[實用新型]塔式渦輪風電裝置

有效

• 申請號: 201620316802.8
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN206636701U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 秦壽生
• 申請（專利權）人: 秦壽生
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D3/06;F03D7/06;F03D15/10;F03D13/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本實用新型涉及一種能廣泛適用在各類風域大功率廉價開發風能資源的塔式渦輪風電裝置。

背景技術

目前，開發清潔的風能資源是各國的共識，2015年11月巴黎氣候大會之后凸顯重視，我國為此將目前的1.3億KW風電機組裝機容量增加到2020年的2.5億KW，兌現大會上的承諾“可再生能源將為全國能源份額的15％”。然而當今全世界唯一通行的水平軸旋槳風電機組從磨房到發電得力于科技進步走到今天的兆瓦級，但整機結構沒有本質變化，仍處于“原生態”，使得在大功率狀態下出現許多不足和弊端，功率越大弊端越大至無以成章，不能適應在惡劣風況下生存。例證：“風能”2015年2期88頁刊載吳文偉先生文，2013年9月21日“天兔”臺風過境廣東紅海灣風電場，陣風16～17級，全場25臺660KW機組10臺被徹底摧毀……。據此，3000KW/臺～8000KW/臺，能在此類風況下生存沒有力證，都是結構上的弊端出了問題。簡述于下：1)，主體結構——塔筒，是自由端(塔頂)承載機倉全部重力G，旋槳水平推力FH，彎矩M1，轉動力矩M2，扭矩M3的單一柱體構件，結構力學、結構設計中稱這種受力狀態的構件為壓、彎、扭最不利構件，加之細長比(柱徑與長度比)遠超設計規范的最大值12，100％可認定是高危不穩定構件；2)，風輪，旋槳長＞50M，輪徑＞100M，承擔不均勻風力動荷載、離心力、彎矩、轉動力矩、扭矩等多函外力的殼體，亦可稱高危結構部件；3)根據1)、2)所述的整機結構應認定為單一柱體頂端獨立支撐工作部件的高危不穩定結構，4)，效率低(風能轉換率)即通過旋槳掃掠面積全部風動能功率與額定輸出功率之比。例證：旋槳機組FC127-5000，在風速V＝13M/S，額定輸出功率5000KW，效率僅為3.3％，然后順漿卸掉多余風能功率曲線拉平至V＝30M/S時完全制動停車棄風，效率＝0；5)，根據4)所述，適應的風況有限，只能在設定風速內有限運轉，現行旋槳機組通例，轉速＜20轉/分，風速V≤10～12M/秒，超之計算機指令“順槳”卸風保全，V≤20(30)M/S，指令停車棄風，V＞50M/S時整機只能挺立10～3秒后被摧毀倒塔。上述弊端與不足，使水平軸旋槳機組事實上已走到了它不能脫困的“技術瓶頸”，因此要承擔大規模大功率開發風電的重任，唯一解決方案只有創新，提升設計理念，從整機結構著手，徹底擺脫旋槳結構的約束，研創適應于在任何風況、風域開發風電的新型機組。前專利ZL201110279979.7塔式渦輪風電裝置在設計中雖然解決了不受風速風向影響及永不倒塔的工作狀態，也突破了大功率(1萬KW)的裝機容量，但在計算機模型的深入研究中仍顯現出不足與弊端制約了它的優點。簡述如下：1)中心柱，是渦輪旋轉體的旋轉中心，僅承接由滾柱軸承裝置分配來的少量重力作為旋轉定位的中心壓力，事實上使渦輪旋轉體穩定運行的重要因素是其本身旋轉時產生的離心力，如陀螺及陀螺定位原理，而非中心柱。因而它的設置必然使相應的渦輪套軸、傘齒輪盤、滾柱軸承裝置等主要部件是大尺寸的，裝機容量大于1萬KW/臺時尤為突出，使加工、運輸、安裝都十分不便；2)不設制動裝置，雖說制動對機組的工作狀態并無大用，但應對設備運行的突發故障，制動停車是不可缺失的；3)在大功率機組中，套軸與傘齒輪盤是剛性連接的整體長度＞100M支撐在滾柱軸承裝置上，靠計算機調控液壓伸縮層的有限彈性變量來保證齒輪的咬合精度減震降噪，但由于它們的直徑＞5M，制作工藝、安裝精度達標的難度大，必然影響系統運行的平穩和調試難度；4)大功率機組套軸直徑＞5M，減少了渦輪葉板的受風面積，從而影響整機的發電功率。

實用新型內容