專(zhuān)利名稱(chēng)：利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，京滬高鐵等一大批電氣化鐵路的投入使用，標(biāo)志著我國(guó)的鐵路開(kāi)始進(jìn)入高鐵時(shí)代。鐵路的建設(shè)迅猛的發(fā)展，伴隨而來(lái)的是消耗在鐵路配套設(shè)施上的電能也越來(lái)越多。利用特別設(shè)計(jì)的垂直軸風(fēng)力機(jī)對(duì)高速列車(chē)行駛過(guò)后產(chǎn)生的行車(chē)風(fēng)能采集發(fā)電。據(jù)研究顯示，火車(chē)在在行駛時(shí)需要克服氣動(dòng)阻力前進(jìn)。列車(chē)的車(chē)頭會(huì)擠占了原來(lái)空氣的位置，把空氣向車(chē)身四周擠壓，并且在列車(chē)尾部存在著近乎真空的空間。巨大的空氣密度差會(huì)使得空氣發(fā)生強(qiáng)烈的流動(dòng)，形成大風(fēng)[詳見(jiàn)李莉，特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下車(chē)輛瞬態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)特性的研究，山東大學(xué)，博士論文]。列車(chē)風(fēng)在列車(chē)的頭部以及尾部通過(guò)時(shí)最高，而在車(chē)身通過(guò)時(shí)比較平穩(wěn)。據(jù)研究表明在距離車(chē)廂外壁距離d為0. 5米以上時(shí)，列車(chē)風(fēng)的風(fēng)速與d成線(xiàn)性關(guān)系，緩慢下降。當(dāng)列車(chē)以200m/s通過(guò)時(shí)，在d = 2米處的風(fēng)速約為llm/s。通過(guò)在安全距離處安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以采集列車(chē)風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。發(fā)出來(lái)的電能經(jīng)過(guò)整流儲(chǔ)存在蓄電池里，利用控制器把蓄電池組聯(lián)網(wǎng)整合，最終供電給沿線(xiàn)的電力設(shè)施。[詳見(jiàn)張小鋼，劉應(yīng)清，趙海恒，高速列車(chē)經(jīng)過(guò)路邊建筑物時(shí)的非定常湍流繞流數(shù)值模擬研究，鐵道學(xué)報(bào)，19982002]。利用列車(chē)風(fēng)能發(fā)電，研究顯示目前常見(jiàn)的高速列車(chē)的列車(chē)風(fēng)在距離列車(chē)側(cè)壁距離0. 5-3. 5米時(shí)緩慢下降， 風(fēng)速在18m/s-7m/s范圍。其中在2. 5米處的風(fēng)速約為9m/s。且列車(chē)風(fēng)在車(chē)頭和車(chē)尾經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)作用力，[詳見(jiàn)李人憲，趙晶，張署，彭宇明，高速列車(chē)風(fēng)對(duì)附近人體的啟動(dòng)作用影響，中國(guó)鐵道科學(xué)，1001-4632(2007)05-0098-07]。火車(chē)在消耗巨大能量同時(shí)， 火車(chē)行駛所產(chǎn)生的風(fēng)能卻一直被人們所忽視，根據(jù)文獻(xiàn)[中國(guó)建筑科學(xué)研究院，何連華，符龍彪，陳凱，等，“武漢火車(chē)站高速列車(chē)風(fēng)數(shù)值模擬研究”]，表明，當(dāng)火車(chē)以200km/h運(yùn)行時(shí)， 在距火車(chē)0. 5米處的風(fēng)速可達(dá)到72km/h ；目前武廣高鐵的運(yùn)行速度為350km/h，京滬高鐵的試運(yùn)行最高速度為486km/h ！這就意味著列車(chē)行車(chē)風(fēng)速達(dá)12級(jí)。消耗在空氣中的能量仍然是巨大的。因?yàn)榱熊?chē)在鐵路上是雙向運(yùn)行，列車(chē)風(fēng)的方向也是雙向，這就需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)跟蹤風(fēng)向。以求最大限度的利用風(fēng)能，此外列車(chē)的風(fēng)能離地較近，平時(shí)風(fēng)速較低，易造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)困難，且鐵路旁的空間有限，對(duì)水平軸式風(fēng)機(jī)的直徑限制很大。而垂直軸式風(fēng)機(jī)則具備滿(mǎn)足上述條件的特點(diǎn)。然而，垂直軸式各型式的風(fēng)輪具有不同性能，均有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。不能在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到最佳應(yīng)用效果。見(jiàn)下面的表權(quán)利要求
1.利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，本系統(tǒng)在列車(chē)道路兩側(cè)各設(shè)置至少一個(gè)發(fā)電單元，每個(gè)發(fā)電單元中垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和控制器電連接，控制器和蓄電池組電連接；各個(gè)發(fā)電單元中的蓄電池組與配電裝置電連接；配電裝置與負(fù)載電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)在鉛垂方向，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有S型風(fēng)輪和H形風(fēng)輪以及飛輪離合裝置；S 型風(fēng)輪軸線(xiàn)與垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)重合，S型風(fēng)輪水平截面為S形，在通過(guò)轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)的垂直切面內(nèi)S形風(fēng)輪上下端面以外各設(shè)有與轉(zhuǎn)軸垂直連接的伸展桿，伸展桿的長(zhǎng)度大于S形風(fēng)輪半徑，在以轉(zhuǎn)軸為圓心，伸展桿為半徑的圓柱面上設(shè)有H形風(fēng)輪用葉片，該葉片與位于同一垂直切面內(nèi)的伸展桿距離轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)的一端相連，該葉片與轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)平行，直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與電機(jī)相連，電機(jī)和飛輪離合裝置的加固殼一并與基座相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述飛輪離合裝置中垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸可分為轉(zhuǎn)軸A段部分和轉(zhuǎn)軸B段部分，在轉(zhuǎn)軸A段上設(shè)有通槽，離合器與通槽連接，轉(zhuǎn)軸A段設(shè)有電磁鐵，電磁鐵鐵芯和彈簧連接，轉(zhuǎn)軸A段與軸承 A連接，轉(zhuǎn)軸B段設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)與激光轉(zhuǎn)速計(jì)配合，電刷與電磁鐵完成電連接，電機(jī)輸出軸與轉(zhuǎn)軸B段連接，飛輪離合裝置設(shè)有加固殼，軸承B與加固殼機(jī)械連接，飛輪分別與軸承A、 軸承B連接；激光轉(zhuǎn)速計(jì)與反饋控制器電連接，兩者置于加固殼內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用列車(chē)行車(chē)風(fēng)的渦輪發(fā)電系統(tǒng)。由于列車(chē)行車(chē)風(fēng)作用，輸出電壓波動(dòng)較大，進(jìn)而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成影響。本系統(tǒng)在列車(chē)道路兩側(cè)各設(shè)置至少一個(gè)發(fā)電單元，每個(gè)發(fā)電單元中垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和控制器電連接，控制器和蓄電池組電連接；各個(gè)發(fā)電單元中的蓄電池組與配電裝置電連接；配電裝置與負(fù)載電連接。采用S型風(fēng)輪和H型風(fēng)輪組合的方案。達(dá)到風(fēng)機(jī)的最佳性能匹配。另外，在垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上設(shè)有飛輪離合裝置，通過(guò)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，發(fā)送信號(hào)給反饋控制器，由反饋控制器分析決定是否發(fā)出指令到電磁吸合單元加載飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)還是卸載飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保持轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，使系統(tǒng)工作正常。
文檔編號(hào)H02K7/10GK102226442SQ20111015783
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者孔慧, 黃俊煒 申請(qǐng)人:孔慧