[发明专利]增压集风式风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种集自然增压、智能集风体的智能型垂直轴风力发电机组，更具体地说，涉及一种可用于风力发电场和建筑领域的智能型风力发电机组。

背景技术

能源是人类生存和社会发展的原动力和基本要素。随着社会经济的飞速发展，能源日益成为影响经济继续健康发展的瓶颈。风力发电越来越成为可再生能源发电的主要手段。而现在我们所采用的水平轴风电机组存在着结构部件大，制造、运输、安装困难，发电效率低，维护复杂等缺陷。

目前全世界都在推动新一代的风力发电机组，它主要具备这样的特点：发电效率提高、造价低、智能化控制和远程管理。同时如何提高发电机组有效发电小时数及提高发电的出力效率，如何能在全风况情况下使发电机组最大化发电，是本发明要解决的问题。

发明内容

针对传统风电机组的缺陷，本发明要解决的技术问题在于：构造一种智能型、多技术手段、全天候的风力发电机组或能使它全风况发电的环境。

为此，本发明所采用的技术方案是一种增压集风式风力发电机组，该机组包括组合钢架、模块式多级涡轮层、高压气体存储层和发电机组层，其特征在于：所述的组合钢架呈三角塔形结构，所述的模块式多级涡轮层设在组合钢架的上层，所述的高压气体存储层设置在组合钢架的中间层，所述的发电机组层设置在组合钢架的下层；

所述的模块式多级涡轮层包括可转向集风体、外部进/出风口、电动卷帘门、组合风道、电磁阀控可转向百叶进风口、主风腔，所述的可转向集风体竖立设置在组合钢架三角塔形结构的棱角上，所述的进/出风口均匀的分布在组合钢架三角塔形结构的三个平面上，所述的电动卷帘门设置在外部进/出风口上，所述的主风腔位于组合钢架中心处并竖立贯穿于整个发电机组的中上部，所述的电磁阀可转向百叶进风口设置在主风腔二个主风腔相接处，通过组合风道与外部进/出风口连通，所述的模块式多级涡轮组设置在主风腔内；

所述的模块式多级涡轮组的多级花键垂直轴穿过高压气体存储层与设置在发电机组层内的发电机连接。

其中所述的模块式多级涡轮组由多个单级涡轮构成，单级涡轮由叶轮和花键垂直轴组成，叶轮套装在花键垂直轴上，两个单级涡轮的花键垂直轴由万向节连接。

其中所述的高压气体存储层内设置由压力仓，压力仓连接有空气压缩机、涡轮增压器和压缩空气及可燃气体喷口，所述的空气压缩机由多级花键垂直轴驱动连接，所述的涡轮增压器设置在组合钢架三角塔形结构的三个平面上，所述的压缩空气及可燃气体喷口设置在电磁阀可转向百叶进风口上方。

其中所述的压缩空气及可燃气体喷口连接有沼气燃烧装置，该燃烧装置连接沼气发动机。

当风能不足时，把沼气通过沼气发动机燃烧产生的扭矩带动发电机发电，并可把燃烧热气能导进压缩空气及可燃气体喷口以推动叶轮发电。

其中所述的高压气体存储层内设置有刹车系统。当机组维修和出现紧急情况时将使用该系统对垂直轴进行抱死刹车，同时关闭所有进出风口，使设备停止运行，保护维修人员和设备安全。

其中所述的发电机组层内设有控制器，所述的控制器分别与设置在发电机及进/出风口上等处的探测器连接。

其中所述的探测器搜集风速、风向、风压、叶轮转速，发电机温度，转速、发电量和发电质量；当风量小时，控制器通过控制集风体张开角度，进/出风口的电动帘门收起，使进/出风口扩大，当进/出风口全部张开还不能满足发电量时，把之前收集在压力仓内高压气能释放到压缩空气及可燃气体喷口，再带动叶轮旋转发电。当风量大时，对集风体角度控制，减少集风量，并减少进风口和出风口高度，以保持风量平衡通过和推动叶轮，使垂直轴匀速旋转，使风电机组稳定的发电。

主风腔为多个锥形圆筒形状的单级主风腔构成，锥形圆筒有利于加快风速对叶轮做功。

该机组的基本结构采用垂直轴、多级垂直主风腔、涡轮自然增压、多发电机、环境集风体、可变可控的进风及出风口和智能控制系统所组成。根据本发明的发电机组整合了涡轮增压技术并进行改进，发明了轴流风力增压器，利用风力推动增压器桨叶产生的压缩空气，进入主风腔推动叶轮在微风或无风时发电，从而克服了传统风机小风不能发电的缺陷。

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。