專利名稱：智能拉索及使用該拉索的風力發電高塔的制作方法
技術領域：
本發明屬于風力發電領域，涉及一種智能拉索及使用該拉索的風力發電高塔。
背景技術：
風力發電高塔系統是實現風力發電的結構，主要由基礎、圓筒塔架、機頭(由機艙及內部結構、輪轂、槳葉組成)構成，其機頭由圓筒塔架支持，圓筒塔架安置于單獨支撐樁內(或其他類型基礎，此種類型僅作說明)，機頭與圓筒塔架、圓筒塔架與單獨支撐樁的連接均通過雙向螺栓連接；由于這種高塔形式具有結構簡單、制造安裝方便等優點，所以目前在風力發電領域已經得到廣泛應用，但是這種高塔形式的荷載狀況很復雜，其荷載主要由圓筒塔架和獨樁承擔，而塔架與獨樁的抗側移剛度一般又較小，因此在強烈的風、海浪作用下這種高塔頂部往往會發生較大的水平位移和加速度，這樣不僅會影響風電機組的正常運轉，降低風力發電高塔系統的可靠度，還可能導致固定連接結構的嚴重破壞。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，提供一種智能拉索及使用該拉索的風力發電高塔，其結構簡單、減振效果明顯，且可解決風力機在極端天氣下的運行隱患。為達到以上目的，本發明所采用的解決方案是一種智能拉索，其包括頂部錨環、中部錨環、滑輪、SMA筋和預應力索，預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于安裝智能拉索的裝置的底部，預應力索中間穿過依次相間隔安裝的中部錨環和滑輪，頂部錨環與中部錨環之間、中部錨環與滑輪之間的預應力索都穿設有SMA筋。所述中部錨環和滑輪分別等間距安裝。所述滑輪為定滑輪。一種使用上述智能拉索的風力發電高塔，其包括基礎、塔架、機艙及內部結構、輪轂、槳葉和智能拉索，智能拉索安裝于塔架中。所述智能拉索的頂部錨環固定于塔架頂部，滑輪固定于塔架的塔壁上，預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于基礎中。所述智能拉索至少為4個，智能拉索的中部錨環可以共用。本發明的風力發電高塔振動控制系統利用了形狀記憶合金(shape memory alloy, SMA)的超彈性性能，提出在風力發電高塔塔體內設置拉索系統(通過滑輪組與塔體內壁相連接)，從而通過拉索的智能形變耗能有效減小風力發電高塔的動力響應。由于采用了上述方案，本發明具有以下特點(1)采用本風力發電高塔振動控制系統的風電機組，振動耗能主要依靠SMA的形變，因而制作方便簡易，成本較低；(2)由于本風力發電高塔振動控制系統采用智能拉索可以較好的減少和控制水平方向的振動，因而可以克服目前常用的風力發電高塔系統存在的抗振性能差，容易被強風、強浪等自然因素破壞的缺點，延長風力發電高塔系統的工作壽命，增加風電機組運行的安全穩定性。
圖1是本發明風力發電高塔振動控制系統的結構示意圖。圖2是智能拉索的透視原理圖。圖3智能拉索的俯視原理圖。
具體實施例方式以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。圖1示出了本發明的結構，由圖1可見，本發明風力發電高塔振動控制系統包括基礎1、塔架2、機艙及內部結構3、輪轂4、槳葉5、拉索系統6，拉索系統6安裝在塔架2中，其結構如圖2所示，包括頂部錨環7、塔中錨環8、塔壁滑輪9、SMA筋10、預應力索11，各部分的位置關系為四個頂部錨環7布置于塔架2頂部，中間等間距安裝塔中錨環8，塔壁滑輪9 等間距安裝在塔架2壁上，其中塔中錨環8和塔壁滑輪9的數量取決于塔體的總高度。SMA 筋10分段連接到預應力拉索11上，即預應力拉索是多段的，由SMA筋連接起來的。預應力拉索一端連接頂部錨環7，一端錨入基礎1中，中間部分通過塔壁滑輪9和塔中錨環8過渡。 智能拉索6的工作原理是當塔架2發生振動時，SMA筋10發生拉伸變形，其超彈性性能發生作用產生反方向拉力，由于預應力索11錨入基礎1中，拉力會通過塔中錨環8、塔壁滑輪 9、頂部錨環7來抑制塔架2的振動，從而安裝智能拉索6的風力發電高塔振動控制系統在受到強風、強浪沖擊時，可以通過智能拉索6中的SMA筋10的變形，其消耗能量，這樣就可以較好地減少振動對風力發電高塔系統的沖擊，延長風電發電高塔系統的工作壽命，并增加風電機組運行的安全穩定性。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種智能拉索，其特征在于其包括頂部錨環、中部錨環、滑輪、SMA筋和預應力索， 預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于安裝智能拉索的裝置的底部，預應力索中間穿過依次相間隔安裝的中部錨環和滑輪，頂部錨環與中部錨環之間、中部錨環與滑輪之間的預應力索都穿設有SMA筋。
2.如權利要求1所述的智能拉索，其特征在于所述中部錨環和滑輪分別等間距安裝。
3.如權利要求1所述的智能拉索，其特征在于所述滑輪為定滑輪。
4.一種使用權利要求1所述的智能拉索的風力發電高塔，其特征在于其包括基礎、塔架、機艙及內部結構、輪轂、槳葉和智能拉索，智能拉索安裝于塔架中。
5.如權利要求4所述的風力發電高塔，其特征在于所述智能拉索的頂部錨環固定于塔架頂部，滑輪固定于塔架的塔壁上，預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于基礎中。
6.如權利要求4所述的風力發電高塔，其特征在于所述智能拉索至少為4個，智能拉索的中部錨環共用。
全文摘要
本發明公開了一種智能拉索及使用該拉索的風力發電高塔，該智能拉索包括頂部錨環、中部錨環、滑輪、SMA筋和預應力索，預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于安裝智能拉索的裝置的底部，預應力索中間穿過依次相間隔安裝的中部錨環和滑輪，頂部錨環與中部錨環之間、中部錨環與滑輪之間的預應力索都穿設有SMA筋。將該智能拉索安裝于風力發電塔架中，其中智能拉索的頂部錨環固定于塔架頂部，滑輪固定于塔架的塔壁上，預應力索一端連接頂部錨環，另一端固定于基礎中。本發明采用智能拉索可以減少和控制水平方向的振動，克服目前常用的風力發電高塔系統存在的抗振性能差，容易被強風、強浪等自然因素破壞的缺點。
文檔編號F03D11/04GK102182645SQ20111002934
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者張自立, 李 杰, 白學遠, 陳建兵, 黃凱 申請人:同濟大學