阅读说明：本技术 一种风力机塔架疲劳转移结构 (Wind turbine tower fatigue transfer structure ) 是由 柯世堂 李翰 邱炎明 牟文军 刘凌峰 董依帆 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风力机塔架疲劳转移结构,包括风力机塔架,风力机塔架的底部安装有转动装置,风力机塔架上端安装有风力机舱体,风力机舱体前端安装有风力机叶片,转动装置能带动的风力机塔架、风力机舱体以及风力机叶片一同转动,风力机塔架前侧安装有弱风疲劳转移结构,风力机塔架后侧安装有强风疲劳转移结构,风力机塔架顶部设置有水平滑槽,水平滑槽前后走向,风力机舱体可滑动地安装在水平滑槽中,弱风疲劳转移结构包括弱风疲劳转移杆和第一弹簧,强风疲劳转移结构包括强风疲劳转移杆和第二弹簧。本发明具有能显著提高风力机抗疲劳能力的优点。(The invention discloses a wind turbine tower fatigue transfer structure which comprises a wind turbine tower, wherein a rotating device is installed at the bottom of the wind turbine tower, a wind turbine cabin body is installed at the upper end of the wind turbine tower, wind turbine blades are installed at the front end of the wind turbine cabin body, the wind turbine tower, the wind turbine cabin body and the wind turbine blades which can be driven by the rotating device rotate together, a weak wind fatigue transfer structure is installed on the front side of the wind turbine tower, a strong wind fatigue transfer structure is installed on the rear side of the wind turbine tower, a horizontal sliding groove is formed in the top of the wind turbine tower, the front direction and the rear direction of the horizontal sliding groove are arranged, the wind turbine cabin body is slidably installed in the horizontal sliding groove, the weak wind fatigue transfer structure comprises a weak wind. The invention has the advantage of remarkably improving the anti-fatigue capability of the wind turbine.)

一种风力机塔架疲劳转移结构

技术领域

本发明属于风力发电的领域，尤其涉及一种风力机塔架疲劳转移结构。

背景技术

上世纪末发达国家大力倡导可持续发展资源，清洁能源风力机也在该背景下蓬勃发展；到了本世纪，国内外的风力机都有了很大进展.但作为典型投入高，回收慢的投资，风力机在抗疲劳方面的要求比其他构筑物高得多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能显著提高风力机抗疲劳能力的一种风力机塔架疲劳转移结构。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种风力机塔架疲劳转移结构，包括风力机塔架，风力机塔架的底部安装有转动装置，风力机塔架上端安装有风力机舱体，风力机舱体前端安装有风力机叶片，转动装置能带动的风力机塔架、风力机舱体以及风力机叶片一同转动，其特征是：风力机塔架前侧安装有弱风疲劳转移结构，风力机塔架后侧安装有强风疲劳转移结构，风力机塔架顶部设置有水平滑槽,水平滑槽前后走向，风力机舱体可滑动地安装在水平滑槽中，弱风疲劳转移结构包括弱风疲劳转移杆和第一弹簧，弱风疲劳转移杆下端与风力机塔架连接，上端与风力机舱体的前端铰接，第一弹簧一端与弱风疲劳转移杆中部或上部固定连接，另一端与风力机塔架固定连接，强风疲劳转移结构包括强风疲劳转移杆和第二弹簧，强风疲劳转移杆下端与风力机塔架连接，上端与风力机舱体的后端铰接，第二弹簧一端与强风疲劳转移杆中部或上部固定连接，另一端与风力机塔架固定连接，第一弹簧有将弱风疲劳转移杆上端推离风力机塔架的弹性势能，第二弹簧有将强风疲劳转移杆上端拉近风力机塔架的弹性势能。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的第一弹簧的数量为一个，第二弹簧的数量为多个，弱风疲劳转移杆下端与风力机塔架中部连接，强风疲劳转移杆下端与风力机塔架下部连接。

上述的弱风疲劳转移杆和强风疲劳转移杆均通过竖直滑槽结构与风力机塔架连接，竖直滑槽结构包括开设在风力机塔架上的竖直滑槽、第三弹簧和滑块，其中，第三弹簧限位安装在竖直滑槽中，第三弹簧的下端与竖直滑槽下端固定连接，第三弹簧的上端与滑块固定连接，滑块卡在竖直滑槽中，能沿着竖直滑槽上下滑动，滑块与相应的弱风疲劳转移杆或强风疲劳转移杆的下端固定连接。

上述的风力机舱体通过水平滑动装置可滑动地安装在水平滑槽中，水平滑动装置包括连接座、前弹性缓冲端、后弹性缓冲端、液压缓冲器、速度传感器以及压力传感器，连接座可前后滑动地安装在水平滑槽中，风力机舱体固定安装在连接座上，前弹性缓冲端安装在水平滑槽前端，后弹性缓冲端安装在水平滑槽后端，风力机舱体前后移动时，能相应地碰触水平滑槽的前弹性缓冲端和后弹性缓冲端，从而使风力机舱体缓冲减速，速度传感器安装在连接座上，用于检测连接座的移动速度，液压缓冲器安装在水平滑槽后端，液压缓冲器的液压杆向前伸出，液压杆能前后伸缩，液压缓冲器位于后弹性缓冲端后方，液压杆的前端位于后弹性缓冲端前方，液压缓冲器的液压杆前端安装压力传感器，连接座向后后滑动时，能接触液压缓冲器的液压杆，并挤压压力传感器。

上述的液压缓冲器为液压缸。

上述的风力机舱体前端安装有风压传感器，风压传感器用于感应来风方向。

上述的转动装置包括可转动底盘、塔架基座和驱动电机，可转动底盘固定在地面上，可转动底盘上表面设置有环形的旋转滑槽，塔架基座下端安装在旋转滑槽中，驱动电机固定在可转动底盘上，且驱动电机与塔架基座传动连接，驱动电机能带动塔架基座在旋转滑槽上转动，风力机塔架底部与塔架基座固定连接。

上述的风力机塔架上安装有控制器，控制器分别与液压缓冲器、速度传感器、压力传感器、风压传感器以及驱动电机连接，控制器能接收速度传感器、压力传感器、风压传感器的信号，并根据该信号控制液压缓冲器的液压充入量以及驱动电机的运转步数。

上述的第一弹簧可拆卸地安装在弱风疲劳转移杆与风力机塔架之间，第二弹簧可拆卸地安装在强风疲劳转移杆与风力机塔架之间。

本发明具有以下优点：

1、本发明的风力机塔架疲劳转移结构，在风力机塔架前后两个方向上(具有风力机叶片的一侧为前，背对风力机叶片的一侧为后)分别设置了一个弱风疲劳转移结构和一个强风疲劳转移结构，这两个疲劳转移结构能将风力机舱体与风力机塔架之间的形变大部分转移至易于更换的第一弹簧和第二弹簧上，从而减小塔筒的形变量，降低交变荷载对塔架的影响，延长风力机舱体与风力机塔架的使用寿命。

2、设置了竖直滑槽结构，竖直滑槽可以使强风疲劳转移杆和弱风疲劳转移杆具有一定的滑移空间，弹性缓冲装置保证强风疲劳转移杆和弱风疲劳转移杆滑动速度不会过快。

3、水平滑动装置具有多个缓冲结构，能防止机舱移动时速度过大而造成对塔筒的二次冲击，水平滑槽内设弹性缓冲端、液压缓冲器分级制动，确保机舱达到一定位移后可以缓慢制动。

附图说明

图1为微风状态时本发明的风力机塔架的状态图；

图2为强风状态时本发明的风力机塔架的状态图；

图3为竖直滑槽的结构示意图；

图4为竖直滑槽的侧视图；

图5为水平滑槽的结构示意图；

图6是转动装置的结构示意图。

附图标记为：风力机塔架1、水平滑槽11、风力机舱体12、弱风疲劳转移结构2、弱风疲劳转移杆21、第一弹簧22、强风疲劳转移结构3、强风疲劳转移杆31、第二弹簧32、竖直滑槽结构4、竖直滑槽41、第三弹簧42、滑块43、水平滑动装置5、连接座51、前弹性缓冲端52、后弹性缓冲端53、液压缓冲器54、速度传感器55、压力传感器56、转动装置6、可转动底盘61、塔架基座62、旋转滑槽63。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本实施例的一种风力机塔架疲劳转移结构，包括风力机塔架1，风力机塔架1的底部安装有转动装置6，风力机塔架1上端安装有风力机舱体12，风力机舱体12前端安装有风力机叶片，转动装置6能带动的风力机塔架1、风力机舱体12以及风力机叶片一同转动，其特征是：风力机塔架1前侧安装有弱风疲劳转移结构2，风力机塔架1后侧安装有强风疲劳转移结构3，风力机塔架1顶部设置有水平滑槽11,水平滑槽11前后走向，风力机舱体12可滑动地安装在水平滑槽11中，弱风疲劳转移结构2包括弱风疲劳转移杆21和第一弹簧22，弱风疲劳转移杆21下端与风力机塔架1连接，上端与风力机舱体12的前端铰接，第一弹簧22一端与弱风疲劳转移杆21中部或上部固定连接，另一端与风力机塔架1固定连接，强风疲劳转移结构3包括强风疲劳转移杆31和第二弹簧32，强风疲劳转移杆31下端与风力机塔架1连接，上端与风力机舱体12的后端铰接，第二弹簧32一端与强风疲劳转移杆31中部或上部固定连接，另一端与风力机塔架1固定连接，第一弹簧22有将弱风疲劳转移杆21上端推离风力机塔架1的弹性势能，第二弹簧32有将强风疲劳转移杆31上端拉近风力机塔架1的弹性势能。

实施例中，第一弹簧22的数量为一个，第二弹簧32的数量为多个，弱风疲劳转移杆21下端与风力机塔架1中部连接，强风疲劳转移杆31下端与风力机塔架1下部连接。

实施例中，弱风疲劳转移杆21和强风疲劳转移杆31均通过竖直滑槽结构4与风力机塔架1连接，竖直滑槽结构4包括开设在风力机塔架1上的竖直滑槽41、第三弹簧42和滑块43，其中，第三弹簧42限位安装在竖直滑槽41中，第三弹簧42的下端与竖直滑槽41下端固定连接，第三弹簧42的上端与滑块43固定连接，滑块43卡在竖直滑槽41中，能沿着竖直滑槽41上下滑动，滑块43与相应的弱风疲劳转移杆21或强风疲劳转移杆31的下端固定连接。

实施例中，风力机舱体12通过水平滑动装置5可滑动地安装在水平滑槽11中，水平滑动装置5包括连接座51、前弹性缓冲端52、后弹性缓冲端53、液压缓冲器54、速度传感器55以及压力传感器56，连接座51可前后滑动地安装在水平滑槽11中，风力机舱体12固定安装在连接座51上，前弹性缓冲端52安装在水平滑槽11前端，后弹性缓冲端53安装在水平滑槽11后端，风力机舱体12前后移动时，能相应地碰触水平滑槽11的前弹性缓冲端52和后弹性缓冲端53，从而使风力机舱体12缓冲减速，速度传感器55安装在连接座51上，用于检测连接座51的移动速度，液压缓冲器54安装在水平滑槽11后端，液压缓冲器54的液压杆向前伸出，液压杆能前后伸缩，液压缓冲器54位于后弹性缓冲端53后方，液压杆的前端位于后弹性缓冲端53前方，液压缓冲器54的液压杆前端安装压力传感器56，连接座51向后后滑动时，能接触液压缓冲器54的液压杆，并挤压压力传感器56。

前弹性缓冲端52、后弹性缓冲端53为橡胶垫。

实施例中，液压缓冲器54为液压缸。

实施例中，风力机舱体12前端安装有风压传感器，风压传感器用于感应来风方向。

实施例中，转动装置6包括可转动底盘61、塔架基座62和驱动电机，可转动底盘61固定在地面上，可转动底盘61上表面设置有环形的旋转滑槽63，塔架基座62下端安装在旋转滑槽63中，驱动电机固定在可转动底盘61上，且驱动电机与塔架基座62传动连接，驱动电机能带动塔架基座62在旋转滑槽63上转动，风力机塔架1底部与塔架基座62固定连接。

实施例中，风力机塔架1上安装有控制器，控制器分别与液压缓冲器54、速度传感器55、压力传感器56、风压传感器以及驱动电机连接，控制器能接收速度传感器55、压力传感器56、风压传感器的信号，并根据该信号控制液压缓冲器54的液压充入量以及驱动电机的运转步数。

实施例中，第一弹簧22可拆卸地安装在弱风疲劳转移杆21与风力机塔架1之间，第二弹簧32可拆卸地安装在强风疲劳转移杆31与风力机塔架1之间。

本发明的风力机塔架疲劳转移结构使用方式如下：风力机舱体12上安装风压传感器，风压传感器用于感应来风方向，风压传感器将感应的风向传递至控制器，风压传感器和控制器可选用市场上常见的风压传感器和单片机，控制器根据风向，控制驱动电机驱动塔架基座62转动，使风力机舱体12前面为迎风面，当外界的风力较小时，本发明状态如图1所示，此时，外界风力不足以抵抗第一弹簧22的弹力，使弱风疲劳转移杆21下端位于其自身的竖直滑槽41靠上的位置，上端则被第一弹簧22推的远离风力机塔架1，此时第二弹簧32通过弹力将强风疲劳转移杆31拉向贴在风力机塔架1侧面，强风疲劳转移杆31下端位于其对应的竖直滑槽41靠下的位置，当风力增加时，风力机舱体12被风向强风疲劳转移结构3方向推动，第一弹簧22被进一步压缩，而第二弹簧32则被进一步拉伸，在一个新的位置，第一弹簧22和第二弹簧32对风力机舱体12的作用力与风力形成平衡，本发明能抵抗最大风力的状态为图2所示，此时，第二弹簧32拉伸至最长，强风疲劳转移杆31下端位于其对应的竖直滑槽41靠上的位置，第一弹簧22压缩至最短，弱风疲劳转移杆21下端位于其自身的竖直滑槽41靠下的位置，风力机舱体12移动过程中，速度传感器55用于检测风力机舱体12的移动速度，前弹性缓冲端52和后弹性缓冲端53用于防止风力机舱体12硬性碰触水平滑槽11的端部，保护风力机舱体12以及水平滑槽11，由于风大时，风力机舱体12会向强风疲劳转移结构3方向移动，而且速度可能比较快，仅设置后弹性缓冲端53有制动行程短、无法平稳对风力机舱体12降速的问题，本发明设计了液压缓冲器54，液压缓冲器54的液压杆长度是可以受外界压力的作用变化的，而且液压缓冲器54能通过改变液压缸内的液压压力，使液压杆弹性发生变化，当风力机舱体12移动过快时，控制器根据速度传感器55的速度反馈，控制液压缓冲器54相应的提高液压杆的弹性，让风力机舱体12碰触到后弹性缓冲端53之前，就进行了充分缓冲。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。