自主浮沉对风的小型海上风电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种自主浮沉对风的小型海上风电机组，包括主干、机头和浮沉台，主干上端安装机头用于风力发电，浮沉台连接在主干下方，浮沉台悬浮于海平面下方的海水中，浮沉台沿竖直方向托举住主干。浮沉台水平方向外围设置若干个浮体组件，浮体组件具有自适应的随深度波动而变化的浮力。浮体组件包括气囊、抽气泵、进气管、出气管、调压阀和浮子通断块，气囊固定在浮沉台外围，气囊内设置抽气泵，抽气泵经由进气管从海平面上方抽取空气并注入气囊内，出气管连接气囊内部空间和海平面上方大气空间，出气管上设置流阻可调的调压阀，进气管和出气管在出入海平面处均设置浮子通断块，进气管由海平面直至气囊之间具有结余长度。气管由海平面直至气囊之间具有结余长度。气管由海平面直至气囊之间具有结余长度。

【技术实现步骤摘要】
自主浮沉对风的小型海上风电机组


[0001]本专利技术涉及风力发电机组领域，具体是一种自主浮沉对风的小型海上风电机组。

技术介绍

[0002]海上具有大量的海风，使用海风进行风力发电是一种新兴的清洁能源。
[0003]现有技术中，海上风力发电大多通过固定式的机组发电，在需要进行发电的位置打桩作基础，然后在其上修建风电机组，施工量很大，在海深较大的水域也不适用。
[0004]海风常常带有季节性质，所以，固定的海上风电机组常常会有使用时间上的浪费，在固定的季节几乎不能发电。
[0005]还有一些浮台形式的风电机组，但是，为了机组稳定，浮台常常做得很大，也通过绳索等与海底牵拉固定，绳索与海底也需要较为稳固的连接，否则，整个浮台容易被洋流冲击而大幅晃动。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种自主浮沉对风的小型海上风电机组，以解决现有技术中的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自主浮沉对风的小型海上风电机组，包括主干、机头和浮沉台，主干上端安装机头用于风力发电，浮沉台连接在主干下方，浮沉台悬浮于海平面下方的海水中，浮沉台沿竖直方向托举住主干。
[0008]主干支撑起机头部分，让其朝向海面上的风进行风力发电，本专利技术不采用海底修建基础的方式进行机组支撑，而是使用浮沉台及其辅件提供浮力来托举起整个机组，浮沉台沉入海中，并在适当位置悬停，这个适当位置是指位于海面下方较深的深度上，因为使用浮力来平衡机组的重力，所以，浮力部件的结构尺寸较大，让浮沉台及其辅件直接在海平面上漂浮的话，会显著受到洋流的影响，在海平面附近处，海风吹动表层水体流动，流动性受到风力影响而速度不一，能够进行风力发电的位置是常常具有大风的位置，表层水体流动性很强，本专利技术将浮沉台沉入深水位置，只让一根相对较细的主干穿过表层水体，从而，表层水体流过主干时，对于机组整体的冲击力较小，深水位置处水体流速低，不考虑大洋整体受到潮汐力作用和地球大范围温差导致的深水暗流（这类暗流一般也是绝大多数发生在远离大陆架的位置，而风电机组不会设置得离大陆架太远）外，海风不会在水深较多的位置处造成影响，浮沉台在此位置悬停，不易受到海流冲击，从而提供稳定的浮力。通过浮力支撑的机组，可以通过拖船而方便地转移设置位置，根据季节不同，而选择合适的工作地点。
[0009]进一步的，浮沉台水平方向外围设置若干个浮体组件，浮体组件具有自适应的随深度波动而变化的浮力。
[0010]浮沉台如果只有一个浮力提供部件的话，受到洋流冲击而可能出现机组倾覆的危险，所以，通过水平往外延伸而设置多个浮体组件，当机组整体往一侧倾斜时，有下沉趋势
的浮体组件通过自身或连接管等部件增大自身排水体积，提供更多的浮力，从而使得机组重新恢复竖直状态。
[0011]进一步的，浮体组件包括气囊、抽气泵、进气管、出气管、调压阀和浮子通断块，气囊固定在浮沉台外围，气囊内设置抽气泵，抽气泵经由进气管从海平面上方抽取空气并注入气囊内，出气管连接气囊内部空间和海平面上方大气空间，出气管上设置流阻可调的调压阀，进气管和出气管在出入海平面处均设置浮子通断块，进气管由海平面直至气囊之间具有结余长度。
[0012]气囊是排水部件，排水越多，浮力越大，抽气泵抽去大气灌入气囊内，使其保持一定的体积，进出气管分别作为气路进行气囊的补气与出气，调压阀调配的气囊内相对于出气管出口处的压力差值，出气管出口直连海平面大气，调压阀的流阻即是气囊内的表压，气囊内压力越大，则在海水中同一深度处体积越大，提供更大的浮力。浮子通断块可以在其完全浸入水中后，切断出气管与海表面上的大气的连接，进气管具有较多的结余长度，所以，就算其下连接的气囊下沉一些，抽气泵的进气也不会受到影响，出气管没有长度结余，其长度正好等于气囊至海平面的距离，所以，一旦所连接的气囊因为扰动而下沉一点后，该气囊往外界的排气是受到截断的，抽气泵继续运行，气囊内存入更多的气体，体积轻微膨胀，具有相比于其他的气囊更大的浮力，抵抗扰动，使得机组回复到主干竖直状态，完全归位后，这一气囊上引出的出气管端部重新浮出海面，气囊经由调压阀后排气通顺，排出相比于其他气囊所多出来部分的气体，气囊重新变回相同的大小，平等地为浮沉台提供浮力。达到自主地调整偏移姿态的作用。调压阀压力对应气囊内部压力，该压力也对应浮沉台的深度，机组初始设置时，还需要调整进气管与出气管的管长，具体地可以是制造较大的管长，在确定好气囊深度后，通过捆扎的方式，消减掉出气管的富余长度。
[0013]进一步的，出气管靠近海平面的一端带有气管浮子和过流球体，过流球体内部设置与出气管主气流通孔连接的气孔，浮子通断块为莲花形，浮子通断块上表中央朝向设置锥口槽，锥口槽尖端在下并通过通孔连接至浮子通断块下表面，出气管上端贯穿浮子通断块，气管浮子位于浮子通断块下方，过流球体位于锥口槽内，气孔朝向锥口槽斜面，气管浮子抵触浮子通断块下表面时，气孔与锥口槽斜面之间存留间隙。
[0014]浮子通断块位于海平面上时，出气管端部由气管浮子直接提供的浮力而上浮，过流球体高于锥口槽斜面，即，过流球体内往外排气的气孔可以自由排气，此时，气管浮子外部上表面抵触在浮子通断块下表面上，当出气管受到下部气囊的拖拽而进入水中后，浮子通断块受到浮力而向上运动，此时，过流球体与锥口槽接触，气孔被锥口槽斜面所封闭，为了更好的封闭，还可以在锥口槽斜面上设置与过流球体球形面相适应的球形凹槽，气管浮子外部上表面与浮子通断块下表面脱离一段距离，气囊内气体经过调压阀后几乎降至大气压，所以，气孔对于浮子通断块的顶开力很小，不会超过浮子通断块受到的向上浮力，所以，气孔可以被锥口槽所完善密封，气囊在后续注气过程中，压力会保持外部水体的压力，注入的气体用于体积增大。
[0015]进一步的，进气管上设置由大气至气囊流向的单向阀，抽气泵与调压阀进行联锁控制，抽气泵停机时、调压阀关闭。本结构防止抽气泵失电停机后气囊快速排气而失去浮力致使机组沉入水中，抽气泵停机时、调压阀关闭防止气囊内气体从出气管排出，而进气管上的单向阀也防止了气体从抽气泵、进气管逆向排出。
[0016]进一步的，海上风电机组还包括对向块，对向块套装在主干上，对向块浮在海平面位置处，对向块受水流冲击而使海上风电机组整体在水中进行绕竖直轴线的旋转。对向块包括浮块、连接筒、舵叶、弹簧和键，键为长条形，键通过螺钉竖直钉装在主干上，连接筒上端安装带中心孔的浮块，连接筒内表设置竖直的键槽，连接筒和浮块一同套设在主干上，键槽与键对齐，键槽槽宽大于键键宽，键槽两侧壁与键两侧壁之间设置两个以键作对称线的弹簧，连接筒外表沿水平方向设置舵叶。
[0017]舵叶受到水流冲击而给到主干旋转力矩，两个弹簧、键、键槽的槽宽大于键键宽并在其内安装弹簧，是为了适应水流波动，只有舵叶旋转使得键槽从一个方向持续压紧键时，才驱使主干旋转，水流波动被弹簧消除。
[0018]浮块让对向块浮停在海平面处，此处水流最受到海风影响而具有方向性，舵叶面积足够时，水流的冲击以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主浮沉对风的小型海上风电机组，其特征在于：所述海上风电机组包括主干（1）、机头（2）和浮沉台（4），所述主干（1）上端安装机头（2）用于风力发电，所述浮沉台（4）连接在主干（1）下方，浮沉台（4）悬浮于海平面下方的海水中，浮沉台（4）沿竖直方向托举住主干（1）；所述海上风电机组还包括对向块（3），所述对向块（3）套装在主干（1）上，对向块（3）浮在海平面位置处，对向块（3）受水流冲击而使海上风电机组整体在水中进行绕竖直轴线的旋转；所述对向块（3）包括浮块（31）、连接筒（32）、舵叶（33）、弹簧（34）和键（35），所述键（35）为长条形，键（35）通过螺钉竖直钉装在主干（1）上，所述连接筒（32）上...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClF零三D一三二五，
申请(专利权)人：杨梦琳，
类型：发明
国别省市：