[发明专利]联合聚风超大功率风力发电机组

摘要

一种“联合聚风超大功率风力发电机组”，其是由多个“分风式风力发电机组”间隔并列联合设置构成，在相邻机组之间可产生相互聚风效果；由塔架高举的“菱形分风机舱”两侧斜面可天然形成各机组之间的V形聚风通道，聚集风力可双向、切向冲击通道中的双桨轮风轮外半幅桨叶；其“伞式桨叶伸缩调控系统”可使风轮各个桨叶同时进行幅面的伸缩变化，以实现对机组起动、变速、刹车的调控；发电机连接风轮通过联合传动可同时连动2－6个副风轮形成联合出力态势，这可使联合机组对发电机设置个数的需求成倍减少，并有无限的单机大功率扩展空间，其可使风电建设与机组维护成本大幅下降，收益大幅提高，其本发明出现将带来全球风电产业革命性的巨变。

主权项

1、一种“联合聚风超大功率风力发电机组”，其是将多个“分风式风力发电机组”间隔并列联合设置，相邻机组之间可产生相互聚风效果，属于风力发电机组类型开发技术领域，其主要创新功能结构包括：(一)分风机舱结构部分；(二)设有桨叶伸缩调控系统的双桨轮风轮结构部分；(三)实现多种传动方式和出力变化的传动系统及与发电机的配置方式和其与机械制动系统装置一体化设计的结构部分；(四)塔架、基础与互连横梁结构部分；(五)将上述(一)-(四)部分结合构成的“分风式风力发电机组”和将上述(一)、(二)、(四)部分结合构成的“分风式桨轮风轮机组”相同规格进行间隔并列联合设置，形成“连动发电机组”，及由1-若干组“连动发电机组”联合并联设置形成“联合聚风超大功率风力发电机组”；同时也包括将其进行单独设置方式，对上述5部分创新功能结构的具体描述是：(一)分风机舱分风式风力发电机组和分风式桨轮风轮机组是通过菱形或长菱形分风机舱实现前后双方向的分风与机舱两侧的相邻影响聚风，分风机舱在实现上述功效的同时，又天然构成机组前后两个设备安装间；小型机组采用的分风机舱可建成菱形形态，中型、大型、巨型机组及采用更大直径的桨轮风轮机组采用长菱形分风机舱设计形态，并采用将双桨轮风轮进行交错排列设置的形态；分风机舱底板为设备安装基础板，在风轮齿轮直径范围内设置仰置发电机，可将机舱底板设计为“发电机井”的形态，其上可设置通风散热及入人窗，并采用粗塔架进行加强支撑，另一端机舱可用相对细些的塔架支撑；分风机舱的顶部设有机舱顶板；菱形分风机舱的底板与顶板如同一个菱形体，机舱左右两侧各有两个聚风斜面，左右两侧聚风斜面的实际交汇点构成分风机舱前后两端的分风角，两侧聚风斜面延伸虚拟交差点附近的机舱底板和顶板上是桨轮风轮轴的安装处；长菱形分风机舱的顶板和底板如同在菱形分风机舱的中间加设了一个长方形的结构体，其两端头三角形机舱底板是发电机与控制设备的安装位置，中间是桨轮风轮的安装位置，其安装桨轮风轮轴的位置还可通过在两机组之间设置的“互连横梁”进行加固加强，“互连横梁”同时可将相邻两机组及将全部联合并联机组进行横向连接加固；长菱形分风机舱的双桨轮风轮是采用错位的布置设置方式，其联合聚风排列后可使在各个分风机舱外部悬空的两个桨轮风轮相邻并列，如果形成“连动发电机组”形态其还将进行相邻风轮齿轮的配合，实现联合传动形态；在桨轮风轮与下部传动机构安装空间之间设置隔离板，形成单独的传动设备间；(二)设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮可调控桨轮风轮各个桨叶伸展幅面的大小变化，其小、中、大、巨型桨轮风轮可有不同的桨叶伸缩方式与设计结构；在分风机舱中部的底板与顶板之间并联设置立式双桨轮风轮，分风机舱的聚风斜面或直面可遮挡住桨轮风轮半部分旋转弧面体，悬空在分风机舱以外的双桨轮风轮桨叶可承接分风机舱联合并列设置后形成的最窄通道内的聚集气流；桨轮风轮可分为中心大辊筒型、中心中辊筒型和中心小辊筒型等设计形态，在中心辊筒的周边均布设有3-10个乃至更多个以相同直径方向设置的桨叶，在双桨轮风轮上采用的中心辊筒直径、高度、桨叶设置数量与规格相同，在桨轮风轮的纵向上、中、下间隔均布设置2-多层支撑圆环或支撑圆环架；桨轮风轮的“缩桨”是将各个方向的桨轮风轮上的桨叶同时、同速、同位、统一化一的地向中心方向收缩移动，使桨轮风轮上的各个桨叶乘风幅面减小到实现全无；或相同方式实现反方向的伸桨移动调控与位置固定，可实现“辊内缩桨”、“重叠缩桨”、“双叠-辊内缩桨”或“辊内-双叠缩桨”操作；“伞式桨叶伸缩控制系统”是由与各个桨叶一体化安装设置的桨叶推拉滑杆、和与各个桨叶推拉滑杆连接的伞式推拉杆、和与各个伞式推拉杆共同汇集连接于其上的“伞式滑圈”、以及可使伞式滑圈实现上下可控制式移动与位置随时固定操作的伞式滑圈调控装置联合构成；伞式滑圈一般依附在风轮动力输出轴的外部，通过伞式滑圈的上下位置移动与固定控制实现“伞式桨叶伸缩控制系统”的功效，伞式滑圈的上下位置移动可采用以下几种方式实现：1.由齿轮条、驱动装置和制动器配合构成移动制动控制装置；2.采用驱动装置与蜗轮蜗杆(齿轮条)配合的上下移动与制动控制机构，其可实现自动锁定位置；3.采用液压驱动装置实现的上下移动控制方式；4.采用驱动装置配合链轮链条装置的上下拉动伞式滑圈的控制方法；同一组连动发电机组上的双桨轮风轮一般需要同时进行上述相同方式的桨叶伸缩控制；其可由发电机输出功率的反馈信号控制或配合手电控制；伞式桨叶伸缩调控系统的驱动装置与制动装置可设置在桨轮风轮中心辊筒的内部，如设置在风轮齿轮盘面上，也可设置在分风机舱的顶板上；在桨叶推拉滑杆上一般设置滑辊或滑块与支撑圆环上设置的推拉杆滑道配合，桨叶推拉滑杆与伞式推拉杆的联动结构可设置多层，以实现对体高桨轮风轮各个桨叶上、中、下多推拉点共同出力的伸缩控制操作，可通过两个伞式桨叶伸缩调控系统配合实现控制；各个桨叶推拉杆均是与推拉杆滑道配合完成推拉作用的，推拉杆滑道又与支撑圆环(圆环架)形成一体化结构体；各个桨叶外边部与支撑圆环配合的部位可形成凹形缺口结构，使与其配合的支撑圆环(环架)在最外端形成完全的圆环整体；长高桨轮风轮上设置的各层支撑圆环架可在外端部实现上下连接，形成一体化固定结构；(三)实现多种传动方式和出力变化的传动系统及与发电机的配置方式，和其与机械制动系统装置一体化设计通过其作用可实现多级出力能力目标，可采用在同一传动齿轮上再一同并列设置一个或若干个发电机进行出力能力的多梯级大幅度调整变化，采用的主要传动结构与方式包括：①使两个并列设置的风轮齿轮的大轮齿相互咬合配合，形成双桨轮风轮一体化联动的运行的形态，通过其相互作用可使立式双桨轮风轮或多桨轮风轮实现同速、同步逆向连动；其一般采用粗齿主风轮齿轮通过在其下设置的同轴细齿齿轮带动中间传动齿轮，再通过中间传动齿轮同时带动1-2个或多个发电机连接齿轮，其中与一个发电机的连接配合结构为固定式配合，与另一个(或多个)发电机的配合结构是采用可分离式配合方式，即：可通过与风轮齿轮轴间距的位置移动，或使两齿轮盘之间的上下移动变化，实现发电机配合结构的咬合与分离的方便调节控制，或采用其他常规的、可简单方便实现上述目标的控制方式；其设置方式的主要特点是：各个发电机的安装位置通过传动机构传动后可使其脱离主风轮齿轮的覆盖，可实现发电机在主风轮齿轮轮盘外部的安装；②发电机采用仰式上传动的方式安装，并在机舱底板上设置发电机井，使仰式发电机进入其内，其可采用与上述②相同的传动机构与传动方法，在发电机井上或井壁上可设置人孔或人孔与散热窗一体化的形式；③采用在桨轮风轮下设置小直径的风轮齿轮，然后通过在其轴间设置的双传动齿轮进行互连式传动(实现四轮联动传动)，可在其中的一个联动齿轮上设置其他附加传动机构，达到上述②③的相同传动效果；上述②③④的风轮齿轮一体化连接方式的第2个发电机还可采用备安装的方式预先留出安装位置，或长期只由1个发电机完成全部发电任务，将其变成为单机发电机机组形态；④采用桨轮风轮多联式并联方式设置，即：将发电机组主风轮齿轮同时与左右1-两个-若干个副风轮齿轮及在分风式桨轮风轮机组内设置的风轮齿轮进行咬合联动的传动形式，可使1个主风轮齿轮同时获得1-5个(乃至更多个)副桨轮风轮的合力，形成多桨轮风轮联合的出力态势，其主风轮齿轮的传动方式和发电机的设置方式可与上述②③④相同；上述②③④⑤的风轮齿轮一体化连接方式如果可能还可采用一级传动的配合形式；以上控制方式可采用传感器自动控制或开发电脑控制程序，实现完全自动化控制，及配合手动控制；设计直径过于巨大的风轮齿轮可采用在其运行的轨道上设置三个或四个“轴承支撑滑轮”，对于大及特大机组在联合排列端头的机组一般采用将其制成为“只设置一个桨轮风轮”的机组形态；配合安装的发电机可采用异步发电机、同步发电机，也可采用双速异步发电机，有些机组还可选择安装单速发电机；如需要设置圆盘刹车制动系统，可与大、小轮盘齿轮进行一体化配合，实现机组传动轮与机组制动刹车轮盘的一体化设计；其刹车制动装置与方法可采用气动、液压、电磁、手动等方式或其结合；(四)互连横梁、塔架与基础对一个分风机舱的支撑最经济的方法是采用2个塔架，发电机组设备重量过大或机舱面积设计过大的，还可采用在两支撑点间增加加强横梁，或加宽支撑处面积；在发电机组分风机舱中心线的电机安装位置处设置1个粗塔架，另外一端设置1个相对细的塔架形成中心一线式支撑最为经济，可将整个联合排列的各个机组机舱地板与其底部加强横梁用1-2个“互连横粱”进行相邻机组之间的串联固定；对于分风机舱设计高度很高，且设计相对很窄的联合机组，在其机舱底板上一般需要设置“顶互连横梁”；对于分风式桨轮风轮机组的支撑可采用较细的塔架；(五)将“分风式风力发电机组”进行间隔并列联合设置由上述(一)-(四)部分构成“分风式风力发电机组”和由上述(一)、(二)、(四)构成的“分风式桨轮风轮机组”可形成小、中、大、巨多种系列规格，将相同规格“分风式风力发电机组”和“分风式桨轮风轮机组”进行间隔并列联合设置，相邻机组之间可产生相互聚风效果；其可采用将“主风轮齿轮”同时与左右若干个“风轮机组”上的“副风轮齿轮”咬合配合实现一体化联合传动的“连动发电机组”形态，形成由“发电机组”与“风轮机组”间隔设置的形态。