一种防止叶片扫塔装置

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种防止叶片扫塔装置。

背景技术

随着风电机组大型化，风电叶片越来越长，叶片柔性增大，叶片变形随之增大，甚至有发生扫塔的风险。目前，为了降低叶片成本，叶片的安全余量不断降低。使得叶片扫塔的风险不断增大。

为了更加有效的保证叶片安全可靠，减少叶片的变形，一方面会通过传统的控制方法降低叶片载荷，从而减少叶尖变形，但这会带来发电量的损失。另一种方法，是在机舱上安装激光雷达，通过激光雷达扫测叶片与塔架的距离来控制叶片变桨，最终实现防止叶片扫塔。该方法存在的缺点是，一方面激光的环境适应性有限，在大雾天气容易发生失效，而无法正确控制变桨，另一方面该类方法需要在机舱上开口，并安装激光雷达，成本相对较高。

因此，如何降低对环境的要求，防止在特殊环境下出现防扫塔失效的情况，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防止叶片扫塔装置，以降低对环境的要求，防止在特殊环境下出现防扫塔失效的情况。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种防止叶片扫塔装置，包括：

支撑平台，用于套设于风电设备的塔架上；

转动支撑装置，可转动的设置于所述支撑平台上，且所述转动支撑装置设置在所述风电设备的叶片变形后与所述塔架接触的位置；

第一磁铁，设置于所述叶片上；

第二磁铁，设置于所述转动支撑装置上，且与所述第一磁铁相对布置，所述第一磁铁和所述第二磁铁同极相对布置，以使得在所述叶片变形后，所述第一磁铁和所述第二磁铁产生斥力。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述第二磁铁为电磁铁，所述第一磁铁为永磁体。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述塔架的管腔内设置有电源装置，所述塔架上设置有连通所述管腔的塔筒门，所述第二磁铁的导线通过所述塔筒门进入所述塔架的管腔内，并与所述电源装置电气连接。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述叶片的吸力面梁帽的内侧设置有固定腔体，所述第一磁铁设置于所述固定腔体内。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述固定腔体至所述叶片的叶尖的距离小于5米；和/或，

所述固定腔体的材质与所述叶片的材质相同；和/或，

所述固定腔体通过手糊双向布固定于所述吸力面梁帽上。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述转动支撑装置包括：

转动底架，所述转动底架设置于所述支撑平台上，且具有套设于所述塔架上的底架孔，所述转动底架上设置有底架滚轮，所述第二磁铁设置于所述转动底架上，至少一个所述底架滚轮传动连接有驱动装置，所述驱动装置驱动所述转动底架与所述风电设备的偏航同步转动，以使得所述第二磁铁与所述第一磁铁相对应；

转动立架，设置于所述转动底架上，且沿所述塔架的高度方向延伸，所述转动立架具有套设于所述塔架上的立架孔，所述转动立架上设置有立架滚轮。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述转动支撑装置至少由两个转动支撑架拼接而成，且所述转动支撑架包括底架部和立架部，各个所述转动支撑架拼接后，使得各个所述转动支撑架的底架部组成所述转动底架，各个所述转动支撑架的立架部组成所述转动立架。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，各个所述转动支撑架通过焊接或卡扣连接形成所述转动支撑装置。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，还包括套设于所述转动立架外侧的圆环罩，所述圆环罩沿所述塔架的高度方向延伸，并固定于所述转动底架上，所述圆环罩具有套设于所述转动立架上的套筒孔，所述圆环罩罩设于所述第二磁铁的外部。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述圆环罩至少由两个圆环罩部拼接而成。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述支撑平台为圆环形支撑平台，所述支撑平台由多个扇形平台拼合而成，各个所述扇形平台均焊接于所述塔架上，且各个所述扇形平台的下方均焊接有支撑肋板，所述支撑肋板焊接于所述塔架上。

可选地，在上述防止叶片扫塔装置中，所述支撑平台的外径与内径的差值大于0.5m；和/或，

所述支撑平台低于所述叶片静止时，所述第一磁铁的水平高度，且所述支撑平台和所述第一磁铁的高度差不超过0.2m。

本发明提供的防止叶片扫塔装置，在塔架上固定支撑平台，通过支撑平台对转动支撑装置进行支撑，使得转动支撑装置安装在塔架的相应位置，在叶片上设置第一磁铁，转动支撑装置上设置第二磁铁，且第一磁铁和第二磁铁的磁极相同，以使得叶片在靠近塔架时产生排斥力。本发明通过第二磁铁与叶片内的第一磁铁产生排斥力，减小叶片特别是叶尖往塔架方向的变形，从而避免叶片扫塔，发生叶片断裂或倒塔的风险。本发明可靠性高，受环境影响小，防止在特殊环境下出现防扫塔失效的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的防叶尖扫塔装置安装至风电设备上的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的支撑平台的俯视图；

图3为本发明实施例提供的转动支撑装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的转动支撑装置的俯视图；

图5为本发明实施例提供的圆环罩的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的叶片的结构示意图；

图7为图6沿A-A的剖视图。

图中的各项附图标记的含义如下：

100为风电设备，101为机舱，102为叶片，1021为变形前叶片，1022为变形后叶片，103为塔架，1023为腹板，1024为固定腔体，1025为吸力面梁帽，1026为吸力面，1027为压力面；

200为防叶尖扫塔装置，201为转动支撑装置，2011为转动底架，2012为转动立架，2013为立架滚轮轴，2014为立架滚轮，2015为底架滚轮轴，2016为底架滚轮，202为支撑平台，2021为扇形平台，2022为支撑肋板，2023为支撑平台孔，203为第一磁铁，204为第二磁铁，205为导线，206为圆环罩，2061为圆环罩部，2062为套筒孔。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种防止叶片扫塔装置，以降低对环境的要求，防止在特殊环境下出现防扫塔失效的情况。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种防止叶片扫塔装置200，包括支撑平台202、转动支撑装置201、第一磁铁203和第二磁铁204。

其中，支撑平台202用于套设于风电设备100的塔架103上，且与塔架103固定连接，连接的方式可以为焊接、紧固件连接等任何能够实现固定的方式。

转动支撑装置201可转动的设置于支撑平台202上，且转动支撑装置201设置在风电设备100的叶片102变形后与塔架103接触的位置。叶片102在变形前(变形前叶片1021)，其叶尖与塔架103的距离较远；在风力较大时，叶片102会发生变形，叶片102在变形后(变形后叶片1022)，其叶尖与塔架103的距离逐渐靠近，甚至有扫塔的风险。

转动支撑装置201可以为套设在塔架103上的筒状结构，即在塔架103的外周均布置转动支撑装置201。当然也可以仅在叶片102与塔架103的碰撞位置布置转动支撑装置201。转动支撑装置201可绕塔架103转动，以带动第二磁铁204绕塔架103转动，继而可根据风电设备100偏航后叶片102的位置，调节第二磁铁204的位置。

第一磁铁203设置于叶片102上，具体的可在叶片102上设置一个第一磁铁203，也可设置多个第一磁铁203。由于叶片102在变形后，距离塔架103最近的部位为叶片102的叶尖，因此应当将第一磁铁203尽量靠近叶尖布置。

第二磁铁204设置于转动支撑装置201上，且与第一磁铁203相对布置，第一磁铁203和第二磁铁204同极相对布置，以使得在叶片102变形后，第一磁铁203和第二磁铁204产生斥力。也即应当将第二磁铁204设置在，叶片102变形后，与第一磁铁203相对的位置，使得随着叶片102的变形量增大，其逐渐靠近塔架103，则第一磁铁203逐渐靠近第二磁铁204，二者之间的排斥力逐渐增大，以阻止叶片102继续变形。

本发明提供的防止叶片扫塔装置200，在塔架103上固定支撑平台202，通过支撑平台202对转动支撑装置201进行支撑，使得转动支撑装置201安装在塔架103的相应位置，在叶片102上设置第一磁铁203，转动支撑装置201上设置第二磁铁204，且第一磁铁203和第二磁铁204的磁极相同，以使得叶片102在靠近塔架103时产生排斥力。本发明通过第二磁铁204与叶片102内的第一磁铁203产生排斥力，减小叶片102特别是叶尖往塔架103方向的变形，从而避免叶片102扫塔，发生叶片102断裂或倒塔的风险。本发明可靠性高，受环境影响小，防止在特殊环境下出现防扫塔失效的情况。

在本发明一具体实施例中，第二磁铁204为电磁铁，第一磁铁203为永磁体。当叶片102变形量较大，且向塔架103靠近时，第二磁铁204与叶片102内的第一磁铁203产生巨大排斥力，且随着距离的减少而增大；同时，由于第二磁铁204为电磁铁，因此可以通过增大电流，以产生更大的排斥力，从而避免因叶片102变形过大而与塔架103直接碰撞，发生叶片102断裂或倒塔现象。

进一步的，塔架103的管腔内设置有电源装置，塔架103上设置有连通管腔的塔筒门1031，第二磁铁204的导线205通过塔筒门1031进入塔架103的管腔内，并与电源装置电气连接，以为第二磁铁204供电。

如图6和图7所示，叶片102包括吸力面1026和压力面1027，叶片102的内部设置有腹板1023，腹板1023在吸力面1026和压力面1027上均设置有梁帽，即吸力面梁帽1025和压力面梁帽。叶片102的吸力面梁帽1025的内侧设置有固定腔体1024，第一磁铁203设置于固定腔体1024内。

进一步的，固定腔体1024至叶片102的叶尖的距离小于5米，即将第一磁铁203设置在距离叶尖小于5米的位置上。固定腔体1024的材质可以与叶片102的材质相同，也即采用玻璃钢复合材料制得。固定腔体1024通过手糊双向布固定于吸力面梁帽1025上，为了提高固定效果，可至少手糊三层双向布对固定腔体1024进行固定，以防止在叶片102转动过程中，因离心力过大而使得固定腔体1024松脱。

如图3和图4所示，在本发明一具体实施例中，转动支撑装置201包括转动底架2011和转动立架2012。

转动底架2011设置于支撑平台202上，且具有套设于塔架103上的底架孔，转动底架2011上设置有底架滚轮2016，底架滚轮2016通过底架滚轮轴2015设置在转动底架2011上，使得底架滚轮2016能够沿底架滚轮轴2015转动。每个底架滚轮轴2015上可设置一个底架滚轮2016，也可设置多个底架滚轮2016。沿转动底架2011的圆周方向上可均匀布置多个底架滚轮轴2015。底架滚轮2016与支撑平台202滚动配合，以方便转动底架2011沿塔架103转动。

第二磁铁204设置于转动底架2011上，至少一个底架滚轮2016传动连接有驱动装置，驱动装置驱动转动底架2011与风电设备100的偏航同步转动，以使得第二磁铁204与第一磁铁203相对应。在风电设备100偏航时，则驱动装置驱动底架滚轮2016转动，以带动转动底架2011和其上设置的第二磁铁204同步转动，使得第二磁铁204与第一磁铁203始终保持对应状态。

转动立架2012设置于转动底架2011上，且沿塔架103的高度方向延伸，转动立架2012的外径小于转动底架2011的外径，转动立架2012具有套设于塔架103上的立架孔，立架孔的直径可以与底架孔的直径相同，二者同轴布置。转动立架2012上设置有立架滚轮2014，立架滚轮2014通过立架滚轮轴2013设置在转动立架2012上，使得立架滚轮2014能够沿立架滚轮轴2013转动。沿转动立架2012的圆周方向上可均匀布置多个立架滚轮轴2013，每个立架滚轮轴2013可设置一个立架滚轮2014，也可设置多个立架滚轮2014。

在转动底架2011转动时，会带动转动立架2012转动，立架滚轮2014在塔架103的外表面上滚动，以降低转动底架2011转动时的阻力，且保证一定的稳定性。

为了方便转动支撑装置201的安装，在本发明一具体实施例中，转动支撑装置201至少由两个转动支撑架拼接而成，使得转动支撑装置201的不需要从塔架103的端部套入，可以沿塔架103的径向安装。

转动支撑架包括底架部和立架部，各个转动支撑架拼接后，使得各个转动支撑架的底架部组成转动底架2011，各个转动支撑架的立架部组成转动立架2012。也即转动支撑架相当于将转动支撑装置201沿塔架103的圆周方向，被分割为多块，以使得各块转动支撑架均可贴合在塔架103的外侧，贴合后再对各个转动支撑架进行固定。具体的，各个转动支撑架可通过焊接的方式，拼装成转动支撑装置201，当然也可通过卡扣连接的方式对各个转动支撑架进行固定，以形成转动支撑装置201。

如图5所示，进一步的，防止叶片扫塔装置200还可包括套设于转动立架2012外侧的圆环罩206，圆环罩206沿塔架103的高度方向延伸，并固定于转动底架2011上，圆环罩206具有套设于转动立架2012上的套筒孔2062，圆环罩206罩设于第二磁铁204的外部。圆环罩206用于对第二磁铁204进行保护，以防止雨水，沙尘对第二磁铁204造成影响。

圆环罩206的外径可设计为略小于转动底架2011的外径，以方便圆环罩206与转动底架2011的固定，具体的，圆环罩206可通过卡扣固定在转动底架2011上。圆环罩206的下沿高度可设计为略低于转动底架2011高度，以使得转动底架2011被包覆在圆环罩206内部，以达到更好的防雨、防砂效果。

为了方便圆环罩206的安装，在本发明一具体实施例中，圆环罩206至少由两个圆环罩部2061拼接而成，使得圆环罩206不需要从塔架103的端部套入，可以沿塔架103的径向安装。

如图2所示，支撑平台202为圆环形支撑平台，其具有套设在塔架103外部的支撑平台孔2023，支撑平台202由多个扇形平台2021拼合而成，也即扇形平台2021相当于将支撑平台202沿塔架103的圆周方向，被分割为多块，以使得各块扇形平台2021均可贴合在塔架103的外侧，贴合后再对各个扇形平台2021进行固定。具体的，各个扇形平台2021可均焊接于塔架103上，且各个扇形平台2021的下方均焊接有支撑肋板2022，支撑肋板2022焊接于塔架103上，以提高支撑平台202的稳定性，为转动支撑装置201提供更稳定的支撑。

进一步的，支撑平台202的外径与内径的差值大于0.5m，也即扇形平台2021的径向宽度不小于0.5m，以具有足够的宽度为转动支撑装置201提供支撑。

支撑平台202低于叶片102静止时，第一磁铁203的水平高度，且支撑平台202和第一磁铁203的高度差不超过0.2m。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。