一种风力发电机组的风向调节装置及其方法与流程

本发明涉及风力发电机，尤其涉及一种风力发电机组的风向调节装置及其方法。

背景技术：

1、风力发电机组是将风能转换为机械功，机械功带动发电机旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电机组的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电，在风力发电的过程中需要风向标对风的来向进行测定，根据风向对发电机的风机外罩进行角度调整，以保证风轮即扇叶正对风向。

2、经检索现如今的风力发电机组的风向标对风装置，多是在机舱平台上设置着桅杆，在桅杆上端配合安装着风向标，在桅杆的上端设置着带有定位螺栓的筒状连接座，风向标筒上端设置的转轴上安装着风向标，风向标筒下端的连接柱与连接座的内孔相配合，并且通过定位螺栓固接，风向标的竖直杆外壁还套接一个能够检测风速的转轮；这种检测装置虽然比较简易，但是对风的捕捉过于敏感，不能有效的对来向的主要风力进行精准测定，因此我们需要一种能够精准测定有效风力的风向调节装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中的风向标检测时过于敏感需要配合人工手段的测定才能最终确定主力风向的技术问题，本发明采用以下技术方案：

2、一种风力发电机组的风向调节装置，包括固定于风机外罩顶端处且远离风叶固定头一端的外罩，且外罩包括矩形框形结构的侧挡罩和固定于其顶端的顶板，所述顶板的中间靠近两端分别开有隐藏孔和转孔，所述转孔中设置有检测机构，且检测机构包括转动连接在所述转孔中可在任意角度定位的固定套筒，且固定套筒的桶口向下整体呈圆柱形结构，所述固定套筒的顶端转动连接有与桶底垂直的从动转管，且从动转管的顶端贯通有与从动转管垂直的横管体，且横管体朝向上风向的一端焊接固定有导风标头，横管体内滑动连接有内滑柱；所述内滑柱远离导风标头的一端设置有泡沫球；所述内滑柱靠近导风标头的一端固定有拉绳，且拉绳绕过从动转管的顶端转角处延伸至固定套筒中，拉绳远离内滑柱的一端固定有双头配重锥；所述从动转管的底端套接有固定圈，且固定圈的圆周外壁位于导风标头的正下方固定有副标杆，且固定套筒的圆周内壁靠近顶端固定有两个互相对称的固定耳板，两个固定耳板分别位于副标杆的两侧，副标杆的两侧与对应的固定耳板之间均固定有外圈弹簧，且所述副标杆的两侧位于所述外圈弹簧的内部均固定有内弹簧，两个所述固定耳板相对的一侧均设置有与内弹簧位置相适配的压力传感器二；若来向的风力强劲且与导风标头的延伸方向有较大的夹角，即可让从动转管产生较大幅度的扭转，此时风力吹动体积巨大的泡沫球，迫使导风标头慢慢与风向一致，位于从动转管底端的副标杆克服外圈弹簧的阻力与来风向一侧的压力传感器二接触，紧接着控制器发出信号给风机转向机构，控制风机外罩整体转动，直至风机外罩的头部垂直来风向即可。

3、本发明进一步的设置在于，所述导风标头为扁平状竖直设置的尖头状，且导风标头的尾端固定在横管体的端部；所述内滑柱远离泡沫球的一端嵌装有磁铁块二，且横管体靠近导风标头的一端底部固定有拉簧弹簧，且拉簧弹簧靠近磁铁块二的一端固定小铁块。

4、本发明进一步的设置在于，所述固定套筒的顶端桶底处嵌装有耐磨滑环，且耐磨滑环的圆周内壁嵌装有多个等距离分布的竖直滚子，所述从动转管的圆周外壁靠近耐磨滑环的顶端固定有限位环，限位环的下表面嵌装有多个凸出的滚珠；使得从动转管的转动更加灵敏，减小摩擦阻力；所述内滑柱远离导风标头的一端预留有插孔，且插孔中插接有固定杆，泡沫球插接在固定杆的端部，且泡沫球的直径等于横管体长度的2-5倍；所述从动转管的圆周外壁靠近中部固定有向泡沫球方向延伸的条形滑杆，条形滑杆与内滑柱的延伸方向一致，且条形滑杆的外壁滑动套接有耐磨滑管，泡沫球的内部开有贯穿孔，且耐磨滑管插入在贯穿孔中，所述耐磨滑管的外壁粘接在贯穿孔的内壁。

5、本发明进一步的设置在于，所述从动转管的顶端设置有定滑轮二，且拉绳绕过定滑轮二垂钓于从动转管的中心线上，前提是从动转管处于竖直的检测状态；

6、所述固定套筒的圆周内壁设置有三层风力等级触动开关，且三层风力等级触动开关均包括三个等高且成中心对称分布在固定套筒内壁的安装壁块，位于同一层且处于高层的三个安装壁块靠近中心侧固定均固定有斜向下延伸的弹簧板一，三个所述弹簧板一的延伸方向交于固定垂直的拉绳上，位于同一层且处于中层的三个安装壁块靠近中心侧均固定有斜向下延伸的弹簧板二，位于同一层且处于底层的三个安装壁块靠近中心侧均固定有斜向下延伸的弹簧板三；且弹簧板一、弹簧板二和弹簧板三靠近拉绳的一端均固定有弧形阻挡杆；每一层的其中一个所述安装壁块的顶端均固定有伸向中间的悬臂板，且悬臂板的下表面均固定有缓冲弹簧，缓冲弹簧的底端均固定有电接触点；当风力大到冲破磁铁块二的吸引力的时候，此时双头配重锥就会在拉绳的作用力下向上冲击第一层即最底层的三个弧形阻挡杆，此时最底端的弹簧板三就会向上弯曲，直至与该层的电接触点接触，继而启动报警器，待风力到达设定的报警层次时，控制器即控制减速箱上方的刹车机构将风轮刹住，停止工作，并同时控制风叶固定头内的液压机构将扇叶调整到最小阻力角度，以进行抵抗强风。

7、本发明进一步的设置在于，所述双头配重锥靠近拉绳一端的锥度较大，双头配重锥远离拉绳一端的锥度较小，即较尖锐，可以在配合拉绳向上移动的时候形成有效的阻力，而在复位的时候，由于需要冲破层层阻力，因此靠近底端的锥体做的比较尖锐，配合弹簧板一、弹簧板二和弹簧板三整体向下倾斜，因此更便于双头配重锥复位。

8、本发明进一步的设置在于，所述固定套筒的外壁套接有横置的整体外形成圆柱形结构的转向套块，且转向套块的圆周外壁开有与固定套筒外径相适配的固定插孔，所述转向套块的两端均固定有延伸轴，且顶板的上表面位于转孔的两侧分别设置有与对应的延伸轴相适配的轴杆架；所述转向套块靠近其中一端固定有蜗轮盘，且顶板的下表面靠近蜗轮盘的斜下方固定有减速电机，所述减速电机的输出轴顶端固定有联轴器，且联轴器的端部固定套接有复位弹簧，复位弹簧远离减速电机的一端固定有传动杆，且传动杆的外壁套接有与蜗轮盘互相啮合的蜗杆套。

9、本发明进一步的设置在于，所述隐藏孔的尺寸与所述泡沫球和固定杆的大小相适配；通过设置的减速电机和转向套块，可以在风力巨大的时候，将风阻大的泡沫球隐藏于外罩内，以减小整体的风阻，从而防止将装置吹毁，确保装置的灵敏度。

10、本发明进一步的设置在于，所述传动杆远离所述复位弹簧的一端固定有横置的滑辊，且滑辊的中间嵌装有永磁体，顶板位于永磁体的上方嵌装有电磁铁；顶板的下表面位于滑辊的前后两侧分别固定有开口相对的弧形滑轨；通过设置的电磁铁通电时，即可挤压传动杆和蜗杆套整体下转，继而使得蜗杆套与蜗轮盘脱离啮合，此时即可继续控制检测机构反转复位；所述固定套筒的底端靠近隐藏孔处固定有l形压板，且l形压板远离固定套筒的一端固定有吊绳，所述顶板的上表面位于转孔与隐藏孔之间设置有导绳轮，且顶板靠近导绳轮处开有绳穿孔，吊绳穿过绳穿孔、再绕过导绳轮再向下穿过绳穿孔固定有复位配重块；配合吊绳和复位配重块的设置，即可再蜗杆套与蜗轮盘脱离啮合时，检测机构即可慢慢被复位。

11、本发明进一步的设置在于，所述顶板的下表面靠近绳穿孔处固定有l形限位架，且l形限位架的底端固定有压力传感器一，且l形压板远离固定套筒的一侧固定有伸缩压杆，由于设置的压力传感器一，可以在对该装置进行保护时，转动到压力传感器一被触动即停止减速电机的转动。

12、一种风力发电机组的风向调节方法，包括以下步骤：

13、步骤一：使用前，将两个压力传感器二的接入控制风机外罩的整体转向控制系统中，将风力等级触动开关接入到用以控制扇叶角度的液压系统以及控制整体停转的刹车机构中；

14、步骤二：正常检测过程中，当风力过小或者与导风标头的延伸方向一致，则不足以扭动从动转管很大幅度，此时在外圈弹簧的抵抗力下，任何一侧的压力传感器二都不会被触动，即控制器不会发出让风机外罩转向的指令；

15、若来向的风力强劲且与导风标头的延伸方向有较大的夹角，此时会让从动转管产生较大幅度的扭转，于此同时，风力吹动体积巨大的泡沫球，迫使导风标头慢慢与风向一致，位于从动转管底端的副标杆克服外圈弹簧的阻力与来风向一侧的压力传感器二接触，紧接着控制器发出信号给风机转向机构，并控制风机外罩整体转动，直至风机外罩的头部垂直来风向；

16、步骤三：当风力大到冲破磁铁块二的吸引力的时候，此时双头配重锥就会在拉绳的作用力下向上冲击第一层即最底层的三个弧形阻挡杆，此时最底端的弹簧板三就会向上弯曲，直至与该层的电接触点接触，继而启动报警器，液压机构进行扇叶角度调整；待风力继续增大到达设定的危险报警层次时，控制器即控制减速箱上方的刹车机构将风轮刹住，停止风机工作，并同时控制风叶固定头内的液压机构将扇叶调整到最小阻力角度。

17、本发明中的有益效果为：

18、1、通过设置与导风标头位置正对的副标杆，配合其两侧与固定耳板之间的外圈弹簧，当风力过小或者与导风标头的延伸方向一致，则不足以扭动从动转管很大幅度，此时在外圈弹簧的抵抗力下，任何一侧的压力传感器二都不会被触动，即控制器不会发出整体转向指令。

19、2、通过设置的拉簧弹簧和磁铁块二，可以在检测过程中，当风速小到一定程度时，即无法挣脱吸合的磁铁块二和小铁块时，则判断为可以忽视的风力等级，一旦风力达到挣脱磁铁块二的引力之后才可以根据底部的双头配重锥的位置判断风力级别，通过物理方式进行低风速判断，减小误判的可能性。

20、3、通过设置两头锥度不同的双头配重锥，可以在配合拉绳向上移动的时候形成有效的阻力，而在复位的时候，由于需要冲破层层阻力，因此靠近底端的锥体做的比较尖锐，配合弹簧板一、弹簧板二和弹簧板三整体向下倾斜，因此更便于双头配重锥复位。