本實用新型涉及一種測量裝置，尤其涉及一種風力發(fā)電機葉片前風速測量裝置，屬于測控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的新型能源，如水能、風能、太陽能等。其中，風能作為自然界中廣泛存在的可再生能源，自數(shù)千年以前就已受到了普及應(yīng)用，如利用風力提水、灌溉、磨面、舂米，用風帆推動船舶前進等，但利用風力進行發(fā)電是直至近幾十年以來才形成長規(guī)模發(fā)展的新型發(fā)電方式。

風力發(fā)電裝置一般為風力發(fā)電機組，通過發(fā)電機風葉的轉(zhuǎn)動把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在風力發(fā)電機運行期間，由于風機變槳和功率預(yù)測的需要，往往要對風速進行準確測量。目前的測速裝置由于技術(shù)原因普遍安裝在風機機艙上方，實現(xiàn)的是葉片后風速測量，并需通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計規(guī)律對風速進行相應(yīng)的修正后得到最終的風機實際風速，具有操作復(fù)雜的缺陷。

此外，由于葉根位置通流面積大且空氣被葉根周期性攪動，葉根后方位置的空氣形成在時間和空間上無規(guī)律變化的小漩渦湍流，因此，葉片后風速測量方式會出現(xiàn)風速大小和方向均實時快速變化的現(xiàn)象表征，從而導(dǎo)致風機變槳角效果不佳，并使得風力發(fā)電機不能保持高效運行。

為了克服上述缺陷，人們后繼開發(fā)了一種風機葉片前風速測量方式，該測量方式具有風速修正難度小且修正準確性較高的優(yōu)點，但目前工程中常見的傳統(tǒng)風速測量儀器，均不能實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)基座下對風速風向進行測量，在一定程度上仍然會造成風機變槳和功率預(yù)測偏差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本實用新型提供了一種風力發(fā)電機葉片前風速測量裝置。

為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種風力發(fā)電機葉片前風速測量裝置，由風力發(fā)電機、無線信號接收裝置和風速測量裝置組成；無線信號接收裝置設(shè)置于風力發(fā)電機的上端；風速測量裝置包括固定模塊、旋轉(zhuǎn)套筒、超聲波風速測量儀；

固定模塊包覆固定于風機葉片的中部；固定模塊的中間設(shè)置有凸軸，凸軸上套置有滾動軸承對，凸軸的末端與微型發(fā)電機前端的中心軸固定連接；滾動軸承對、微型發(fā)電機均設(shè)置于旋轉(zhuǎn)套筒的內(nèi)部空腔中；

旋轉(zhuǎn)套筒的末端中間縱向設(shè)置有連接桿；連接桿通過緊固螺栓與旋轉(zhuǎn)套筒固定連接；連接桿的兩端分別設(shè)置有超聲波風速測量儀、空心配重塊；空心配重塊的內(nèi)部中間設(shè)置有電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)；

微型發(fā)電機上套置有行星變速卡環(huán)、電刷滑環(huán)；電刷滑環(huán)設(shè)置于行星變速卡環(huán)的后側(cè)；電刷滑環(huán)的電刷、滑環(huán)分別通過導(dǎo)線與微型發(fā)電機、電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)相連接；

行星變速卡環(huán)包括與微型發(fā)電機固定連接的內(nèi)橡膠套以及與旋轉(zhuǎn)套筒固定連接的外橡膠套；外橡膠套套置于內(nèi)齒圈上；內(nèi)齒圈的內(nèi)部設(shè)置有中心齒輪；

內(nèi)齒圈與中心齒輪的中間設(shè)置有三個行星齒輪，內(nèi)齒圈、中心齒輪均與行星齒輪嚙合相接；行星齒輪呈等邊三角形排列。

滾動軸承對的內(nèi)環(huán)均與固定模塊的凸軸固定連接、外環(huán)均與旋轉(zhuǎn)套筒的內(nèi)壁固定連接。

電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)為電源裝置、電路裝置和信號發(fā)射裝置集成為一體。

空心配重塊的重量大于超聲波風速測量儀的重量。

超聲波風速測量儀與緊固螺栓之間的距離小于空心配重塊與緊固螺栓之間的距離；緊固螺栓設(shè)置于旋轉(zhuǎn)套筒的末端中間。

超聲波風速測量儀通過導(dǎo)線與電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)相連接。

電刷滑環(huán)的滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)套筒之間的連接方式為絕緣連接。

本實用新型具有前風速測量結(jié)果準確、精確度高的優(yōu)點，有效解決了旋轉(zhuǎn)基座下無法測量葉片前風速的問題；此外，本實用新型為自發(fā)電裝置，可以將風機葉片旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換為電能為整體裝置提供工作供電，具有發(fā)電功率高、系統(tǒng)工作穩(wěn)定的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為風速測量裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為行星變速卡環(huán)的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、風力發(fā)電機；2、無線信號接收裝置；3、風速測量裝置；4、固定模塊；5、滾動軸承對；6、電刷滑環(huán)；7、旋轉(zhuǎn)套筒；8、超聲波風速測量儀；9、微型發(fā)電機；10、行星變速卡環(huán)；11、電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)；12、空心配重塊；13、外橡膠套；14、內(nèi)齒圈；15、行星齒輪；16、中心齒輪；17、內(nèi)橡膠套。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

如圖1-3所示，本實用新型由風力發(fā)電機1、無線信號接收裝置2和風速測量裝置3組成；無線信號接收裝置2設(shè)置于風力發(fā)電機1的上端；風速測量裝置3設(shè)置于風機葉片上，包括固定模塊4、旋轉(zhuǎn)套筒7、超聲波風速測量儀8；

固定模塊4包覆固定于風機葉片的中部；固定模塊4的中間設(shè)置有凸軸，凸軸上套置有滾動軸承對5，凸軸的末端與微型發(fā)電機9前端的中心軸固定連接；滾動軸承對5、微型發(fā)電機9均設(shè)置于旋轉(zhuǎn)套筒7的內(nèi)部空腔中；

滾動軸承對5的內(nèi)環(huán)均與固定模塊4的凸軸固定連接、外環(huán)均與旋轉(zhuǎn)套筒7的內(nèi)壁固定連接，旋轉(zhuǎn)套筒7通過滾動軸承對5實現(xiàn)其與固定模塊4之間的相對轉(zhuǎn)動，從而在風機葉片旋轉(zhuǎn)時可相對于固定模塊4做旋轉(zhuǎn)運動，并通過空心配重塊12的作用維持其空間位置的相對靜止。

旋轉(zhuǎn)套筒7的末端中間縱向設(shè)置有連接桿；連接桿通過緊固螺栓與旋轉(zhuǎn)套筒7固定連接；連接桿的兩端分別設(shè)置有超聲波風速測量儀8、空心配重塊12；空心配重塊12的重量大于超聲波風速測量儀8的重量；超聲波風速測量儀8與緊固螺栓之間的距離小于空心配重塊12與緊固螺栓之間的距離；緊固螺栓設(shè)置于旋轉(zhuǎn)套筒7的末端中間。

通過空心配重塊12的配重作用，可以一直保持超聲波風速測量儀8處于豎直向上的狀態(tài)，從而實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)基座下對葉片前風速進行穩(wěn)定性測量。此外，由于風機葉輪轉(zhuǎn)速遠遠低于超聲波傳播速度，對超聲波測速儀的測量影響可以忽略不計，該風速測量裝置所測量的風速大小和方向即為計為絕對風速。

空心配重塊12的內(nèi)部中間設(shè)置有電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11；電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11為電源裝置、電路裝置和信號發(fā)射裝置集成為一體。超聲波風速測量儀8通過導(dǎo)線與電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11相連接，通過導(dǎo)線與電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11為其提供工作電源。

微型發(fā)電機9上套置有行星變速卡環(huán)10、電刷滑環(huán)6；電刷滑環(huán)6設(shè)置于行星變速卡環(huán)10的后側(cè)；電刷滑環(huán)6的電刷、滑環(huán)分別通過導(dǎo)線與微型發(fā)電機9、電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11相連接；電刷滑環(huán)6的滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)套筒7之間的連接方式為絕緣連接。

微型發(fā)電機9產(chǎn)生的電能將通過電刷滑環(huán)6運送至電源電路及信號發(fā)射系統(tǒng)11進行存儲，儲存的電能一部分供與超聲波風速測量儀8測量使用，另一部分供與電路裝置，使其對超聲波風速測量儀8的輸出信號進行處理后，再通過濾波放大由信號發(fā)射裝置發(fā)射傳輸至無線信號接收裝置2中，最終實現(xiàn)測量信號的可靠遠傳。

行星變速卡環(huán)10包括與微型發(fā)電機9固定連接的內(nèi)橡膠套17以及與旋轉(zhuǎn)套筒7固定連接的外橡膠套13；外橡膠套13套置于內(nèi)齒圈14上；內(nèi)齒圈14的內(nèi)部設(shè)置有中心齒輪16；內(nèi)齒圈14與中心齒輪16的中間設(shè)置有三個行星齒輪15，內(nèi)齒圈14、中心齒輪16均與行星齒輪15嚙合相接；行星齒輪15呈等邊三角形排列。

通過行星變速卡環(huán)10將微型發(fā)電機9外殼與旋轉(zhuǎn)套筒7的內(nèi)側(cè)分別卡住，可使微型發(fā)電機9外殼和旋轉(zhuǎn)套筒7在風機葉片旋轉(zhuǎn)時共同旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能，然后通過行星變速卡環(huán)10中的齒輪齒數(shù)配比實現(xiàn)中心齒環(huán)16的相對轉(zhuǎn)速遠高于內(nèi)齒圈14的轉(zhuǎn)速，從而使微型發(fā)電機9外殼相對于微型發(fā)電機9中心軸做高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生磁感線，微型發(fā)電機9通過高速切割磁感線連續(xù)發(fā)電，達到變速的作用，提高工作供電的能力。

本實用新型與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)超聲波風速測量儀始終處于豎直向上狀態(tài)，它不會跟隨風機葉片的旋轉(zhuǎn)而擺動，有效克服了傳統(tǒng)技術(shù)不能在旋轉(zhuǎn)基座下測量葉片前風速的問題；

(2)由于風機葉片轉(zhuǎn)速遠遠低于超聲波傳播速度，本實用新型選用超聲波風速測量儀，可以有效忽略葉片轉(zhuǎn)速對測量精度的影響，使超聲波風速測量儀所測得的風速大小和方向即為絕對風速，具有測量精度高的優(yōu)點；

(3)可將葉片旋轉(zhuǎn)時的動能轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)自發(fā)電功能，不僅可以有效利用綠色能源，而且解決了風機葉片在旋轉(zhuǎn)時測量裝置的供能問題；

(4)行星變速卡環(huán)的設(shè)計可進一步提升微型發(fā)電機的產(chǎn)能功率，保證裝置在使用過程中的正常運轉(zhuǎn)。

上述實施方式并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本實用新型的保護范圍。