專利名稱:一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于風(fēng)能利用領(lǐng)域,涉及一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù):
隨著世界性能源危機(jī)和全球環(huán)境污染加劇,許多國(guó)家都更加重視潔凈的可再生能源的研究、開(kāi)發(fā)和利用。全球風(fēng)能理事會(huì)指出,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比其它可再生能源技術(shù)而言更成熟,其效率也更高,產(chǎn)業(yè)前景最好,其開(kāi)發(fā)利用增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于常規(guī)能源,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是世界上發(fā)展最快的可再生能源技術(shù)之一。風(fēng)輪是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的核心部件,因此葉片的性能決定風(fēng)電機(jī)組的性能,葉片在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,受水平推力、慣性力和重力的綜合作用。受風(fēng)切變影響,水平推力的大小始終變化,無(wú)論對(duì)葉片還是傳動(dòng)系統(tǒng)和塔架都產(chǎn)生大的交變載荷;慣性力的方向隨時(shí)變化;重力在葉片根部產(chǎn)生一個(gè)與旋轉(zhuǎn)頻率同頻率的交變載荷。上述三個(gè)交變載荷以及由此產(chǎn)生的振動(dòng)是葉片破壞的主要原因。風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)功率越做越大,目前國(guó)際上比較一致的看法是單機(jī)功率越大, 成本越低,其原因是一般認(rèn)為風(fēng)力機(jī)功率越大,所需的風(fēng)力機(jī)數(shù)目越少,需要維修的部件越少,成本越低。實(shí)際上,由于受建筑物和地面的摩擦作用,隨著高度的增加,風(fēng)速逐漸增大,這種現(xiàn)象稱之為風(fēng)切變,葉片在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)處于不同位置時(shí),風(fēng)速會(huì)有差異,因而在回轉(zhuǎn)平面垂直方向上葉片承受的水平推力和回轉(zhuǎn)力矩的大小會(huì)不同,導(dǎo)致葉片受到疲勞載荷。同時(shí),重力也會(huì)在葉片上產(chǎn)生交變載荷。因此,葉片越長(zhǎng),重量越重,受風(fēng)切變和重力載荷的影響越大,導(dǎo)致葉片所承受的交變載荷越大,葉片越容易發(fā)生破壞。目前,大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片破壞的報(bào)道還不多見(jiàn),主要是因?yàn)榘惭b時(shí)間短,問(wèn)題還沒(méi)有完全暴露,若干年后,也許會(huì)大面積爆發(fā)。一旦出現(xiàn)問(wèn)題,風(fēng)電場(chǎng)由于停機(jī)、停電造成經(jīng)濟(jì)損失,再算上維修、吊裝及更換零部件、超限運(yùn)輸、重復(fù)安裝等等花費(fèi),加之風(fēng)機(jī)大多安裝在偏遠(yuǎn)或者交通不便的地區(qū),吊裝拆卸難度大,最后付出的代價(jià)巨大。因此,雖然風(fēng)電機(jī)組的制造成本隨功率增加而降低,但考慮到后期的維修等費(fèi)用,其總成本反而會(huì)上升。另一方面,巨型風(fēng)電機(jī)組其葉片長(zhǎng)度將達(dá)到 60-70m,陸上運(yùn)輸、安裝極為困難,安裝用的吊車(chē)容量將超過(guò)1200-1400t,很多地區(qū)不具備這個(gè)條件,從而限制了巨型風(fēng)電機(jī)組的使用。戶外工作的風(fēng)力機(jī)有一定的額定工作風(fēng)速,當(dāng)風(fēng)速低于額定風(fēng)速時(shí),為了使發(fā)電量最大化,需要使風(fēng)輪迎風(fēng),而當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速,為了保護(hù)風(fēng)力機(jī),需要進(jìn)行偏航。目前通常使用回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,時(shí)刻監(jiān)測(cè)風(fēng)速,隨時(shí)進(jìn)行調(diào)向,回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置不僅工作條件較差,而且成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,提供一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),包括塔架1和風(fēng)力機(jī),還包括A回轉(zhuǎn)軸承 2、B回轉(zhuǎn)軸承3、框架4、梁5和尾舵8,A回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架頂部,B回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架的中部,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的外圈連接有框架,梁的一端與框架連接,風(fēng)力機(jī)與梁固定連接,風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪6和機(jī)艙7,風(fēng)力機(jī)為2-100個(gè),框架兩側(cè)的梁的長(zhǎng)度不相等,較長(zhǎng)的梁上設(shè)置的風(fēng)力機(jī)的數(shù)量比較短的梁上風(fēng)力機(jī)的數(shù)量多0-10個(gè),尾舵與框架、梁或/和機(jī)艙通過(guò)銷軸進(jìn)行連接??蚣転槠矫娼Y(jié)構(gòu)或空間立體結(jié)構(gòu),組成框架的桿為方管、圓管、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼或角鋼。尾舵的數(shù)目為1-100個(gè)。風(fēng)力機(jī)為迎風(fēng)式或順風(fēng)式。還包括桅9,桅的一端設(shè)置在塔架上。桅為3-40個(gè)。風(fēng)力機(jī)的功率為優(yōu)選0. 5 500kW,最好是2 lOOkW。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是(1)葉片壽命長(zhǎng)。本發(fā)明的上部塔架上安裝多個(gè)中、小型風(fēng)力機(jī),其葉片短,在高度方向上受風(fēng)切變影響小,短葉片的疲勞載荷小,同時(shí)短葉片的制造技術(shù)成熟,性能穩(wěn)定,因而葉片的壽命長(zhǎng)。(2)占地面積小??紤]到尾流的影響,現(xiàn)有技術(shù)的普通風(fēng)電機(jī)組在安裝時(shí)要相隔一定的距離,而本發(fā)明的在一個(gè)塔架上的多個(gè)風(fēng)力機(jī)僅僅需要考慮風(fēng)力機(jī)側(cè)向的相互影響, 大大節(jié)省了占地面積。同時(shí),中、小型機(jī)組的尾流影響距離短,在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)可以布置更多本發(fā)明,有利于提高風(fēng)電場(chǎng)的總裝機(jī)容量,提高風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。(3)獨(dú)特的安裝方式。本發(fā)明的塔架連接有梁,在正常使用時(shí),作為風(fēng)力機(jī)的安裝結(jié)構(gòu),在安裝和維修時(shí)梁可以作為吊支架,不需要或者僅需要小型起吊機(jī)械就可以進(jìn)行設(shè)備安裝與拆裝,有效降低安裝維修成本。(4)維修成本低。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面一是由于采用中、小型風(fēng)力機(jī),其葉片不僅短而且重量輕,運(yùn)輸方便和更換簡(jiǎn)便;二是規(guī)?;б娓?,利于集成化和模塊化和規(guī)?;?,降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益;三是中、小型風(fēng)力機(jī)技術(shù)成熟,零部件價(jià)格便宜。( 系統(tǒng)的可靠性好。本發(fā)明由于采用的是在一個(gè)塔架上布置多個(gè)風(fēng)力機(jī)的方式, 當(dāng)單個(gè)或某幾個(gè)風(fēng)力機(jī)發(fā)生故障,不會(huì)對(duì)其他風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生影響,系統(tǒng)仍然能夠基本保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力機(jī)數(shù)目更多,單個(gè)風(fēng)力機(jī)發(fā)生故障對(duì)系統(tǒng)和電網(wǎng)的影響微乎其微。(6)應(yīng)用范圍廣。與大型和巨型風(fēng)電機(jī)組相比,本發(fā)明由于采用中、小型風(fēng)力機(jī),無(wú)論是對(duì)風(fēng)場(chǎng)條件、地理位置還是占地面積的要求要低的多,大大拓展了本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。(7)由于在塔架的頂部和中部各布置了一個(gè)回轉(zhuǎn)軸承,在承受風(fēng)產(chǎn)生的水平推力作用不會(huì)對(duì)兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸承產(chǎn)生彎矩,與現(xiàn)有技術(shù)的普通風(fēng)電機(jī)組相比,回轉(zhuǎn)軸承的受力情況大為改善。(8)自動(dòng)對(duì)風(fēng)、偏航和安全保護(hù)。尾舵在風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng) B回轉(zhuǎn)軸承以上部分進(jìn)行對(duì)風(fēng)。不對(duì)稱布置的風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)B回轉(zhuǎn)軸承以上部分進(jìn)行偏航。
(9)不需要驅(qū)動(dòng)裝置。由于結(jié)構(gòu)的對(duì)風(fēng)、偏航和安全保護(hù)通過(guò)尾舵都可以實(shí)現(xiàn),因此不需要再設(shè)置液壓式或電機(jī)驅(qū)動(dòng)式的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。
圖1為一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。圖2為一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的俯視示意圖。圖3為一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)另一種形式的俯視示意圖。圖4為一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)另一種形式的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施做進(jìn)一步詳述,以下詳述只是描述性的,不是限定性的,不能限定本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),包括塔架1和風(fēng)力機(jī),還包括A回轉(zhuǎn)軸承 2、B回轉(zhuǎn)軸承3、框架4、梁5和尾舵8,A回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架頂部,B回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架的中部,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的外圈連接有框架,梁的一端與框架連接,風(fēng)力機(jī)與梁固定連接,風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪6和機(jī)艙7,風(fēng)力機(jī)為2-100個(gè),框架兩側(cè)的梁的長(zhǎng)度不相等,較長(zhǎng)的梁上設(shè)置的風(fēng)力機(jī)的數(shù)量比較短的梁上風(fēng)力機(jī)的數(shù)量多0-10個(gè),尾舵與框架、梁或/和機(jī)艙通過(guò)銷軸進(jìn)行連接。框架為平面結(jié)構(gòu)或空間立體結(jié)構(gòu),組成框架的桿為方管、圓管、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼或角鋼。尾舵的數(shù)目為1-100個(gè)。風(fēng)力機(jī)為迎風(fēng)式或順風(fēng)式。還包括桅9,桅的一端設(shè)置在塔架上。桅為3-40個(gè)。風(fēng)力機(jī)的功率為優(yōu)選0. 5 500kW,最好是2 lOOkW。本發(fā)明專利的工作原理為當(dāng)風(fēng)速達(dá)到風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速時(shí),風(fēng)力機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)工作,產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的電后連接到電網(wǎng)上進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電,或輸送到蓄能系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能。尾舵在風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)B回轉(zhuǎn)軸承以上部分進(jìn)行對(duì)風(fēng),不對(duì)稱布置的風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動(dòng)B回轉(zhuǎn)軸承以上部分進(jìn)行偏航。
權(quán)利要求
1.一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),包括塔架(1)和風(fēng)力機(jī),其特征是還包括A 回轉(zhuǎn)軸承0)、B回轉(zhuǎn)軸承(3)、框架(4)、梁( 和尾舵(8),所述A回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在所述塔架頂部,所述B回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在所述塔架的中部,所述A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上,所述A回轉(zhuǎn)軸承和所述B回轉(zhuǎn)軸承的外圈連接有所述框架,所述梁的一端與所述框架連接,所述風(fēng)力機(jī)與所述梁固定連接,所述風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪(6)和機(jī)艙(7),所述風(fēng)力機(jī)為2-100個(gè),所述框架兩側(cè)的梁的長(zhǎng)度不相等,較長(zhǎng)的梁上設(shè)置的風(fēng)力機(jī)的數(shù)量比較短的梁上風(fēng)力機(jī)的數(shù)量多0-10個(gè),所述尾舵與所述框架、所述梁或/和所述機(jī)艙通過(guò)銷軸進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述框架為平面結(jié)構(gòu)或空間立體結(jié)構(gòu),組成框架的桿為方管、圓管、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼或角鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述尾舵的數(shù)目為1-100個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述風(fēng)力機(jī)為迎風(fēng)式或順風(fēng)式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是還包括桅 (9),所述桅的一端設(shè)置在塔架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述桅為 3-40 個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述風(fēng)力機(jī)的功率為0. 5 500kW。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),其特征是所述風(fēng)力機(jī)的功率為2 lOOkW。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能自動(dòng)對(duì)風(fēng)的多轉(zhuǎn)子風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),包括塔架1和風(fēng)力機(jī),還包括A回轉(zhuǎn)軸承2、B回轉(zhuǎn)軸承3、框架4、梁5和尾舵8,A回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架頂部,B回轉(zhuǎn)軸承設(shè)置在塔架的中部,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上,A回轉(zhuǎn)軸承和B回轉(zhuǎn)軸承的外圈連接有框架,梁的一端與框架連接,風(fēng)力機(jī)與梁固定連接,風(fēng)力機(jī)包括風(fēng)輪6和機(jī)艙7,風(fēng)力機(jī)為2-100個(gè),框架兩側(cè)的梁的長(zhǎng)度不相等,較長(zhǎng)的梁上設(shè)置的風(fēng)力機(jī)的數(shù)量比較短的梁上風(fēng)力機(jī)的數(shù)量多,尾舵與框架、梁或/和機(jī)艙通過(guò)銷軸進(jìn)行連接。本發(fā)明葉片壽命長(zhǎng);占地面積?。话惭b和維修成本低;可靠性好;應(yīng)用范圍廣;取消了機(jī)艙內(nèi)的回轉(zhuǎn)軸承或回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置;自動(dòng)對(duì)風(fēng)和偏航。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102305173SQ20111024103
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者朱麗, 王一平, 黃群武 申請(qǐng)人:天津大學(xué)