一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置与流程

本发明涉及海上风力发电装备领域，尤其涉及一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置。

背景技术：

1、总所皆知，海上风力发电是一种清洁、高效和可持续的能源供给方式，对于满足全球日益增长的能源需求、减少环境污染和应对气候变化等方面具有重要意义。但是海上风力发电装置存在难以克服的振动的技术问题。

2、海上风力发电装置振动可能带来多种危害，会造成海上发电装置整体性能的下降，减少能量转换效率，可能会进一步导致能源产量的减少，增加维护成本，并降低系统的可靠性；会造成结构损坏， 振动可能导致风力发电装置的结构受损，影响其稳定性和安全性，高强度的振动可能导致设备故障，引发严重事故，对工作人员和周围环境构成安全威胁。长期振动可能引发金属疲劳，导致零部件的裂纹和断裂；会造成维护困难，长期的振动可能导致设备更频繁的维护需求，增加了维护团队的工作负担和维护成本。

3、为了克服尾翼带来的振动，有的风电装置抛弃了尾翼设计，在风力发电机上加装有横风传感器，根据风向调整叶片方向。但叶片转动形成的涡轮气流影响横风传感器的精准程度，造成叶片和风向不能时刻保持最佳动力状态。

4、cn115434354a一种用于海上风电筒型基础的筒内减振、抗倾覆装置，公开了“解决了现有技术筒型基础抗拔力提升装置结构复杂、施工难度大以及成本高，且无法满足筒型接触的抗倾覆要求的技术问题”。

5、cn114293584a一种海上风电阻尼耗能单桩基础及其施工方法，公开了“充分利用弹性部件和阻尼部件减振消能，对插入土体段本体受力进行优化，使受力更为合理，起到保护本体作用，避免本体直接与海洋土体作用，发生本体与土体脱离，同时减缓洋流冲刷”。

6、cn114017253a一种风力发电机叶片减振装置，公开了“设计有橡胶减振块及复合弹簧对运行中的第二转轴缓冲减振，设有多组拉伸减振条稳定叶片两侧的中部及根部，并且通过第一导轨组件和第二导轨组件调整拉伸减振条拉伸叶片的角度提高缓冲减振效果”。

7、cn115013244a本发明公开了一种具有减振效果的风电基座叶片调节装置，公开了“不仅能够对叶片的角度进行调节，从而适应不同的风速，还能有效缓解叶片的振动，从而防止叶片的振动造成风电机损坏”。

8、以上现有技术，都是在导致振动内应力产生之后，减小振动的技术方案，没有从振动产生的源头来减小振动，其减振的效果有限。

技术实现思路

1、鉴于背景技术所述的缺陷，做针对性的研究发现，根据流体动力学，由于尾翼从静垂状态被风吹动时一面a迎风推动转动，一面b背风的状态，由于惯性，尾翼转动到风向轴线的另一侧，这时候尾翼的迎风面和背风面反转。尾翼的转动减速到零后，沿着和开始转动相反的方向加速转动，如此循环尾翼就会发生摇摆振动。

2、基于如上的分析，本发明提出了一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置的技术解决方案：

3、一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，组件包括：风电机组中轴、固定底座、制动装置、双尾翼侧板、弹簧、制动柱、制动牵引线、中板。

4、所述双尾翼侧板为弹性材料，可以弹性弯曲，在外力的作用下，可做向中板靠拢或远离的位移。

5、所述双尾翼侧板的两个侧板内侧各装置一个制动柱；

6、所述制动柱一头固定在双尾翼侧板的内侧，在侧板未受到向中板方向的推动力状态下，另一头穿过中板上的孔洞，且制动柱固定制动牵引线的位置处于中板的厚度中抽线上，在侧板迎风受到向中板方向的推动力状态下，侧板带动制动柱向中板方向位移，进而拉动制动牵引线。

7、在遇到大风转向时，所设置双尾翼侧板中的一个侧板迎风受力，带动制动柱向中板方向位移，一方面，制动柱带动制动牵引线拉动制动装置中的制动片，增加风电机组整体转动的摩擦阻力，从而克服了风电机组加速转动，惯性导致的摇摆振动，使得风电机组转动稳定性。另外一方面，随着风电机组整体的转动，双尾翼侧板中迎风的一侧侧板和风向的接触面逐渐减小，所产生的推动转动的推动力也逐渐减小，而另外一侧的侧板，从背风到开始迎风，再到迎风面逐步变大，所产生的逆转动的阻力也逐步变大，最终，在转动作用力、逆转动作用力、制动阻力的综合作用下，风电机组平稳停止于风电机组中轴方向和风向一致的位置。

8、风向稳定风力增强时，双尾翼侧板向中板方向的压力增大，通过制动柱带动制动牵引线拉动制动装置中的制动片，增加整个风电机组转动的静摩擦力，减少振动，从而保障整个风电机组的平稳。

9、所述双尾翼侧板的最大面为椭圆柱面的一部分，承担迎风转向动力及迎风向中板靠拢动位移力的双重作用。

10、所述双尾翼侧板的椭圆柱面正截面椭圆的短轴和长轴比设置为1/4；

11、所述双尾翼侧板的侧面与上下面的交接处加工成圆角；

12、所述制动装置预留制动牵引线拉力小于等于6.2牛顿的制动空位，即制动牵引线拉力小于等于6.2牛顿时，制动装置中的制动片不和摩擦面接触，也不额外产生转动的摩擦阻力。

13、所述制动装置采用摩擦系数为0.9的制动片。

14、所述风电机组中轴和双尾翼侧板连接处，增加橡胶制成的阻尼片。

15、与现有技术相比，本发明有益的技术效果有：

16、1、一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置从振动的源头上，克服了造成振动的应力，保障了风力发电装置的稳定性。

17、2、双尾翼的技术方案，让风电的叶片迎风更稳定和精准及时，减小了风经过叶片造成的涡轮气流对实际定向和实际风向的误差。

18、3、在遇到大风转向时，双尾翼中的一个侧板迎风受力，带动制动柱向中板方向位移，制动柱带动制动牵引线拉动制动装置中的制动片，增加风电机组整体转动的摩擦阻力，从而克服了风电机组加速转动，惯性导致的摇摆振动，大大提升了风电机组转动的稳定性。

19、4、风向稳定风力增强时，双尾翼侧板向中板方向的压力增大，通过制动柱带动制动牵引线拉动制动装置中的制动片，增加整个风电机组转动的静摩擦力，减少振动，从而保障整个风电机组的平稳。

技术特征：

1.一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，组件包括：风电机组中轴、固定底座、制动装置、双尾翼侧板、弹簧、制动柱、制动牵引线、中板，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述双尾翼侧板的最大面为椭圆柱面的一部分，承担迎风转向动力及迎风向中板靠拢动位移力的双重作用。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述双尾翼侧板的椭圆柱面正截面椭圆的短轴和长轴比设置为1/4。

4.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述双尾翼侧板的侧面与上下面的交接处加工成圆角。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述制动装置预留制动牵引线拉力小于等于6.2牛顿的制动空位，即制动牵引线拉力小于等于6.2牛顿时，制动装置中的制动片不和摩擦面接触，也不额外产生转动的摩擦阻力。

6.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述制动装置采用摩擦系数为0.9的制动片。

7.根据权利要求1所述的一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，其特征在于，所述风电机组中轴和双尾翼侧板连接处，增加橡胶制成的阻尼片。

技术总结一种海上风电减振定向的方法及双尾翼装置，公开了双尾翼侧板中的一个侧板迎风受力，制动柱带动制动牵引线拉动制动装置中的制动片，增加风电机组整体转动的摩擦阻力，克服风电机组加速转动、惯性导致的摇摆振动，随着风电机组整体的转动，双尾翼侧板中迎风的一侧侧板和风的接触面逐渐减小，所产生的推动力也逐渐减小，而另外一侧的侧板，从背风到开始迎风，所产生的逆转动的阻力变大，在转动作用力、逆转动作用力、制动阻力的综合作用下，减少振动，保障整个风电机组的平稳。技术研发人员：方自彪,沈建荣,沈小兵,董振天,邓才荣,李小波,周修龙,顾宇盟受保护的技术使用者：惠生清洁能源科技集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26