機艙罩及包括該機艙罩的風力發電機組的制作方法

本發明涉及風力發電機組設備制造技術領域，具體地，本發明涉及一種機艙罩及包括該機艙罩的風力發電機組。

背景技術：

風力發電機組中的機艙罩用于保護風力發電機及其它附屬設備的金屬部件免受外部環境的影響。由于機艙罩的位置很高且處于空曠空間中，因此最易受雷擊的傷害。

目前機艙罩材質主要有兩種，全金屬材質和玻璃鋼材質。全金屬材質機艙罩的防雷效果好，其金屬板厚度達到一定要求，接閃效果和屏蔽效果均非常優異，但由于重量問題，實際應用較少。玻璃鋼材質機艙罩實際應用較多，但其防雷效果較差，需要設置接閃器、引下線等防雷裝置進行保護，且玻璃鋼材質機艙罩不具備屏蔽保護作用，對機艙內的電氣設備無雷電電磁干擾的防護。

專利文獻CN103161683A公開了一種大型玻璃鋼風力發電機機艙罩避雷裝置。此專利采用了在機艙罩的上層和下層之間敷設金屬導電網且均布置接閃器的方式來實現機艙罩的接閃保護。然而，該專利對于機艙后部的接閃保護不足，未考慮屏蔽保護作用和機艙上金屬件的等電位連接，金屬網嵌裝在機艙罩上層和下層之間，具有局限性。

技術實現要素：

本發明構思提供了一種兼具防雷擊和防電磁干擾的機艙罩及包括該機艙罩的風力發電機組。機艙罩包括敷設在機艙罩上的金屬網，金屬網在機艙罩上形成法拉第籠。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬網可以包括多個金屬網格，多個金屬網格可以由設置在機艙罩上的多根金屬線交叉連接形成。

根據本發明構思的示例性實施例，機艙罩可以包括多個機艙罩分瓣單元，多個金屬網格可以分別設置在機艙罩分瓣單元上并相互連接。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬線可以在相應的機艙罩分瓣單元的邊緣處留有預定長度。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬線在機艙罩分瓣單元的邊緣處的預定長度部分可以用接線端子連接固定。

根據本發明構思的示例性實施例，相鄰的機艙罩分瓣單元上的金屬網格之間可以通過接線端子電氣連接。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬線交叉的重疊部分可以通過導電連接構件電氣連接。

根據本發明構思的示例性實施例，機艙罩上可以設置有金屬元件，金屬線可以與鄰近的金屬元件電氣連接。

根據本發明構思的示例性實施例，機艙罩上可以設置有開口，金屬網可以避開開口設置。

根據本發明構思的示例性實施例，機艙罩上的暴露于外部的金屬可以被防腐蝕處理。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬線可以為銅編織帶、扁狀金屬、電纜、金屬箔中的一種或多種。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬網可以設置在機艙罩的外表面上、機艙罩的材料層中或機艙罩的內表面上。

根據本發明構思示例性實施例的以上描述，可以實現以下技術效果：

1、機艙罩頂部設置接閃器，按滾球法(即，以某一規定半徑的球體，在裝有接閃器的建筑物上滾過，滾球體由于受建筑物上所安裝的接閃器的阻擋而無法觸及某些范圍，把這些范圍認為是接閃器的保護范圍)計算可以保護整個機艙罩頂面，實現雷電流泄放的有效接閃保護；

2、在機艙罩的側面和后面設置金屬網，以實現對機艙罩側面、后面等部位有效接閃保護；

3、將機艙罩上所有金屬件與金屬網連接，無需專門設計引下線即可實現等電位連接，將防雷金屬網一點引出，接入底座，可以實現雷電流泄放路徑繞過偏航軸承；

4、機艙罩各分瓣單元的金屬網格相互連接，形成預定尺寸的整體的法拉第籠，從而能夠對機艙實現柵格型屏蔽保護。

附圖說明

以下將參照附圖對本發明實施例詳細描述，本發明構思的上述和其它方面說明將變得明顯，在附圖中：

圖1是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的敷設于機艙罩的的防雷金屬網布線示意圖；

圖2A和2B分別是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的機艙罩的上頂蓋不同角度的金屬網布線示意圖；

圖3A、圖3B和圖3C是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的機艙罩的下側部不同角度的金屬網布線示意圖。

具體實施方式

盡管參照附圖描述了實施例，但應理解的是，在不脫離描述的技術的精神和范圍的情況下，描述的技術不限于其具體的實施例，可對描述的技術作出各種變化、修改、等同和替換。

這里雖然使用了“上”來描述一個元件與另一元件之間的關系，然而，這里使用的“上”并不僅具有一個元件“位于”另一元件的表面“上”這一層含義，也具有該元件“位于”所述另一元件的表面“下”或者該元件“包括在”所述另一元件“中”這樣的含義。

貫穿附圖，同樣的附圖標記指示同樣的元件。在附圖中，為了描述的技術的清楚性，可以夸大元件的尺寸。

根據本發明構思基于上述現有技術的不足，提供了一種具有良好的防雷效果及防雷電電磁干擾效果的機艙罩100。機艙罩100包括敷設于機艙罩100上的金屬網10。金屬網10由設置在機艙罩100上的金屬線1相互交叉連接而成。更具體地，機艙罩100包括多個機艙罩分瓣單元，每個機艙罩分瓣單元上設置有金屬網格，多個金屬網格相互連接，從而形成覆蓋整個機艙罩的法拉第籠。

下面，將結合圖1來描述機艙罩100的金屬網10的基本布局。

圖1是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的敷設于機艙罩100的防雷金屬網10布線示意圖。參照圖1，金屬網10基本覆蓋整個機艙罩100。

將金屬網10設置為基本覆蓋整個機艙罩100的目的在于對整個機艙罩100的各部位實現有效接閃保護，同時形成法拉第籠，從而對機艙內部器件實現柵格屏蔽保護。

金屬網10通過多根金屬線1交叉設置并形成多個金屬網格。圖1中示出的各個金屬網格的尺寸可以均勻設置，即每個金屬網格尺寸一致，然而，根據實際機艙罩的結構特點，各個金屬網格尺寸也可以不一致。例如，金屬網格的尺寸一部分可以設置為3m×3m，而另一部分可以根據實際情況設置為諸如以3m×4m、3m×5m、4m×5m、4m×4m為例的尺寸。

因此，本領域技術人員可以基于本發明構思的上述教導在具體實踐中對各個金屬網格的具體尺寸進行修改和變化，且上述尺寸并不具有限制本發明構思的作用。例如，在能夠實現有效接閃保護和實現柵格屏蔽保護的情況下，可以將金屬網格設置為除了上述尺寸外的其它尺寸，例如，將金屬網格設置為具有諸如3.5m×4.3m、2.3m×5.4m等的尺寸。

此外，對于機艙罩100的金屬網格的布線方式可以采用在機艙罩100的外周布置一圈金屬線回路，然后再通過金屬線1分隔該回路，從而形成具有預定尺寸的金屬網格。例如，當機艙罩100由多個機艙罩分瓣單元形成時，對于每個機艙罩分瓣單元的金屬網格的布線方式，可以采用沿各機艙罩分瓣單元的外圍布置一圈金屬線回路，然后再與金屬線回路的內部交叉布置金屬線。此外，當金屬網格的布線尺寸不能夠實現有效防雷擊和防電磁干擾或實現上述效果較差時，可以通過在各個金屬網格中增加金屬線1(減小相應的金屬網格尺寸)或減少金屬線1(增大相應的金屬網格尺寸)來調整整個金屬網格的防雷擊和防電磁干擾的效果。例如，當金屬網格具有5m×5m的尺寸時，可以向其中加入金屬線1，以使金屬網格變成2m×5m和3m×5m的尺寸。

此外，為了實現金屬網10的防雷擊和防電磁干擾的效果，構成金屬網10的同方向的多根金屬線1可以均勻平行分布。另外，如果機艙罩100的側部僅包括一條沿水平方向布置的金屬線1，該金屬線1可以布置在該側面的豎直方向的中部，例如圖1中的線L。這里水平方向為圖1中的x-y面方向，豎直方向為圖1中的x-z面方向。

此外，構成金屬網10的金屬線1的材料可以為具有良好導電性能的金屬導體。根據本發明構思的示例性實施例，可以采用銅作為構成金屬線1的金屬材料。例如，可以將銅線制作成銅編織帶來構成本發明構思的金屬網10的金屬線1。然而，本發明構思的示例性實施例不限于此。這里采用銅作為構成金屬線1的材料主要出于生產成本、導電性及生產實用性的考慮。然而，也可以采用除銅以外的其它金屬材料，例如，鋁、鋼等。此外，也可以采用除編織帶以外的其它形狀來用作金屬線1，例如，扁帶、電纜、金屬箔等。這里，本發明構思采用了銅編織帶作為構成金屬線1的具體示例。

此外，采用如上所述的金屬材料作為金屬線1形成金屬網10時，金屬線1的截面尺寸可以根據實際情況來具體選擇。例如，當采用銅編織帶作為金屬線1時，可以選擇截面面積為50mm²的銅編織帶來構成金屬線1。例如，當選擇的銅編織帶具有50mm²以上的橫截面積的情況下，可以防直擊雷和電磁干擾；當選擇的銅編織帶具有50mm²以下的橫截面積的情況下，防電磁干擾效果較好，但是防止雷擊效果會差一些。

此外，相鄰的金屬網格的金屬線1可以以“十”或“T”形形狀相交。在這種情況下，可以在構成兩個相鄰的金屬網格的金屬線1的交叉重疊區域用導電連接構件將兩根交叉的金屬線1進行電氣連接。例如，可以采用兩塊25mm*25mm*1mm的銅板呈“井”和/或“T”型壓接金屬線1的交叉重疊區域，并且可以采用的鉚釘將經壓接的兩交叉重疊的金屬線1電氣連接。但本發明構思不限于此，也可以使用其它導電連接構件對兩交叉重疊的金屬線1進行電氣連接。

此外，可以在金屬網10與其它構件的連接處設置接線端子3。例如，可以在下面將要詳細描述的金屬網10的接地端處設置接線端子3。例如，為了保證機艙罩100內的防雷金屬網10與機艙底座的可靠連接，可以在金屬網10的終端設置接線端子3，以保證連接的方便性。例如，當機艙罩100由多個機艙罩分瓣單元構成時，相鄰的機艙罩分瓣單元的邊緣處可以設置有連接預留金屬線的接線端子3。此外，該接線端子3可以包括連接孔或連接柱等本領域公知的電氣連接結構。根據本發明的示例性實施例，可以采用銅接線端子。然而，本發明的示例性實施例不限于此，接線端子3可以包括任一形式的用于固定和電氣連接的連接構件，例如，不銹鋼螺栓(包括兩個平墊一個彈墊一個螺母)等。由于相鄰的機艙罩分瓣單元需要結合在一起形成機艙罩100，因此，每個機艙罩分瓣單元的邊緣處用于連接的預留金屬線的接線端子3可以對稱設計，以便于后續的接線端子3之間的電氣連接。

當機艙罩100由多個機艙罩分瓣單元構成時，由于相鄰的機艙罩分瓣單元之間的相應的金屬線1需要電氣連接，因此需要在機艙罩分瓣單元的邊緣處預留超過機艙罩分瓣單元的邊緣處的具有預定長度的金屬線1。在這種情況下，接線端子3可以用來固定從金屬網10伸出到機艙罩分瓣單元的邊緣外部的金屬線1，同時也可用來將兩相鄰的機艙罩分瓣單元相對應的金屬線1電氣連接。根據本發明構思的示例性實施例，可以采用接線端子3(例如，銅接線端子(銅鼻子))來固定從機艙罩分瓣單元的邊緣處伸出的金屬線1。在這種情況下，金屬線1可以預留出預定長度(例如，預留出150mm-200mm)，而預留出的金屬線1的端頭則可用接線端子3進行固定(例如，尺寸為600AФ12mm的銅鼻子)。此外，當需要將兩個接線端子3電氣連接時，可以采用其它連接構件對其進行電氣連接，例如螺栓(M10*20，包括兩個平墊一個彈墊一個螺母)。

根據本發明構思的示例性實施例，金屬網10可以以暗敷的形式設置在機艙罩100上，例如，金屬網10可以設置在機艙罩100的表面上，設置在機艙罩100的材料中以及設置在機艙罩100的內表面上。例如，當機艙罩100由多層結構(例如，多層纖維結構)形成時，金屬網10可以層疊在多層結構中。然而，本發明構思的示例性實施例不限于此。例如，金屬網10可以敷設在機艙罩100的內壁。或者，例如，在有防腐保護措施的情況下，金屬網10可以設置在防腐蝕層(未示出)與機艙罩100之間(即，機艙罩100的表面上和位于其表面上部的防腐蝕層的下方)。此外，在暗敷金屬網10時，為了實現更好的防雷擊和防電磁干擾特性，可以均勻地敷設金屬網10，并且使金屬網10的金屬線1緊貼機艙罩不下垂。

此外，為了延長機艙罩金屬網10的使用壽命，不允許發生金屬線1斷芯現象。此外，金屬線1的拉伸強度可以不小于40Mpa/cm，并且直角撕裂強度可以不小于75kN/m。此外，也可以對金屬線1暴露到空氣中的部分以及接線端子3暴露于空氣中的金屬部分進行防腐蝕處理。例如，可以在金屬線1暴露到空氣中的部分以及接線端子3暴露于空氣中的金屬部分覆蓋(例如，鍍覆)錫、鋅等材料，從而在防止暴露的金屬部分被空氣或濕氣腐蝕的情況下保證電氣連接的可靠性。然而，本發明構思不限于此。也就是說，本領域技術人員可以基于實際情況來選擇是否覆蓋防腐材料，以及選擇合適的工藝來對暴露的部分覆蓋覆層，并且所選的覆層材料可以根據本領域公知的材料來實現。例如，可以采用諸如熱縮管的絕緣材料包覆上述金屬材料的暴露部分。這種情況下，被包覆的部分諸如熱縮管還可以起到指示此處為接地部件的作用。此外，為了使上述絕緣材料能夠在正常溫度范圍內起到保護內部金屬材料不被腐蝕的作用，上述絕緣材料應該具有足夠的機械強度和彈性。

通過上述描述，形成了具有金屬網10的機艙罩100，使整個機艙罩100形成了一個等勢體。因此，需要在具有金屬網10的機艙罩100的頂部設置連接金屬網10的接閃器5，同時將由金屬網10構成的等勢體接地，從而實現雷電流泄放以防雷擊。連接金屬網10的接閃器5可以設置為一個或多個，且相鄰的接閃器5之間可以用金屬線1電氣連接。機艙罩金屬網10接地點可以設置在機艙中部且靠近機艙平臺的附近位置處。根據本發明構思的一個示例性實施例，可以采用一根例如尺寸為1mm²×70mm²的軟銅電纜將上述等勢體連接至機艙底座內平臺軸承防雷接地排。

可以利用機艙的金屬框架及機艙底座作為機艙等勢體，機艙罩100上所有金屬件(例如：測風支架、安全掛繩護欄、吊環、組件法蘭內置金屬等)可以與附近的金屬網格電氣連接。這里，連接材料可以使用經防腐蝕處理的金屬線1(例如，50mm²鍍錫銅編織帶)，從而可以形成機艙罩100上所有金屬件的等電位連接，如圖1所示。

雖然圖1示出了根據本發明構思的金屬網10的基本布線視圖，然而，由于機艙罩100上還設置有其它構件(例如，開口)，因此，圖1中僅是理想狀態下不具有任何其它結構的機艙罩100的金屬網10布線視圖。下面，將參照圖2A至圖3C來描述在機艙罩100上具有其它構件的情況下的金屬網10的布線視圖。

圖2A和2B分別是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的機艙罩的上頂蓋不同角度的金屬網10布線示意圖。其中，圖2A是具有金屬網結構的機艙罩上頂蓋的主視圖，圖2B是具有金屬網結構的機艙罩上頂蓋的俯視圖，其中，圖2A示出了暗敷4根z軸方向的金屬線1-1、1-2、1-3和1-4的機艙罩上頂蓋的具體示例，且圖2B示出了交叉暗敷2根x軸方向的金屬線1-9和1-10以及4根z軸方向的金屬線1-5、1-6、1-7和1-8的機艙罩上頂蓋的具體示例。圖3A、圖3B和圖3C是示意性地示出根據本發明構思的示例性實施例的機艙罩的下側部不同角度的金屬網格布線示意圖，其中，圖3A是具有金屬網格結構的機艙罩的下側部的主視圖，圖3B是部分地示出圖3A具有金屬網格結構的機艙罩的下側部的左視圖；圖3C是部分地示出具有金屬網格結構的機艙罩的下側部的俯視圖，其中，圖3A具體示出了機艙罩的側面暗敷2根x軸方向的金屬線1-15和1-16和4根z軸方向的金屬線1-11、1-12、1-13和1-14的具體示例，圖3B具體示出了機艙罩的后部的一部分暗敷1根y軸方向的金屬線1-23和1根z軸方向的金屬線1-22的具體示例，圖3C具體示出了機艙罩的底部的一部分暗敷4根y軸方向的金屬線1-17、1-18、1-19和1-20以及1根x軸方向的金屬線1-21的具體示例。這里，“下側部”意指機艙罩的除上頂蓋以外的部分，其包括側壁和底部兩者。因此，根據本發明構思的機艙罩由可以多個機艙罩分瓣單元構成，并且可以由機艙罩的上頂蓋和下側部構成，即機艙罩的上頂蓋和下側部分別可以包括一個或更多個機艙罩分瓣單元。

參照圖2A，由于機艙罩100上頂蓋的結構及尺寸的要求，可以在上頂蓋的側部只設置豎直金屬線1-1、1-2、1-3和1-4，而不設置水平金屬線，并且金屬線可在適當的位置處進行彎折(例如，金屬線1-1)。此外，如上所述，在機艙罩100上頂蓋靠近機艙下側部處預留有預定長度的金屬線，這些具有預留長度的金屬線通過在其相應位置處的接線端子3固定，以與圖3A的機艙罩下側部的上部處預留的相對應的接線端子3固定的預定長度的金屬線電氣連接。

此外，參照圖2B和圖3A-圖3C，與圖1不同的是，由于機艙罩100上設置有開口4等，因此，金屬線在設置時需要繞過這些開口(例如，金屬線1-17、1-18、1-19、1-20、1-22)。另外，對于機艙罩100上的附屬金屬結構(非接閃器)，其需要與金屬網10通過金屬線1進行等電位連接，從而防止這些附屬金屬結構被雷擊。例如，當金屬線被設置在經過諸如連接座、中部連接板等的金屬結構時，并且當機艙罩100由纖維材料制成時，可以將這些金屬結構設置在纖維層與由金屬網格構成的金屬網層之間，以使金屬件與金屬網10連接到一起。另外，例如，當金屬線被設置在機艙罩上的金屬結構2(例如：測風支架、安全掛繩護欄、吊環、組件法蘭內置金屬等)附近時，可以通過金屬結構2附近的金屬線將金屬結構2等電位連接(例如，金屬線1-12處)。通過將機艙罩上的所有金屬結構等電位連接，從而可以防止這些金屬部件被雷擊。

另外，由于機艙罩100的具體結構及機組的特殊性，使得金屬線可以不連續地設計。例如，如圖2B所示，于x方向布置的金屬線1-9和1-10并未在x軸方向具有連續的結構，即，在由z方向布置的四條金屬線1-5、1-6、1-7和1-8構成的三個區域內的金屬線1-9和1-10并未在同一水平處連續。然而，本發明構思的示例性實施例不限于此，即，對于位于不同部位處的金屬線，可以基于實際情況來設計其具體部分處的金屬線的連續狀態。

此外，雖然圖2A及圖3C中示出了多條金屬線，并且使用了多個附圖標記進行標注，但其并未對金屬線的數量進行限制。具體地，例如，雖然圖2A中的金屬線1-1和圖2B中的金屬線1-5使用了兩個附圖標記進行標注(可以包括兩個或更多個機艙罩分瓣單元，通過多個機艙罩分瓣單元的組合構成了機艙罩的上頂蓋)，但本領域技術人員通過本發明構思應該理解的是，當機艙罩100的上頂蓋一體地形成(不具有組裝在一起的結構，即，僅由一個機艙罩分瓣單元構成)時，金屬線1-1與金屬線1-5可以為一條金屬線，并且可以一體地形成。因此，當機艙罩100的上頂蓋整體地形成時，機艙罩100的上頂蓋的側壁與頂部的金屬線可以一體地形成。因此，對于圖2A至圖3C中其它部分的具有不同附圖標記的金屬線(例如，1-2與1-6、1-3與1-7等)也可以基于上述示例而做出相應的解釋和描述。

此外，對于金屬線1之間以及金屬網格與設置在機艙罩100上的金屬結構之間的電氣連接的可靠性，可以限定它們的連接面的接觸電阻小于0.03Ω。

通過在機艙罩上敷設金屬網格，對機艙罩側面、后面等部位同時實現了有效接閃保護。此外，將機艙罩上所有金屬件與金屬網格連接，不再設置金屬線纜即可實現等電位連接。此外，機艙罩頂部設置接閃器，通過防雷金屬網格泄放雷電流，減少了引下線的安裝，美觀方便。

以上描述了根據本發明構思的示例性實施例的具有金屬網的機艙罩，該機艙罩可以應用于風力發電機組，從而通過具有金屬網的機艙罩來為風力發電機組實現有效接閃保護和防電磁干擾的保護。

已在此公開的發明技術，雖然采用了特定的術語，但是僅以一般描述性意義來使用和解釋這些術語，而不是為了限制的目的。在某些情況下，如對本領域普通技術人員來說應理解的是，自提交本申請之時起，除非另外明確表示，否則結合具體實施例描述的特征、特性和/或元件可以單獨使用或者與結合其它實施例描述的特征、特性和/或元件組合使用。因此，本領域技術人員應理解的是，在不脫離權利要求所闡述的本發明的精神和范圍的情況下，可在形式和細節上作出各種變化。