[發明專利]破冰轉子單元、海上基礎及海上風力發電機組

有效

• 申請號: 201811232053.0
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109306690B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 陳金龍;楊勇;方晶
• 申請（專利權）人: 江蘇金風科技有限公司
• 主分類號: E02B17/00
• 分類號: E02B17/00;E02D27/44;E02D27/52
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉奕晴;金光軍

本發明涉及破冰裝置、海上基礎及海上風力發電機組，包括一種破冰轉子單元(1)，包括固定在基礎外壁上的破冰轉子支架(11)，所述破冰轉子支架(11)之間安裝有可旋轉的主動破冰轉子(12)。當整塊的冰塊運動到破冰轉子單元(1)時，破冰轉子(12)在冰塊的運動下被驅動，無需額外的動力驅動而進行主動旋轉，持續破冰，破碎率高。

技術領域

本發明涉及風電技術領域，特別是涉及一種破冰轉子單元、基礎及海上風力發電機組。

背景技術

隨著海上風力發電的高速發展，高緯度寒區海域以其風能密度大的特點受到了越來越多的關注。海上風機基礎一般遠離陸地數公里到數十公里不等，如果風力發電機組安裝在北方海域，由于北方冬季結冰期間，海面漂浮的浮冰會對海上風力發電機組基礎產生沖擊以及撞擊，對海上風力發電機組基礎結構產生破壞，當浮冰撞擊到基礎上，浮冰本身發生斷裂破壞時，會產生周期新的沖擊振動，長期的振動形成疲勞，當冰破碎的周期性的沖擊與海上風力發電機組基礎以及塔筒自身頻率重合時，會產生周期性的共振，對海上風力發電機組安全非常不利。

現有抗破冰裝置一般稱為抗冰錐，是一個紡錘結構，類似兩個圓錐形物體對接，同樣是利用冰自身運動時，冰塊沿著上錐面移動或下錐面移動，冰塊被擠壓后破碎冰塊，這個結構的缺點是重量很重，一般5米左右的鋼樁安裝的抗冰錐重量達到近百噸。而且這種結構的破冰裝置也是一種被動破冰裝置，冰塊只受到一次撞擊，有可能冰塊沒有完全破碎，只是向上移動或向下移動了，破冰效果也不是很好，還是會撞擊基礎，導致基礎產生共振，對基礎產生疲勞載荷，嚴重的有可能導致基礎斷裂、倒塌。

因此海上風力發電機組基礎需要設計一種新型的主動式破冰裝置。利用冰塊本身的水平移動產生的動力將冰進行破碎，防止大塊的浮冰對海上風力發電機組基礎裝置撞擊，損壞風機基礎。

發明內容

本發明提供一種破冰轉子單元、海上基礎及海上風力發電機組，其重量輕，結構簡單，且破冰轉子單元在冰塊的運動下被驅動，進行主動旋轉，持續破冰，還能夠降低海上風力發電機組基礎的破冰成本，提高破冰效率，減少海上風力發電機組基礎因為冰塊的沖擊產生的震動問題。

本發明一方面提出了一種破冰轉子單元，包括固定在基礎外壁上的破冰轉子支架，所述破冰轉子支架之間安裝有可旋轉的主動破冰轉子。這種結構的破冰轉子單元，在冰塊的運動下被驅動，進行主動旋轉，持續破冰，冰塊的破碎率高，破冰效率提高很多。

進一步地，所述破冰轉子支架之間安裝有轉子旋轉支撐軸，所述破冰轉子安裝在所述轉子旋轉支撐軸上并能繞其旋轉。

進一步地，所述轉子旋轉支撐軸上設置有限制所述破冰轉子沿所述轉子旋轉支撐軸的軸向移動的限位裝置。限位裝置是用來防止破冰轉子移動破壞支架。

進一步地，所述破冰轉子包括與所述轉子旋轉支撐軸配合的帶有軸孔的中心部，所述中心部上設置有破碎齒。

進一步地，所述破碎齒的數量為三到六個。如果破碎齒的數量太少起不到破冰作用，破碎齒的數量太多，則對較厚的冰層產生阻擋，無法破冰。

進一步地，所述破碎齒包括與所述中心部固定連接的伸出軸，所述伸出軸上固定設置有長支腿和短支腿。

進一步地，所述長支腿設置在順時針方向上靠前的位置。長支腿需要先破冰，因此長支腿在前，短支腿的作用是讓冰塊帶動轉子旋轉，起阻擋冰塊，讓冰塊驅動轉子旋轉的作用。

進一步地，所述長支腿與所述伸出軸之間的夾角為所述短支腿與所述伸出軸之間的夾角的1-1.5倍。

進一步地，所述短支腿垂直于所述伸出軸。短支腿盡量垂直伸出軸，也就是垂直于阻擋冰塊運動的方向和壓碎冰塊的方向，利于驅動轉子旋轉和壓碎冰塊。

進一步地，所述長支腿的長度和冰層平均厚度相同。使冰層整體落入長支腿的破冰范圍內。