CN102748237A

CN102748237A - 一种气动风力发电设备

Info

Publication number: CN102748237A
Application number: CN201210253086XA
Authority: CN
Inventors: 关玉明; 肖艳军; 朱博; 许波
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2012-07-22
Filing date: 2012-07-22
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明公开一种气动风力发电设备，主要由风轮、动力轴、转向基座、塔筒、发电机和控制***组成，所述风轮与动力轴相连，动力轴安装在转向基座上，转向基座固定在塔筒的上端，其特征在于该设备还包括气动传输机构，所述气动传输机构包括空气压缩机、高压气管、储气罐和气动马达，空气压缩机固定在转向基座上，并经联轴器与动力轴相连接；高压气管的一端连到空气压缩机上，另一端连接到储气罐内，高压气管的中间部分固定在塔筒的内壁上；储气罐与气动马达之间用高压气管相连接，气动马达与发电机相连接，控制***与发电机控制连接；所述储气罐、气动马达和发电机均安装在地面上。

Description

一种气动风力发电设备

技术领域

本发明涉及风力发电设备，具体为一种气动风力发电设备，其是一种通过高压管道输送由空气压缩机产生的高压气体驱动气动马达，进而带动风力发电机运行发电的设备。

背景技术

风力发电是可再生能源，是清洁能源，在全球范围内得到迅速发展。目前风力发电设备的主力机型有三种：一是传统机型，主要由风力机、高速增速箱和发电机组成；二是直驱式机型，主要由风力机和发电机组成；三是半直驱式机型，主要由风力机、低速增速箱和发电机组成。为了使风能资源更有效地得到使用，发电设备的功率越做越大。不难理解，传统机型的高速齿轮箱是该整个风力发电设备的核心部件，制造精度要求非常之高，也是故障率最高的薄弱环节，特别是齿轮箱一旦发生故障，就要将其从几十米、甚至上百米的塔架上取下来修理，维护费用相当高。为了解决这一问题，人们发明了直驱式机型，去掉了故障多发的高速齿轮箱。这一改进却带来了新的问题：发电机组的体积和重量加大，成本也大大增加，尤其是随着功率的不断增大，5兆瓦以上机组已经问世，其重量高达500多吨。如此巨大的重量使设备安装非常困难，成本费用非常高，据估算，仅运输和安装费就占到总经费10%以上。因此，人们又发明了半直驱式机型风力发电设备，它将高速齿轮箱改进为低速齿轮箱，一方面减少故障率；另一方面在同功率的情况下，使发电机组的重量和体积都有所减小。但其结构复杂，制造精度也要比其它类型发电机组的制造精度高，主要是考虑尽量减少维修次数和降低运行费用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种气动风力发电设备，该设备要在能满足发电机功率大的前提下，可减少投资，易于安装维修，降低设备故障率和使用维护的费用。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种气动风力发电设备，主要由风轮、动力轴、转向基座、塔筒、发电机和控制***组成，所述风轮与动力轴相连，动力轴安装在转向基座上，转向基座固定在塔筒的上端，其特征在于该设备还包括气动传输机构，所述气动传输机构包括空气压缩机、高压气管、储气罐和气动马达，空气压缩机固定在转向基座上，并经联轴器与动力轴相连接；高压气管的一端连到空气压缩机上，另一端连接到储气罐内，高压气管的中间部分固定在塔筒的内壁上；储气罐与气动马达之间用高压气管相连接，气动马达与发电机相连接，控制***与发电机控制连接；所述储气罐、气动马达和发电机均安装在地面上。

与现有技术相比，本发明气动风力发电设备主要是改变了能量传递的形式和动力传递的设备，由原来的直接驱动形式变成间接气动驱动形式，由原来的齿轮箱变成了气泵和马达；并将高空发电机组移到低空或地面上安装和工作，安装成本降低，维修更加方便，进而可以为风力发电设备的塔架做的更高，采风效果更好，发电效率更高创造条件，同时发电机组的制造精度不再要求那么高，工作环境可以得到改善（可以将齿轮箱和发电机放在室内），降低了设计制造成本和运行成本。

附图说明

图1为本发明气动风力发电设备一种实施例的整机主视结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例附图进一步叙述本发明。

本发明设计的气动风力发电设备（简称设备，参见图1）主要由风轮1、动力轴3、塔筒8、发电机12和控制***13组成，所述的风轮1与动力轴3相连，动力轴3安装在左轴承及支架2和右轴承及支架4上，左轴承及支架2和右轴承及支架4安装在转向基座7上，转向基座7固定在塔筒8的上端，其特征在于该设备还包括气动传输机构，所述的气动传输机构包括空气压缩机6、高压气管9、储气罐10和气动马达11，空气压缩机6固定在转向基座7上，并经联轴器5与动力轴3相连接；高压气管9的一端连到空气压缩机6上，另一端连接到储气罐10内，高压气管9的中间部分固定在塔筒8的内壁上；储气罐10与气动马达11之间用高压气管9相连接，气动马达11与发电机12相连接，控制***13与发电机12控制连接；所述的储气罐10、气动马达11和发电机12均安装在地面上。

具体实施时，本发明设备可以在地面上统一建造一个发电机房，将附近的气源通过高压气管9集中到一起，便于统一使用管理。

本发明设备的进一步特征是所述气动马达11采用两个以上(一般为2-4个)，且并联连接；所述发电机12采用两个以上(一般为2-4个)，且并联连接；所述气动马达11和发电机12采用的数量相等。换言之，根据产品设计需要，气动马达11和发电机12以及控制装置13可以采用两组以上。实施例为2个气动马达11和2个发电机12及2个控制装置13（也可以采用1个控制装置13），左右对称安装在储气罐10的两侧。

本发明设备的进一步特征是所述高压气管9的中间部分采用1点以上方式固定在塔筒8的内壁上。为了使动力传输稳定，便于维修，当塔筒8的长度较长或高度较高时，所述高压气管9的中间部分采用1点以上方式固定在塔筒8的内壁上。同样道理，所述塔筒8内的高压气管9可以采用2节以上方式密封连接构成。

本发明设备的工作原理的过程是：在风力的作用下，风轮1带动动力轴3转动，装在空气压缩机6输入轴端的联轴器5将动力传给空气压缩机6，空气压缩机6产生的高压气体通过高压气管9输送到地面上安装的储气罐10内，储气罐10与气动马达11相连接，在储气罐10内高压气的作用下，气动马达11产生旋转扭矩，带动与气动马达10连接的发电机12旋转运行，并在控制***13控制下发电。

本发明未述及之处适用于现有技术。

本发明设备将原来传统机型的齿轮箱变换成空气压缩机和气动马达，以此将风能变成动能来带动发电机组发电，并且发电机组的工作位置从高空移到了地面，安装成本降低，减少了投资，易于安装维修，降低设备故障率和使用维护的费用，进而也为风力发电设备的塔架做的更高，采风效果更好，发电效率更高创造了条件。

Claims

1.一种气动风力发电设备，主要由风轮、动力轴、转向基座、塔筒、发电机和控制***组成，所述风轮与动力轴相连，动力轴安装在转向基座上，转向基座固定在塔筒的上端，其特征在于该设备还包括气动传输机构，所述气动传输机构包括空气压缩机、高压气管、储气罐和气动马达，空气压缩机固定在转向基座上，并经联轴器与动力轴相连接；高压气管的一端连到空气压缩机上，另一端连接到储气罐内，高压气管的中间部分固定在塔筒的内壁上；储气罐与气动马达之间用高压气管相连接，气动马达与发电机相连接，控制***与发电机控制连接；所述储气罐、气动马达和发电机均安装在地面上。

2. 根据权利要求1所述的气动风力发电设备，其特征在于所述的气动马达采用两个以上，且并联连接；所述发电机采用两个以上，且并联连接；所述气动马达和发电机采用的数量相等。

3. 根据权利要求1所述的气动风力发电设备，其特征在于所述高压气管的中间部分采用1点以上方式固定在塔筒的内壁上。

4. 根据权利要求1所述的气动风力发电设备，其特征在于所述塔筒内的高压气管采用2节以上方式密封连接构成。