CN103216384A - 风力发电塔n组小型涡轮涡扇发电*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，该***包括：小型涡轮涡扇发电装置、小型涡轮涡扇串联发电组、发电组并联单元、总的发电线路、变频变压稳压装置、配电装置。根据风塔所建地风力的大小，在风力比较强的高塔上安装小型涡轮涡扇发电装置；每3个小型涡轮涡扇发电装置串联成一组以组合成发电组，用来提高所发电的电压；每层楼上的小型涡轮涡扇发电组输出的电并联在一起，组成小型涡轮涡扇发电单元，在定电压的情况下提高电流；把每层楼的发电单元并联组合成总的小型涡轮涡扇发电输出总线路。

Description

风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***

技术领域

本发明涉及一种发电***，尤其为一种风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***。

背景技术

我国近些年来出现了大面积“拉闸限电”现象。造成电力供应紧张的原因既有经济快速增长，高耗能产业急速发展的因素，也有能源结构不合理，新能源、可再生能源开发不足方面的因素。中国目前的电力供应主要以水力发电和火力发电为主，一旦干旱严重或煤炭供应紧张，电力供应就会受到很大的影响。而风能作为一种重要的可再生能源，取之不尽、用之不竭，因而风力发电技术在国内外受到了极大的重视。

由于自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不稳定的特性，因此风力发电存在功率调节、变速运行、对风调节和变浆距等问题。由于在地面上利用太阳能要受到大气层衰减的影响，还要受阴晴天、日出日落、地理位置等影响，因此太阳能的利用率较低，而且能量不平衡。

为此，本申请的发明人针对上述传统技术的缺陷，采用串联小型涡轮涡扇发电装置形成发电组，进而将发电组并联组合成发电单元，这样就可以提高发电的电压，为居民提供足够的电能。

发明内容

本发明目的是，提供一种风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，解决不同风力下都能够发电的，及时在风力比较小的情况下也能产生足够的电能。

本发明的工作原理：自然风通过高压强力送风机经送风漏斗输送，输送进来的风带动涡轮涡扇随着风一起转动，进而将风能转换为电能；当风力比较弱时要启动电动机使涡轮涡扇的转速达到一定的转速而发电。

为实现上述目的，本发明解决的主要技术问题是，第一，采用小型涡轮涡扇装置，通过旋转杆来保证小型涡轮涡扇总是随风向的改变而转换方向，进而带动小型发电机发电；第二，每3个小型涡轮涡扇发电装置串联一组组合成发电组，进而提高所发电的电压；第三，每层楼上的小型涡轮涡扇发电组输出的电并联到一起，组成小型涡轮涡扇发电单元，进而在定电压的情况下可以提高电流；第四，把每层楼的发电单元并联组合成总的小型涡轮涡扇发电输出总线路。

本发明提供了一种发电装置，该装置包括由外部网壳罩着的小型涡轮涡扇和转动轴承滚珠的固定架，所述涡轮涡扇由中心轴架、侧轴架和中心转轴固定在网壳内，所述固定架由支撑架进行支撑固定，小型涡轮涡扇通过中心转轴与小型发电机相联接；固定架内装有轴承B，轴承B内部装有中心转动球，风力方向变化时小型涡轮涡扇可以随风向的改变而转换方向，进而带动小型发电机发电。

上述技术方案中，所述网壳尾部装有旋转杆，通过连接杆与中心转动球连接，在风向发生变化时可以随风向进行上下左右的旋转，保证了涡轮涡扇总是迎对着风。

优选的是，涡轮涡扇主体中心安装中心转轴，该轴的一端与中心轴架汇聚在一起，另一端通过联轴器与小型发电机相联接。

优选的是，涡轮涡扇主体内部均匀的分布着6根中心轴架，此数量乃是该发明的最佳数量，当然我们也可以根据实践需要增加或减少中心轴架的数目，可以选择5根或7根或8根等。

优选的是，涡轮涡扇主体内部均匀分布的中心轴架一端相交与中心转轴，另一端焊接与涡轮涡扇主体内壁的中部。

优选的是，中心轴架上均匀的分布着6根侧轴架，此数量乃是该发明的最佳数量，当然我们也可以根据实践需要增加或减少侧轴架的数目，可以选择5根或7根或8根等。

优选的是，中心轴架与中心转轴之间焊接有侧轴架，就将涡轮涡扇稳定牢固地与中心转轴连接在一起。

优选的是，涡轮涡扇由网壳罩着，涡轮涡扇与网壳之间留有一定的间隙，这样保证了涡轮涡扇能够顺畅的运转。

优选的是，涡轮涡扇、侧轴架、中心轴架的组合体被网壳罩着，这样就防止了杂质进入涡轮涡扇的内部而影响工作，进而延长了该装置的使用寿命。

本发明的方案中，所述固定架有支撑架托起，固定架内部放有中心转动球，进而将涡轮涡扇托起可以随风向转动，弥补了以往只能在水平方向上工作的缺陷。

优选的是，固定架内部装有转动轴承壳和转动轴承滚珠，进而保证了中心转动球在固定架内随意的转动。

优选的是，支撑架为四周封闭的钢板围成，这样保证了足够大的支撑力，很高的稳定性。

优选的是，支撑架底部焊接有一支撑底座，支撑底座上开有地角螺栓孔，通过螺栓将该装置牢牢的固定于固定面上。

本发明的案中，所述小型涡轮涡扇包括内叶片、外叶片、涡轮涡扇主体。所述内叶片螺旋扭曲焊接在涡轮涡扇主体的内壁；外叶片螺旋扭曲焊接在涡轮涡扇的外壁，且所述内叶片和外叶片与主体上平面呈75°夹角。扭曲是为了使叶顶至叶根处扬程相等，避免涡流损失。因为当叶轮旋转时，由于沿半径方向的线速度不同，为了得到同样的扬程，沿半径方向叶片各截面的安装角不相等，愈接近外缘其安装角就愈小，因此，叶片呈扭曲状。本涡轮涡扇充分利用风能运动，利用从中心到***转速递增的涡流使流体风自动从涡流中心区吸入涡流中，利用涡流中心产生吸力，将自然风吸入主体内，促使驱动装置发电。

优选的是，所述涡轮涡扇为风力发电叶轮。本发明的涡轮涡扇不仅适于风向不同环境，也适于风力比较小的环境中，将更多的风能转换为机械能，进而转换为电能。

优选的是，所述涡轮涡扇的主体为圆筒，该圆筒有一定的厚度，便于内外叶片的焊接。

优选的是，所述涡轮涡扇的主体内外都装有叶片。外叶片将自然风汇集于涡轮涡扇的内部。

优选的是，所述涡轮涡扇的叶片在2°-5°螺旋角之间扭曲地安装于主体壁上，总体呈螺旋上升趋势。

优选的是，所述涡轮涡扇的叶片根据进入涡轮涡扇的气流量不同来定其数量，一般以内外比例为1:2。

优选的是，所述涡轮涡扇的内外叶片配置不同，内外叶片的分布有相对的和错开的。保证了更有效的接受风能。

优选的是，所述涡轮涡扇的叶片均匀分布。内叶片均匀地安装在主体内壁上，外叶片均匀地安装在主体外壁上。

优选的是，所述涡轮涡扇的内外叶片与主体上平面呈75°-80°夹角，当涡轮涡扇发生转动时通过中心转轴带动小型发电机发电。

本发明的方案中，所述小型涡轮涡扇发电装置每层楼上的小型涡轮涡扇发电组输出的电并联到一起，组成小型涡轮涡扇发电单元，进而在定电压的情况下可以提高电流；把每层楼的发电单元并联组合成总的小型涡轮涡扇发电输出总线路。

优选的是，所述风塔每层中有发电组N个，并且每层的这N个发电组以并联的形式组合，这样在一定电压的情况下可以提高电流。

优选的是，所述风塔的每层发电组均布置有总的发电线路，进而有利于总的通断控制。

优选的是，所述风塔的每层的每户居民的用电线路上安装有控制开关。

优选的是，所述每层的发电组并联在整个小型涡轮涡扇发电的总线路上，进而可以统一调节电压。

优选的是，所述小型涡轮涡扇发电的总线路上安装有变频变压稳压装置，进而稳定电压。

优选的是，所述小型涡轮涡扇发电的总线路上安装有逆变升压器，将小型涡轮涡扇发电装置产生的低压（12伏或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电。

优选的是，送风机用电输出线路给送风机提供电源，当风力达不到需要的转速时通过送风机送风来增强风力。

本发明大大简化了大型风力发电机机体结构，降低机体设计难度和加工难度，从而降低风力发电机组造价。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述，其中：

图1所示为按照本发明的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***的优选实施例的原理简图；

图2所示为图1中的优选实施例的小型涡轮涡扇发电装置剖面图；

图3所示为图1中的优选实施例的小型涡轮涡扇的结构图。

图中标注说明：外部网壳101，小型涡轮涡扇102，中心轴架103，侧轴架104，中心转轴105，轴承A106，联轴器107，发电机外部固定壳108，小型发电机109，旋转杆110，轴承B111，小舟112，中心转动球112，转动轴承壳113，转动轴承滚珠114，固定架115，支撑架117，支撑底座118，连接杆119，小型涡轮涡扇发电装置100，最高层小型涡轮涡扇串联发电组200，最高层发电组并联单元300，最高层总的发电线路400，高层小型涡轮涡扇串联发电组500，高层发电组并联单元600，高层总的发电线路700，中层小型涡轮涡扇串联发电组800，中层发电组并联单元900，中层总的发电线路210，整个小型涡轮涡扇发电的总线路220，变频变压稳压装置120，逆变压器130，配电装置140，送风机用电线路150，用户居民用电线路160，居民用电输出线路170，送风机用电线路控制开关180，居民用户用电线路控制开关190，外叶片401，主体402，内叶片403，主体内壁404，主体外壁405，主体上平面406，主体下平面407。

具体实施方式

下面结合附图介绍本发明的实施例。在详细描述本发明的具体实施方式之前，先就小型涡轮涡扇发电装置进行说明。

本发明小型涡轮涡扇发电装置包括由外部网壳101、小型涡轮涡扇102和转动轴承滚珠的固定架116，所述涡轮涡扇由中心轴架103、侧轴架104和中心转轴105固定在网壳101内，所述固定架116由支撑架117进行支撑固定，小型涡轮涡扇102通过中心转轴103与小型发电机109相联接；固定架116内装有轴承B111，轴承B111内部装有中心转动球113，风力方向变化时小型涡轮涡扇102可以随风向的改变而转换方向。

现在参阅图2，涡轮涡扇102竖向置于外部网壳101内，涡轮涡扇102的竖直平面、外叶片端部与外部网壳101留有一定的间隙，以保证在涡轮涡扇102发生旋转时不会触碰到外部网壳101的内壁。涡轮涡扇102的主体内壁的中部均匀地焊接有6根中心轴架103；6根中心轴架103的一端汇聚在一起，并汇聚于中心转轴105上；6根中心轴架103与中心转轴105之间通过6根侧轴架104斜支撑固定，这样就可将涡轮涡扇102与中心转轴105固定在一起。

中心转轴105的另一端通过联轴器107与小型发电机109的电机轴联接。另外，中心转轴105与外部网壳101接触的部位安装有轴承A106，以保证在涡轮涡扇102转动时外部网壳101不会随之转动。为了防止外界对小型发电机109的破坏，将小型发电机109固定在外部固定壳108内。另外，外部固定壳108安装于外部网壳101的尾端，并且外部固定壳108的尾部安装有旋转杆110，旋转杆110的内部安装有轴承B111和小舟112，当风向改变时，涡轮涡扇102可以通过旋转杆110上下摆动。

外部固定壳108的尾部的中间开有方形槽；连接杆112的一端开有圆形通孔。先将旋转杆110***连接杆112的圆形通孔内，再将旋转杆110固定在外部固定壳108尾部的方形槽中，这样就保证了涡轮涡扇102上下发生摆动。连接杆112的另一端焊接在中心转动球113的球面上。固定架116的内部安装有转动轴承，转动轴承包括轴承壳114和轴承滚珠115。轴承壳114用来保护支撑轴承滚珠115；固定架116用来固定轴承滚珠115进而支撑中心转动球113。当风向发生改变时，中心转动球113发生转动进而保证了涡轮涡扇102能够随风向的改变而转变方向，这样一来，涡轮涡扇102始终迎风工作。

固定架116置于支撑架117的顶部，将固定架116托起，进而将整个装置托起。支撑架117为四周封闭的钢板围成，这样就保证了足够大的支撑力、较高的稳定性。支撑架117的底部焊接有支撑底座118，支撑底座118的连接板上开有地角螺栓孔，通过螺栓将该装置牢牢地固定在固定面上。

现在参阅图3，本发明的涡轮涡扇102包括外叶片401，主体402，内叶片403。叶片主体包括：主体内壁404，主体外壁405，主体上平面406，主体下平面407。将9个外叶片401以焊接的连接方式倾斜固定连接在主体外壁405上，其与主体外壁405的垂直壁面成一定角度，例如是15°、20°或25°等。外叶片401连接到叶片外壁405的一端的对立端在水平方向不超过主体上平面406和主体下面407。将18个内叶片403以焊接的连接方式倾斜固定连接在主体内壁404上，其与主体内壁404的垂直壁面成一定角度，例如是15度、20度或25度等。内叶片403连接到叶片内壁404的一端的对立端在水平方向上也不超过主体上平面406和主体下面407。如此倾斜成角度地设置内、外叶片401、402的好处在于，叶片的构型方向与流过叶片的风向大体相同，便于减少风能损失，从而提高涡轮叶片的效率。

本发明中的外叶片401和内叶片402沿2°-5°螺旋扭曲角焊接在主体外壁405和主体内壁404上，当涡轮涡扇发生转动时将送风机送来的风转变成像***一样一致的旋转上升的热气流，急速提升到上空。

涡轮涡扇102的叶片以内外比例为1:2均匀的分布在主体内壁404和主体外壁405上。本发明中，优选的是，内部有9个叶片，外部有18个叶片，由于内外叶片配置不同，所以它们的分布有相对的，有错开的。这样减少了风能的损失，保证了更多的风被提升到上空。叶片数量乃是该发明的最佳数量，当然我们也可以根据实践需要增加或减少叶片的数目，内叶片可以选择6片或7片或9片或10等，外叶片可以对应根据内叶片的增加而增加，内叶片的减少而减少。

现在回头参见图1，本发明的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，具有多个安装于发电塔建筑的各层楼上的发电组。每3个小型涡轮涡扇发电装置100串联成一组以组合成发电组。在每层楼上有N组这样的发电组，进而可以大幅度地提高所发出电的电压。

将每层楼上的小型涡轮涡扇发电组输出的电并联到一起，组成小型涡轮涡扇发电单元。在每层楼上有N个这样的发电单元，在电压一定的情况下可以大幅度地提高电流。

最高层总的发电线路400上安装有N个最高层发电组并联单元300，并且每一并联单元均有3个小型涡轮涡扇发电装置100，这3个小型涡轮涡扇发电装置100之间为串联联接。

同上，高层总的发电线路700上安装有N个高层发电组并联单元600，并且每一并联单元均有3个小型涡轮涡扇发电装置100，这3个小型涡轮涡扇发电装置100之间为串联联接。

同上，中层总的发电线路210上安装有N个中层发电组并联单元900，并且每一并联单元均有3个小型涡轮涡扇发电装置100，这3个小型涡轮涡扇发电装置100之间为串联联接。

最高层总的发电线路400、高层总的发电线路700和中层总的发电线路210三者之间为并联联接，进而保证了发电塔每层楼的电压相同。

最高层总的发电线路400、高层总的发电线路700和中层总的发电线路210并联到整个小型涡轮涡扇发电的总线路220上，为了稳定输出电压，整个小型涡轮涡扇发电的总线路220上安装有变频变压稳压装置120；为了将小型涡轮涡扇发电装置100的低压（12伏或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电，整个小型涡轮涡扇发电的总线路220上安装有逆变升压器130。

当风力比较小达不到小型涡轮涡扇发电装置100所需的风力时，打开送风机用电线路控制开关180，送风机用电线路150通电给送风机提供电源，从而使小型涡轮涡扇发电装置100达到所需要风力来发电；当风力比较大时，小型涡轮涡扇发电装置100有足够的风力进行发电，这时就要断开送风机用电线路控制开关180，送风机用电线路处于断开状态从而停止给送风机提供电源。

逆变升压器130将小型涡轮涡扇发电装置100的低压（12伏或24伏或48伏）直流电转变为220伏交流电后，通过配电装置140来调节电压。打开居民用户用电线路控制开关190时，居民用电输出线路170接通，从而每户居民用电线路160通电。

本说明书详细地公开了本发明，包括最佳模式，并且也能使本领域的任何人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或***以及执行任何引入的方法。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (8)

1.一种风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，该***包括：小型涡轮涡扇发电装置、小型涡轮涡扇串联发电组、发电组并联单元、总的发电线路、变频变压稳压装置、配电装置、送风机用电线路、居民用电输出线路。

2.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：小型涡轮涡扇发电装置为N个。

3.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：小型涡轮涡扇串联发电组由3个小型涡轮涡扇发电装置组合成。

4.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：发电组并联单元为N个。

5.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：总的发电线路上安装有变频变压稳压装置、逆变升压器和配电装置。

6.如权利要求1或5的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：变频变压稳压装置包括变频器、变压器和稳压器。

7.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：送风机用电线路上安装有送风机用电线路控制开关。

8.如权利要求1的风力发电塔N组小型涡轮涡扇发电***，其特征在于：居民用电输出线路上安装有居民用户用电线路控制开关。

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