CN113700611B - 偏航平台及包含其的风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏航平台及包含其的风力发电机，用于风力发电机，所述偏航平台包括偏航支撑座、传动机构和偏航转盘，所述传动机构两端分别连接所述偏航支撑座和所述偏航转盘，所述偏航转盘通过所述传动机构相对所述偏航支撑座周向运动，所述偏航支撑座包括若干第一嵌合部，所述偏航转盘包括若干第二嵌合部，若干所述第一嵌合部与若干所述第二嵌合部相互嵌合。所述风力发电机包括如上所述的偏航平台。偏航支撑座通过第一嵌合部与第二嵌合部之间的嵌合关系，与偏航转盘相互嵌套，当偏航平台受到各个方向的风力时，偏航平台能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台因风力而受损。

Description

偏航平台及包含其的风力发电机

技术领域

本发明涉及一种偏航平台及包含其的风力发电机。

背景技术

在目前的可再生能源中，风力发电技术是比较成熟且应用范围较广的一种技术，也是目前全球实现风能利用的最主要方式。目前的风力发电主要分为陆地风电及海上风电两种，但随着风资源需求的逐步增大，陆地风电对于土地资源的过多占用及其噪音过大、干扰公众视野等缺点逐渐体现出来。当前，世界上已有超20余国及地区开始发展海上风电，我国的海上风电发展在近年来也取得了较为迅速的发展，中国2020年海上风电新增装机超过3GW，占全球新增海上风电装机的50.45％，成为全球第二大海上风电市场。

与此同时，海上固定式风机的大型化趋势越来越明显，大容量的海上风机具有节约用海面积、降低单位造价和运维成本等多方面的优势，其将在未来深远海大规模开发的背景下担当更为重要的角色。

目前，大容量的海上固定式风机有两种较为主流的结构方案，一种为单基础单机方案，另外一种为单基础双机方案。现有的风机方案已经通过设置偏航平台来改变叶片的朝向使其能够正面受风，但是，由于偏航平台受风力的影响，很容易出现结构不稳定、因风力而受损的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中偏航平台结构不稳定、容易因风力而受损的缺陷，提供一种偏航平台及包含其的风力发电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种偏航平台，用于风力发电机，所述偏航平台包括偏航支撑座、传动机构和偏航转盘，所述传动机构两端分别连接所述偏航支撑座和所述偏航转盘，所述偏航转盘通过所述传动机构相对所述偏航支撑座周向运动，所述偏航支撑座包括若干第一嵌合部，所述偏航转盘包括若干第二嵌合部，若干所述第一嵌合部与若干所述第二嵌合部相互嵌合。

在本方案中，采用上述结构形式，偏航支撑座通过第一嵌合部与第二嵌合部之间的嵌合关系，与偏航转盘相互嵌套，当偏航平台受到各个方向的风力时，偏航平台能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台因风力而受损。

较佳地，至少一个所述第一嵌合部抵接于所述第二嵌合部的上壁；和/或，至少一个所述第二嵌合部抵接于所述第一嵌合部的上壁。

在本方案中，采用上述结构形式，当偏航平台受到向上的风力时，偏航平台能够承受向上提的载荷；当偏航平台受到向下的风力时，偏航平台能够承受向下压的载荷，结构稳定，减少或避免出现偏航平台因风力而受损的情况。

较佳地，所述偏航转盘相对于所述偏航支撑座***转动；和/或，所述第一嵌合部与所述第二嵌合部在嵌合处设有垫片。

在本方案中，采用上述结构形式，当偏航转盘受载后，受力面积大，结构稳定。并且偏航转盘仅通过传动机构就可实现相对于偏航支撑座***转动，结构简单，易于维修保养。通过在第一嵌合部与第二嵌合部在嵌合处设有垫片。减少或避免在偏航转盘相对于偏航支撑座转动的过程中，第一嵌合部与第二嵌合部的嵌合处出现的磨损的情况，以保障偏航工作的正常运行。

较佳地，所述传动机构包括驱动件、传动齿轮和传动齿圈，所述传动齿轮两端分别连接所述驱动件和所述传动齿圈，通过所述驱动件带动所述传动齿轮相对所述传动齿圈周向运动，且所述驱动件相对于所述偏航转盘固定，并设置于所述偏航转盘的内周侧，所述传动齿圈相对于所述偏航支撑座固定，并设置于所述偏航支撑座的外周侧。

在本方案中，采用上述结构形式，驱动件启动后，带动与驱动件连接的传动齿轮在传动齿圈上转动，即相当于驱动件相对传动齿圈转动，由于驱动件与偏航转盘相对固定，偏航转盘相对于偏航支撑座/传动齿圈转动，以完成偏航功能，结构简单，便于操作。另外，若要改变偏航转盘的尺寸，由于传动齿圈与偏航转盘并无直接的耦合关系，只需相应改变传动齿轮的直径大小或传动齿圈厚度即可，工艺要求低。

本发明还提供了一种风力发电机，所述风力发电机包括如上所述的偏航平台。

在本方案中，采用上述结构形式，由于偏航平台能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台因风力而受损。带有偏航平台的风力发电机不易受损，使用寿命长。

较佳地，所述风力发电机包括发电单元和固定所述发电单元的塔筒单元，所述塔筒单元一端连接所述偏航转盘，另一端连接所述发电单元；

所述风力发电机还包括与所述偏航转盘连接的悬臂单元，所述悬臂单元与所述塔筒单元通过连接件连接。

在本方案中，采用上述结构形式，发电单元通过塔筒单元固定在偏航转盘上，当偏航转盘转动时，塔筒单元随之转动，以改变发电单元的受风方向；连接件将塔筒单元所受部分载荷引入悬臂单元中，抵消塔筒单元的部分自重载荷，提高风力发电机整体结构刚度，降低结构重量，降低用钢量。

较佳地，所述风力发电机包括预紧组件，所述预紧组件包括第一预紧件，所述第一预紧件两端分别连接所述塔筒单元和所述偏航转盘。

在本方案中，采用上述结构形式，第一预紧件将塔筒单元所受部分载荷引入偏航平台上，以进一步降低塔筒单元所受载荷，提高塔筒单元整体刚性；且第一预紧件本身也会承受部分载荷，降低钢结构应力。

较佳地，所述预紧组件包括第二预紧件，所述第二预紧件的两端分别连接所述悬臂单元和所述塔筒单元。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第二预紧件将塔筒单元所受部分载荷引入悬臂单元，且使得预紧力有一定的倾斜度，进一步降低塔筒单元受到的载荷，通过结构优化，降低结构重量，提高经济性，并提高塔筒单元以及发电单元的稳定性。另外，即便在无风情况下，也能保持塔筒单元以及发电单元的稳定性。

较佳地，所述发电单元包括第一发电件和第二发电件，所述塔筒单元包括第一塔筒和第二塔筒，所述第一发电件通过所述第一塔筒固定在所述偏航转盘上，所述第二发电件通过所述第二塔筒固定在所述偏航转盘上；

所述预紧组件包括第三预紧件，所述第三预紧件两端分别连接所述第一塔筒和所述第二塔筒。

在本方案中，采用上述结构形式，采用双机头风机结构，通过偏航平台可以满足双机头都同时正面受风，提高发电效率，提高经济性；通过有预紧力的第三预紧件提高第一塔筒和第二塔筒之间的稳定性，另外，由于塔筒单元与偏航转盘之间通过第一预紧件连接，在第三预紧件的作用下进一步保持塔筒单元内第一塔筒和第二塔筒之间的稳固性。

较佳地，所述第一塔筒与所述第二塔筒间隔设置，且所述第一发电件与所述第二发电件间隔设置。

在本方案中，采用上述结构形式，防止第一发电件与第二发电件接触，两者互不干扰，以保障第一发电件与第二发电件正常工作，保持整个风力发电机正常工作状态。

较佳地，所述发电单元设置于所述预紧组件的外侧。

在本方案中，采用上述结构形式，防止预紧组件与发电单元接触，确保预紧组件对发电单元无影响，发电单元上的叶片不会碰到预紧组件，发电单元可正常工作。

较佳地，所述风力发电机包括固定组件，所述固定组件设于所述偏航平台的底部，以固定所述偏航平台。

在本方案中，采用上述结构形式，通过固定组件以固定偏航平台，加大偏航平台的稳固性，同时也加大风力发电机的稳固性。

本发明的积极进步效果在于：偏航支撑座通过第一嵌合部与第二嵌合部之间的嵌合关系，与偏航转盘相互嵌套，当偏航平台受到各个方向的风力时，偏航平台能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台因风力而受损。

附图说明

图1为本发明实施例的偏航平台的内部结构示意图。

图2为本发明实施例的偏航平台的另一内部结构示意图。

图3为本发明实施例的风力发电机的结构示意图。

图4为本发明实施例的风力发电机另一角度的结构示意图。

附图标记说明：

偏航平台1

偏航支撑座11

第一嵌合部111

传动机构12

驱动件121

传动齿轮122

传动齿圈123

偏航转盘13

第二嵌合部131

垫片14

发电单元2

第一发电件21

第二发电件22

塔筒单元3

第一塔筒31

第二塔筒32

悬臂单元4

连接件5

预紧组件6

第一预紧件61

第二预紧件62

第三预紧件63

固定组件7

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种偏航平台1，用于风力发电机。偏航平台1包括偏航支撑座11、传动机构12和偏航转盘13，传动机构12两端分别连接偏航支撑座11和偏航转盘13，偏航转盘13通过传动机构12相对偏航支撑座11周向运动。偏航支撑座11包括若干第一嵌合部111，偏航转盘13包括若干第二嵌合部131，若干第一嵌合部111与若干第二嵌合部131相互嵌合。偏航支撑座11通过第一嵌合部111与第二嵌合部131之间的嵌合关系，与偏航转盘13相互嵌套，当偏航平台1受到各个方向的风力时，偏航平台1能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台1因风力而受损。

作为一种较佳地实施方式，至少一个第一嵌合部111抵接于第二嵌合部131的上壁。当偏航平台1受到向上的风力时，偏航平台1能够承受向上提的载荷，结构稳定，减少或避免出现偏航平台1因风力而受损的情况。

在其他一些实施例中，至少一个第二嵌合部131抵接于第一嵌合部111的上壁。当偏航平台1受到向下的风力时，偏航平台1能够承受向下压的载荷，结构稳定，减少或避免出现偏航平台1因风力而受损的情况。

作为一种较佳地实施方式，偏航转盘13相对于偏航支撑座11***转动。当偏航转盘13受载后，受力面积大，结构稳定。并且偏航转盘13仅通过传动机构12就可实现相对于偏航支撑座11***转动，结构简单，易于维修保养。

另外，所述第二嵌合部131部分抵接于所述第一嵌合部111的延伸端端部，偏航平台1既能够承受向左的载荷，也能够承受向右的载荷，偏航平台1结构稳定。

在其他一些实施例中，第一嵌合部111与第二嵌合部131在嵌合处设有垫片14。减少或避免在偏航转盘13相对于偏航支撑座11转动的过程中，第一嵌合部111与第二嵌合部131的嵌合处出现的磨损的情况，以保障偏航工作的正常运行。

作为一种较佳地实施方式，传动机构12包括驱动件121、传动齿轮122和传动齿圈123，传动齿轮122两端分别连接驱动件121和传动齿圈123，通过驱动件121带动传动齿轮122相对传动齿圈123周向运动，且驱动件121相对于偏航转盘13固定，并设置于偏航转盘13的内周侧，传动齿圈123相对于偏航支撑座11固定，并设置于偏航支撑座11的外周侧。驱动件121启动后，带动与驱动件121连接的传动齿轮122在传动齿圈123上转动，即相当于驱动件121相对传动齿圈123转动，由于驱动件121与偏航转盘13相对固定，偏航转盘13相对于偏航支撑座11/传动齿圈123转动，以完成偏航功能，结构简单，便于操作。另外，若要改变偏航转盘13的尺寸，由于传动齿圈123与偏航转盘13并无直接的耦合关系，只需相应改变传动齿轮122的直径大小或传动齿圈123厚度即可，工艺要求低。

具体地，驱动件121为多个驱动电机，偏航工作更加稳定均匀。

另外，传动机构12并不限定于采用驱动件121、传动齿轮122和传动齿圈123的组合，只要传动机构12一端相对于偏航转盘13固定，另一端相对于偏航支撑座11固定，且传动机构12与偏航转盘13的连接端能够相对于传动机构12与偏航支撑座11连接端相对转动即可。

本发明实施例还提供了一种风力发电机，如图3所示，风力发电机包括如上所述的偏航平台1。由于偏航平台1能够承受不同方向的载荷，结构稳定，减少或避免偏航平台1因风力而受损。带有偏航平台1的风力发电机不易受损，使用寿命长。

作为一种较佳地实施方式，风力发电机包括发电单元2和固定发电单元2的塔筒单元3，塔筒单元3一端连接偏航转盘13，另一端连接发电单元2。发电单元2通过塔筒单元3固定在偏航转盘13上，当偏航转盘13转动时，塔筒单元3随之转动，以改变发电单元2的受风方向。风力发电机还包括与偏航转盘13连接的悬臂单元4，悬臂单元4与塔筒单元3通过连接件5连接。连接件5将塔筒单元3所受部分载荷引入悬臂单元4中，抵消塔筒单元3的部分自重载荷，提高风力发电机整体结构刚度，降低结构重量，降低用钢量。

其中，悬臂单元4的高度低于塔筒单元3的高度，使得悬臂单元4能够承受塔筒单元3以及发电单元2的部分载荷，进一步降低塔筒单元3受到的载荷，增强风力发电机整体的稳定性。若悬臂单元4的高度高于塔筒单元3的高度，悬臂单元4可能在发电单元2的受风方向上遮挡发电单元2上的叶片，进一步影响发电单元2的正常工作，也增加了制造成本。

具体地，发电单元2包括叶片和机舱，通过偏航转盘13的转动以改变叶片的方向。

另外，塔筒单元3与偏航转盘13通过焊接/法兰连接；悬臂单元4与连接件5通过焊接/法兰连接；塔筒单元3与连接件5通过焊接/法兰连接。当然，塔筒单元3与偏航转盘13、悬臂单元4与连接件5、塔筒单元3与连接件5也可以通过其他方式固定连接。

作为一种较佳地实施方式，风力发电机包括预紧组件6，预紧组件6包括第一预紧件61，第一预紧件61两端分别连接塔筒单元3和偏航转盘13。第一预紧件61自身一直保持紧绷状态，即第一预紧件61的预紧力要大于风力发电机在运行过程中所受到的抵抗预紧力的载荷。第一预紧件61将塔筒单元3所受部分载荷引入偏航平台1上，以进一步降低塔筒单元3所受载荷，提高塔筒单元3整体刚性；且第一预紧件61本身也会承受部分载荷，降低钢结构应力。

具体地，预紧组件6采用缆绳总成，第一预紧件61选用缆绳，成本较低，经济性好。

作为一种较佳地实施方式，预紧组件6包括第二预紧件62，第二预紧件62的两端分别连接悬臂单元4和塔筒单元3。通过第二预紧件62将塔筒单元3所受部分载荷引入悬臂单元4，且使得预紧力有一定的倾斜度，进一步降低塔筒单元3受到的载荷，通过结构优化，降低结构重量，提高经济性，并提高塔筒单元3以及发电单元2的稳定性。另外，即便在无风情况下，也能保持塔筒单元3以及发电单元2的稳定性。

作为一种较佳地实施方式，发电单元2包括第一发电件21和第二发电件22，塔筒单元3包括第一塔筒31和第二塔筒32，第一发电件21通过第一塔筒31固定在偏航转盘13上，第二发电件22通过第二塔筒32固定在偏航转盘13上。采用双机头风机结构，通过偏航平台1可以满足双机头都同时正面受风，提高发电效率，提高经济性。优选的，第一发电件21和第一塔筒31构成的整体，与第二发电件22和第二塔筒32构成的整体，相对于转盘13中心左右对称。

另外，发电单元2还可以包括多个发电件，塔筒单元3包括多个与发电件数量相应的塔筒，当然，发电件与塔筒可以不一一对应，可以一个发电件由多个塔筒固定在偏航转盘13上。优选的，一个发电件通过一个塔筒固定在偏航转盘13上，经济性好。

悬臂单元4也可以包括多个悬臂结构，悬臂结构的数量可以与塔筒的数量对应，当然，也可以不一一对应。优选的，两个发电件对应两个塔筒，对应两个悬臂结构，两个悬臂结构呈V形布置，进一步降低塔筒单元3所受载荷。

预紧组件6包括第三预紧件63，第三预紧件63两端分别连接第一塔筒31和第二塔筒32。通过有预紧力的第三预紧件63提高第一塔筒31和第二塔筒32之间的稳定性，另外，由于塔筒单元3与偏航转盘13之间通过第一预紧件61连接，在第三预紧件63的作用下进一步保持塔筒单元3内第一塔筒31和第二塔筒32之间的稳固性。

作为一种较佳地实施方式，第一塔筒31与第二塔筒32间隔设置，且第一发电件21与第二发电件22间隔设置。防止第一发电件21与第二发电件22接触，两者互不干扰，以保障第一发电件21与第二发电件22正常工作，保持整个风力发电机正常工作状态。

具体地，第一塔筒31与第二塔筒32成V形布置。

作为一种较佳地实施方式，如图4所示，发电单元2设置于预紧组件6的外侧，防止预紧组件6与发电单元2接触，确保预紧组件6对发电单元2无影响，发电单元2上的叶片不会碰到预紧组件6，发电单元2可正常工作。

作为一种较佳地实施方式，如图3和图4所示，风力发电机包括固定组件7，固定组件7设于偏航平台1的底部，以固定偏航平台1。加大偏航平台1的稳固性，同时也加大风力发电机的稳固性。

具体地，固定组件7可采用单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、重力式基础等几种类型中的任意一种。

在具体使用时，风力发电机可适用于海上发电，请参阅图4进行理解。在本实施例中，固定组件7采用导管架基础，导管架基础上端与偏航平台1下端连接，导管架基础底部与***海床之下的钢管桩相连，用于支撑上部结构，包括偏航平台1、塔筒单元3以及发电单元2等。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种偏航平台，用于风力发电机，其特征在于，所述偏航平台包括偏航支撑座、传动机构和偏航转盘，所述传动机构两端分别连接所述偏航支撑座和所述偏航转盘，所述偏航转盘通过所述传动机构相对所述偏航支撑座周向运动，所述偏航支撑座包括若干第一嵌合部，所述偏航转盘包括若干第二嵌合部，若干所述第一嵌合部与若干所述第二嵌合部相互嵌合；至少一个所述第一嵌合部抵接于所述第二嵌合部的上壁；和/或，至少一个所述第二嵌合部抵接于所述第一嵌合部的上壁。

2.如权利要求1所述的偏航平台，其特征在于，所述偏航转盘相对于所述偏航支撑座***转动；

和/或，所述第一嵌合部与所述第二嵌合部在嵌合处设有垫片。

3.如权利要求1所述的偏航平台，其特征在于，所述传动机构包括驱动件、传动齿轮和传动齿圈，所述传动齿轮两端分别连接所述驱动件和所述传动齿圈，通过所述驱动件带动所述传动齿轮相对所述传动齿圈周向运动，且所述驱动件相对于所述偏航转盘固定，并设置于所述偏航转盘的内周侧，所述传动齿圈相对于所述偏航支撑座固定，并设置于所述偏航支撑座的外周侧。

4.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括如权利要求1-3任一项所述的偏航平台。

5.如权利要求4所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括发电单元和固定所述发电单元的塔筒单元，所述塔筒单元一端连接所述偏航转盘，另一端连接所述发电单元；

所述风力发电机还包括与所述偏航转盘连接的悬臂单元，所述悬臂单元与所述塔筒单元通过连接件连接。

6.如权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括预紧组件，所述预紧组件包括第一预紧件，所述第一预紧件两端分别连接所述塔筒单元和所述偏航转盘。

7.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述预紧组件包括第二预紧件，所述第二预紧件的两端分别连接所述悬臂单元和所述塔筒单元。

8.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述发电单元包括第一发电件和第二发电件，所述塔筒单元包括第一塔筒和第二塔筒，所述第一发电件通过所述第一塔筒固定在所述偏航转盘上，所述第二发电件通过所述第二塔筒固定在所述偏航转盘上；

所述预紧组件包括第三预紧件，所述第三预紧件两端分别连接所述第一塔筒和所述第二塔筒。

9.如权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述第一塔筒与所述第二塔筒间隔设置，且所述第一发电件与所述第二发电件间隔设置。

10.如权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述发电单元设置于所述预紧组件的外侧。

11.如权利要求5-10任一项所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括固定组件，所述固定组件设于所述偏航平台的底部，以固定所述偏航平台。