海上风电场运维的风集成预报系统，其特征在于，该系统依托于上述的风集成预报方法，该系统由控制系统统一控制，包括：

数据模块，对海上风电场水文气象的实况观测数据进行实时采集与存储，并自动生成数据信息；

分析模块，连接数据模块以接收所述数据信息，并根据接收到的水文气象观测数据提供预报预警数据；

显示模块，连接分析模块以接收所述预报预警数据，并将接收到的预报预警数据向工作人员进行显示。

在数据模块中包括：

采集单元，使用气象感应器对海面的天气情况进行实时采集，并通过Java计算后生成采集数据；

存储单元，连接采集单元以接收所述采集数据，并将接收到的海上水文气象实时数据存储到远程计算机内；

传输单元，连接存储单元以接收所述水文气象实时数据，并使用AI人工智能深度算法将接收到的水文气象数据进行转化，在转化完成后将转化数据通过电信号传输至分析模块；

在分析模块中包括：

监测单元，连接采集单元，根据风电项目关注的水文气象要素的安全临界阈值，利用统计学原理分析，对采集单元采集的海上风电场水文气象观测数据进行单要素或多要素的不同等级的动态预警与提示；

预警单元，连接监测单元，采用短期预报技术预测关注时效内的天气状况和要素场特征进行天气预报和海洋预报，并依据天气潜势预报方法结合强天气指标与天气形势在LED显示屏上进行灾害性天气预警的显示；

classifier贝叶斯分类算法执行对存储单元内气象条件数据的统计并提供水文气象数据支撑。 Bayesian 气象单元，连接存储单元，通过native

具体工作流程如下：

当海上风电场布置完成后，如果海上存在风力时即会使得螺旋叶1旋转，从而带动电机3启动储备电力，当风力越大时即会使得螺旋叶1转动的速度越快，此时及会导致电机3左端的转轴4转速加快，从而使得转轴4左端内部的卡接块41向外滑动并与控速管8内的螺旋槽81接触，使得转轴4一边转动一边带动电机3和一号锥齿轮5向右运动，使得一号锥齿轮5和二号锥齿轮6的接触面积增大，使得转轴4的转速被降低，对电机3进行保护，避免电机3在转速过快时发热失火，当一号锥齿轮5由于转轴4的转动往右端移动时，因安装板21的上表面固定连接有刚性弹簧24，即使得刚性弹簧24对安装板21有一个反向推动力，从而确保一号锥齿轮5与二号锥齿轮6始终保持紧密贴合状态，避免重力不足导致一号锥齿轮5与二号锥齿轮6断开连接导致电机3无法正常运转，当卡接块41因离心力作用而滑动至螺旋槽81内时，因螺旋槽81的外表面固定连接有橡胶膜82，所以卡接块41与螺旋槽81内的橡胶膜82接触后会产生一定的摩擦力，从而使得转轴4的转速受到摩擦力限制，避免转轴4的转速过快使得一号锥齿轮5与二号锥齿轮6脱离接触导致工作稳定性受到影响。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。