[发明专利]破冰转子单元、海上基础及海上风力发电机组

说明书

本发明涉及破冰装置、海上基础及海上风力发电机组，包括一种破冰转子单元(1)，包括固定在基础外壁上的破冰转子支架(11)，所述破冰转子支架(11)之间安装有可旋转的主动破冰转子(12)。当整块的冰块运动到破冰转子单元(1)时，破冰转子(12)在冰块的运动下被驱动，无需额外的动力驱动而进行主动旋转，持续破冰，破碎率高。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种破冰转子单元、基础及海上风力发电机组。

背景技术

随着海上风力发电的高速发展，高纬度寒区海域以其风能密度大的特点受到了越来越多的关注。海上风机基础一般远离陆地数公里到数十公里不等，如果风力发电机组安装在北方海域，由于北方冬季结冰期间，海面漂浮的浮冰会对海上风力发电机组基础产生冲击以及撞击，对海上风力发电机组基础结构产生破坏，当浮冰撞击到基础上，浮冰本身发生断裂破坏时，会产生周期新的冲击振动，长期的振动形成疲劳，当冰破碎的周期性的冲击与海上风力发电机组基础以及塔筒自身频率重合时，会产生周期性的共振，对海上风力发电机组安全非常不利。

现有抗破冰装置一般称为抗冰锥，是一个纺锤结构，类似两个圆锥形物体对接，同样是利用冰自身运动时，冰块沿着上锥面移动或下锥面移动，冰块被挤压后破碎冰块，这个结构的缺点是重量很重，一般5米左右的钢桩安装的抗冰锥重量达到近百吨。而且这种结构的破冰装置也是一种被动破冰装置，冰块只受到一次撞击，有可能冰块没有完全破碎，只是向上移动或向下移动了，破冰效果也不是很好，还是会撞击基础，导致基础产生共振，对基础产生疲劳载荷，严重的有可能导致基础断裂、倒塌。

因此海上风力发电机组基础需要设计一种新型的主动式破冰装置。利用冰块本身的水平移动产生的动力将冰进行破碎，防止大块的浮冰对海上风力发电机组基础装置撞击，损坏风机基础。

发明内容

本发明提供一种破冰转子单元、海上基础及海上风力发电机组，其重量轻，结构简单，且破冰转子单元在冰块的运动下被驱动，进行主动旋转，持续破冰，还能够降低海上风力发电机组基础的破冰成本，提高破冰效率，减少海上风力发电机组基础因为冰块的冲击产生的震动问题。

本发明一方面提出了一种破冰转子单元，包括固定在基础外壁上的破冰转子支架，所述破冰转子支架之间安装有可旋转的主动破冰转子。这种结构的破冰转子单元，在冰块的运动下被驱动，进行主动旋转，持续破冰，冰块的破碎率高，破冰效率提高很多。

进一步地，所述破冰转子支架之间安装有转子旋转支撑轴，所述破冰转子安装在所述转子旋转支撑轴上并能绕其旋转。

进一步地，所述转子旋转支撑轴上设置有限制所述破冰转子沿所述转子旋转支撑轴的轴向移动的限位装置。限位装置是用来防止破冰转子移动破坏支架。

进一步地，所述破冰转子包括与所述转子旋转支撑轴配合的带有轴孔的中心部，所述中心部上设置有破碎齿。

进一步地，所述破碎齿的数量为三到六个。如果破碎齿的数量太少起不到破冰作用，破碎齿的数量太多，则对较厚的冰层产生阻挡，无法破冰。

进一步地，所述破碎齿包括与所述中心部固定连接的伸出轴，所述伸出轴上固定设置有长支腿和短支腿。

进一步地，所述长支腿设置在顺时针方向上靠前的位置。长支腿需要先破冰，因此长支腿在前，短支腿的作用是让冰块带动转子旋转，起阻挡冰块，让冰块驱动转子旋转的作用。

进一步地，所述长支腿与所述伸出轴之间的夹角为所述短支腿与所述伸出轴之间的夹角的1-1.5倍。

进一步地，所述短支腿垂直于所述伸出轴。短支腿尽量垂直伸出轴，也就是垂直于阻挡冰块运动的方向和压碎冰块的方向，利于驱动转子旋转和压碎冰块。

进一步地，所述长支腿的长度和冰层平均厚度相同。使冰层整体落入长支腿的破冰范围内。