[发明专利]一种大型集群式垂直轴风力发电装置及其工作方法

摘要

本发明公开了一种大型集群式垂直轴风力发电装置及其工作方法，由固定底盘、发电机组室、支撑架、风向标、集风板、风机、承重轴组成；在工作过程中，风向标实时监测外界风向和风速等信息，并反馈给控制中心，控制中心实现对叶片转角的控制，提高风能的利用率，同时该装置内部设有发电机转速传感器、温度传感器以及阻尼传感器等监测仪器，实时的进行自我监测，保障设备平稳安全运行；本发明所述的一种大型集群式垂直轴风力发电装置，该装置结构简单，空间需求小，有效的解决了低风速无法启动的问题，扩大了风速的利用范围；该装置具有全方位接收来风的优点无需偏航系统，降低了架机难度和运行成本，同时也提高了总的风能利用率。

主权项

1.一种大型集群式垂直轴风力发电装置，包括：固定底盘（1），发电机组室（2），支撑架（3），风向标（4），集风板（5），风机（6），承重轴（7）；其特征在于，所述固定底盘（1）中心设有承重轴（7），其中固定底盘（1）为圆盘状，表面设有安装螺纹孔；所述承重轴（7）顶端设有发电机组室（2），发电机组室（2）为长方体结构；所述支撑架（3）位于发电机组室（2）上表面，发电机组室（2）与支撑架（3）螺纹连接，支撑架（3）呈“工”字型；所述支撑架（3）两侧端设有风机（6），风机（6）共有两个，风机（6）并关于支撑架（3）轴心对称；所述集风板（5）位于两个风机（6）之间，集风板（5）数量为两个，两个集风板（5）与支撑架( 3 ) 中心轴对称；所述风向标（4）置于支撑架（3）顶端中心；所述发电机组室（2）包括：控制中心（2‑1），发电机转速传感器（2‑2），发电机（2‑3），齿轮增速箱（2‑4），温度传感器（2‑5）；其中所述控制中心（2‑1）位于发电机组室（2）内部中心；所述控制中心（2‑1）两侧均设有一组发电机（2‑3）和齿轮增速箱（2‑4），两组发电机（2‑3）和齿轮增速箱（2‑4）关于控制中心（2‑1）对称分布；所述发电机（2‑3）尾端设有发电机转速传感器（2‑2），齿轮增速箱（2‑4）轴端设有温度传感器（2‑5）；所述发电机转速传感器（2‑2）、发电机（2‑3）和温度传感器（2‑5）均通过导线与控制中心（2‑1）控制相连；所述风机（6）包括：转动轴（6‑1），安装轴承（6‑2），叶片固定架（6‑3），叶片（6‑4），叶片转角调节装置（6‑5）；其中所述风机（6）中轴心设有转动轴（6‑1），转动轴（6‑1）两端分别置有安装轴承（6‑2）；所述叶片固定架（6‑3）贯穿于转动轴（6‑1），其中叶片固定架（6‑3）数量为两个；叶片固定架（6‑3）与转动轴（6‑1）花键连接；所述叶片（6‑4）位于两个叶片固定架（6‑3）中间，叶片（6‑4）共有三个，叶片（6‑4）与叶片固定架（6‑3）驱动连接；所述叶片（6‑4）两端部均设有叶片转角调节装置（6‑5），叶片转角调节装置（6‑5）通过导线与控制中心（2‑1）控制相连；所述叶片转角调节装置（6‑5）包括：驱动电机安装管（6‑5‑1），驱动电机（6‑5‑2），正齿轮（6‑5‑3），滚动轴承（6‑5‑4），直齿内齿轮（6‑5‑5），注油器（6‑5‑6），阻尼传感器（6‑5‑7）；其中所述驱动电机安装管（6‑5‑1）内部中心设有驱动电机（6‑5‑2），驱动电机安装管（6‑5‑1）端部内壁置有滚动轴承（6‑5‑4），驱动电机（6‑5‑2）和滚动轴承（6‑5‑4）均与驱动电机安装管（6‑5‑1）固定连接；所述驱动电机（6‑5‑2）尾端中心设有阻尼传感器（6‑5‑7），驱动电机（6‑5‑2）输出轴端设有正齿轮（6‑5‑3），其中正齿轮（6‑5‑3）与驱动电机（6‑5‑2）键连接；所述直齿内齿轮（6‑5‑5）位于滚动轴承（6‑5‑4）内圈内部，直齿内齿轮（6‑5‑5）与滚动轴承（6‑5‑4）内圈贯通；所述注油器（6‑5‑6）置于驱动电机安装管（6‑5‑1）的内壁，注油器（6‑5‑6）通过导线与控制中心（2‑1）控制相连；所述叶片（6‑4）由高分子材料压模成型，叶片（6‑4）的组成成分和制造过程如下：一、叶片（6‑4）组成成分：按重量份数计，过氧二甲酸‑4‑(1,1‑二甲乙基)环己二酯30～65份，2‑乙基过氧己酸‑1,1‑二甲基丙酯88～145份，碳过氧酸OO‑(1,1‑二甲基乙基)O‑(2‑乙基己基)酯54～98份，2‑丙烯过氧酸‑3‑羰基‑1‑(1,1‑二甲基乙基)酯28～75份，1‑[(1‑甲基乙基)氨基]‑3‑[2‑(2‑丙烯基)苯氧基]‑2‑丙醇68～180份，3‑巯基丙酸‑2‑乙基‑2‑[(3‑巯基‑1‑氧代丙氧基)甲基]‑1,3‑丙二酯22～86份，浓度为45 ppm～95 ppm的乙酸‑1‑甲氧基‑2‑丙基酯53～110份，2‑[4‑(2,2‑二氯环丙基)苯氧基]‑2‑甲基丙酸56～132份，苯乙酸‑2‑甲氧基‑4‑(1‑丙烯基)‑苯基酯90～145份，交联剂85～146份，2‑甲氧基‑4‑丙‑1‑丙烯基‑1‑苄氧基苯24～72份，Z‑(1R,S)‑顺式‑2,2‑二甲基‑3‑(2‑氯‑3,3,3‑三氟‑1‑丙烯基)环丙烷羧酸67～162份，十二烯基丁二酸单(1‑羧乙基)酯38～92份，3,5‑二(1,1‑二甲基乙基)‑4‑羟基‑苯丙酸‑1,6‑己二基酯75～185份；所述交联剂为乙酸2‑(1,1‑二甲基乙基)环己酯、过氧二甲酸‑4‑(1,1‑二甲乙基)环己二酯、1,1‑环己基二乙酸单甲酯中的任意一种；二、叶片（6‑4）的制造过程，包含以下步骤：第1步：在反应釜中加入电导率为4.55 μS/cm～7.65 μS/cm的超纯水2500～4800份，启动反应釜内搅拌器，转速为85 rpm～130 rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至65 ℃～95 ℃；依次加入过氧二甲酸‑4‑(1,1‑二甲乙基)环己二酯、2‑乙基过氧己酸‑1,1‑二甲基丙酯、碳过氧酸OO‑(1,1‑二甲基乙基)O‑(2‑乙基己基)酯，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.5～9.5，将搅拌器转速调至130 rpm～240 rpm，温度为120 ℃～165℃，酯化反应15～30小时；第2步：取2‑丙烯过氧酸‑3‑羰基‑1‑(1,1‑二甲基乙基)酯、1‑[(1‑甲基乙基)氨基]‑3‑[2‑(2‑丙烯基)苯氧基]‑2‑丙醇进行粉碎，粉末粒径为900～1400目；加入3‑巯基丙酸‑2‑乙基‑2‑[(3‑巯基‑1‑氧代丙氧基)甲基]‑1,3‑丙二酯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为15 mm～35 mm，采用剂量为6.5 kGy～9.8 kGy、能量为5.0 MeV～9.0 MeV的α射线辐照150～300分钟，以及同等剂量的β射线辐照200～320分钟；第3步：经第2步处理的混合粉末溶于乙酸‑1‑甲氧基‑2‑丙基酯中，加入反应釜，搅拌器转速为95 rpm～150 rpm，温度为90℃～135℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到‑0.35 MPa～3.45 MPa，保持此状态反应35～45小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.55 MPa～0.95 MPa，保温静置20～35小时；搅拌器转速提升至180 rpm～270 rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入2‑[4‑(2,2‑二氯环丙基)苯氧基]‑2‑甲基丙酸、苯乙酸‑2‑甲氧基‑4‑(1‑丙烯基)‑苯基酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.5～7.4，保温静置20～40小时；第4步：在搅拌器转速为210 rpm～320 rpm时，依次加入2‑甲氧基‑4‑丙‑1‑丙烯基‑1‑苄氧基苯、Z‑(1R,S)‑顺式‑2,2‑二甲基‑3‑(2‑氯‑3,3,3‑三氟‑1‑丙烯基)环丙烷羧酸、十二烯基丁二酸单(1‑羧乙基)酯和3,5‑二(1,1‑二甲基乙基)‑4‑羟基‑苯丙酸‑1,6‑己二基酯，提升反应釜压力，使其达到1.35 MPa～1.85 MPa，温度为150℃～260℃，聚合反应24～48小时；反应完成后将反应釜内压力降至0 MPa，降温至25 ℃～40 ℃，出料，入压模机即可制得叶片（6‑4）。