CN104481809A - 分流式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分流式风力发电装置，包括风轮叶片、多轴机械增速器、液压增速器和发电机，风轮叶片与多轴机械增速器之间连接有传动轴A，传动轴A用于将风轮叶片的动力传输至多轴机械增速器中，多轴机械增速器包括大齿轮盘和至少一个与大齿轮盘外啮合的小齿轮盘，大齿轮盘与传动轴A动力连接；每个小齿轮盘通过传动轴B与一个液压增速器动力连接，每个液压增速器通过传动轴C与发电机动力连接。本发明采用机械增速和液压增速两种结合的方式实现了风能高速转换为电能，并且还采用了风能分流的方式进行能量传递，使得多个发电机同步发电，提高了风能转换为电能的效率；液压增速方式的传动比可以调节，具有能量利用率高、故障率低、寿命长等优点。

Description

分流式风力发电装置

技术领域

本发明涉及能量传输装置及其发电技术领域，尤其涉及一种分流式风力发电装置。

背景技术

能源是经济发展中最基本的动力源。随着经济的快速增长，使得能源的消耗迅猛增加，这造成了非可再生能源(煤、石油、天然气等)储量迅速下降，出现了能源需求危机。人们对非再生能源的过度开发和利用，导致人们的生存环境恶化，雾霾频发，严重干扰和破坏了经济可持续发展战略。20世纪初，人们关注清洁可再生能源的利用和开发，开展了风能、太阳能转换为电能和热能的一系列研究，并在军工和民用领域取得***成果。特别是风能转换成电能的开发研究是当今世界各国广泛关注的课题。

传统的风力发电采用了机械式增速器进行风能向电能的转换。但目前的机械增速器具有定比传动、切入风速高等缺点，使得风能不能得到充分的利用。同时仅采用机械增速器进行风力发电存在着故障率高、并网难、电能转换质量低、风能利用率低、维护困难等问题，使得风电发展存在严重的潜在危机。基于传统机械式增速器存在的问题，以分流机械式增速器和液压增速器相结合的成套技术也就应运而生。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种分流式风力发电装置，该风力发电装置采用机械增速和液压增速两种结合的方式实现了风能高速转换为电能，其中液压增速方式实现高传动比的增速作用，并且还采用了风能分流的方式进行能量的传递，使得多个发电机同步发电，大大提高了风能转换为电能的效率；液压增速方式的传动比可以调节，具有能量利用率高、故障率低、寿命长等优点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种分流式风力发电装置，包括风轮叶片、多轴机械增速器、液压增速器和发电机，所述风轮叶片与多轴机械增速器之间连接有传动轴A，传动轴A用于将风轮叶片的动力传输至多轴机械增速器中，所述多轴机械增速器包括大齿轮盘和至少一个与大齿轮盘外啮合的小齿轮盘，大齿轮盘与所述传动轴A动力连接；每个小齿轮盘通过传动轴B与一个液压增速器动力连接，每个液压增速器通过传动轴C与一个发电机动力连接，传动轴B和传动轴C用于将小齿轮盘的动力通过液压增速器增速后传输至发电机中。

为了更好地实现本发明，所述液压增速器包括液压泵和变量液压马达，所述液压泵传动轴B动力连接，液压泵与变量液压马达通过液压油循环管连接成一个液压油的循环管路，变量液压马达通过传动轴C与发电机动力连接。

进一步优选的技术方案是：所述小齿轮盘的数量为三个。

本发明优选的液压油循环管结构技术方案是：所述液压油循环管由高压管路和低压管路组成，高压管路的进油端与液压泵的出油口密闭连通，低压管路的出油端与液压泵的回油口密闭连通；所述高压管路和低压管路之间连通设有溢流管路，该溢流管路上连通设有换向阀，换向阀的出油阀口密闭连通有溢流出油管，在该溢流出油管上设有溢流阀；在所述液压油循环管的低压管路上还连通设有补油装置。

本发明优选的补油装置结构技术方案是：所述补油装置包括补油管道和补油泵，补油管道的出油管口与低压管路密闭连通，补油管道的进油管口与补油泵的出油口密闭连通，补油管道靠近出油管口位置处设有单向阀，补油管道靠近进油管口位置处设有补油溢流阀。

为了保证液压油循环管的管路安全，所述高压管路和低压管路之间连通设有安全管路，在该安全管道上设有安全阀。

为了保证补油装置补充的液压油的清洁度，所述补油管道上设有过滤器。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明风力发电装置采用机械增速和液压增速两种结合的方式实现了风能高速转换为电能，其中液压增速方式实现高传动比的增速作用，并且还采用了风能分流的方式进行能量的传递，使得多个发电机同步发电，大大提高了风能转换为电能的效率；液压增速方式的传动比可以调节，具有能量利用率高、故障率低、寿命长等优点。

(2)本发明的多轴机械增速器能够将风轮叶片的机械能通过大齿轮盘的齿轮啮合传动将动力分流传输到各个小齿轮盘中，然后再由各个小齿轮盘在经过液压增速器的增速后传输给发电机，供应发电机发电所需的机械能。多轴机械增速器实现了将风轮叶片的机械能分流的作用，让风轮叶片的机械能得到了分开同步发电，有利于降低整个发电装置的成本。而且由于采用了液压增速器的高传动比增速作用，故也需要多轴机械增速器进行配合以降低输入液压增速器的机械能量，保证液压增速器的正常工作。

(3)本发明的液压增速器将小齿轮盘的动力转换为液压油的油压力，通过油压力促使变量液压马达运转，以达到将小齿轮盘的动力传输到发电机中，由于变量液压马达的排量可调，且可以通过改变变量液压马达的排量或液压泵的驱动转速来改变传动比，同时液压马达与液压泵的排量的比值可设定为较大的比值，所以小齿轮盘与发电机之间能够获得较高的传动比，相比机械方式只能达到几十传动比，本发明可以达到几到几千的无极调速传动比。

(4)本发明的液压油循环管上密闭连通有安全管道，在安全管道上设有安全阀，当高压管路中的液压油压力过大时，安全阀就会打开，让高压管路中的液压油输送一部分至低压管路中，从而防止高压管路中的瞬间压力过高。

(5)本发明设置有溢流***和补油***可以达到降低整个液压油循环管中的油温作用，从而延长了液压增速器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为多轴机械增速器的大齿轮盘和小齿轮盘啮合结构示意图；

图3为液压增速器的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－风轮叶片，2－传动轴A，3－多轴机械增速器，4－传动轴B，5－液压增速器，6－传动轴C，7－发电机，8－液压泵，9－变量液压马达，10－大齿轮盘，11－小齿轮盘，12－高压管路，13－低压管路，14－溢流管路，15－安全管路，16－安全阀，17－换向阀，18－溢流阀，19－溢流出油管，20－补油管道，21－单向阀，22－过滤器，23－补油泵，24－补油溢流阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例

如图1～图3所示，一种分流式风力发电装置，包括风轮叶片1、多轴机械增速器3、液压增速器5和发电机7，风轮叶片1与多轴机械增速器3之间连接有传动轴A2，传动轴A2用于将风轮叶片1的动力传输至多轴机械增速器3中，多轴机械增速器3包括大齿轮盘10和至少一个与大齿轮盘10外啮合的小齿轮盘11，大齿轮盘10与传动轴A2动力连接。每个小齿轮盘11通过传动轴B4与一个液压增速器5动力连接，每个液压增速器5通过传动轴C6与一个发电机7动力连接，传动轴B4和传动轴C6用于将小齿轮盘11的动力通过液压增速器5增速后传输至发电机7中。

风轮叶片1为风能收集装置，外部的风吹动风轮叶片1转动，这就将风能转换为风轮叶片1的转动机械能，风轮叶片1带动传动轴A2转动，通过传动轴A2驱动大齿轮盘10转动，大齿轮盘10带动与其啮合的各个小齿轮盘11转动。本发明的多轴机械增速器3将风轮叶片1的机械能分流到各个小齿轮盘11上，然后由各个小齿轮盘11带动各个传动轴B4转动，各个传动轴B4最后实现分开驱动各个发电机7进行发电工作。传动轴B4带动对应连接的液压增速器5进行液压油在液压油循环管内循环传输，以实现让变量液压马达9传输出来的转速得到几倍甚至几千倍的提速作用，使得与变量液压马达9通过传动轴C6的发电机7实现高效率的发电工作。

液压增速器5包括液压泵8和变量液压马达9，液压泵8传动轴B4动力连接，液压泵8与变量液压马达9通过液压油循环管连接成一个液压油的循环管路，变量液压马达9通过传动轴C6与发电机7动力连接。

如图1所示，本实施例小齿轮盘11的数量为三个，传动轴B4、液压增速器5和发电机7也就相对应为三个，其相互间的连接关系在本实施例之中已经阐述，在此不再累述。

液压油循环管由高压管路12和低压管路13组成，高压管路12的进油端与液压泵8的出油口密闭连通，低压管路13的出油端与液压泵8的回油口密闭连通；高压管路12和低压管路13之间连通设有溢流管路14，该溢流管路14上连通设有换向阀17，换向阀17的出油阀口密闭连通有溢流出油管19，在该溢流出油管19上设有溢流阀18；在液压油循环管的低压管路13上还连通设有补油装置。本发明的液压泵8、高压管路12、变量液压马达9、低压管路13、液压泵8依次构成一个闭式液压油循环***。

如图3所示，本发明优选的补油装置包括补油管道20和补油泵23，补油管道20的出油管口与低压管路13密闭连通，补油管道20的进油管口与补油泵23的出油口密闭连通，补油管道20靠近出油管口位置处设有单向阀21，补油管道19靠近进油管口位置处设有补油溢流阀24。

根据本发明的一个实施例，高压管路12和低压管路13之间连通设有安全管路15，在该安全管道15上设有安全阀16。该安全阀16实质上是一个溢流阀，当高压管路12中的液压油压力过大时，达到溢流阀设定的峰值时(即高压管路14中的液压油压力的1.2～1.3倍，本发明优选为1.25倍)，溢流阀就会打开，让高压管路12中的液压油输送一部分至低压管路13中，从而降低高压管路12中的瞬间高压。

为了保证补充的液压油的清洁度，补油管道20上设有过滤器22，过滤器22过滤掉待补充液压油中含有的杂质、粉尘等，使得补充的液压油清洁度达到管路中阀的要求，从而保证了整个液压增速器工作的可靠性。

本实施例的工作原理如下：

如图1所示，风轮叶片1为风能收集装置，外部的风吹动风轮叶片1转动，这就将风能转换为风轮叶片1的转动机械能，风轮叶片1带动传动轴A2转动，通过传动轴A2驱动大齿轮盘10转动，大齿轮盘10带动与其啮合的各个小齿轮盘11转动。

小齿轮盘11转动并通过传动轴B4带动液压泵8运转，液压泵8开始从低压管路13中吸油，并向高压管路12排出高压油液，高压管路12中高压液压油流向变量液压马达9，然后液压油进入液压马达9，并驱动其转动，变量液压马达9通过传动轴C6带动发电机7运转。液压泵8的排量较大，变量液压马达9的排量较小，且液压泵8排出的油液流量大部分供给液压马达7，这样，小齿轮盘11以较低速度驱动液压泵8运转，并驱动变量液压马达9以较高的速度运转，所以本发明就能通过液压能转换的方式实现高速比的增速作用。由于本发明采用变量液压马达9，故变量液压马达9的的自转一转的排出液压油体积可以进行无极调节，也就是说小齿轮盘11与发电机7之间的传动比可以无极调节。

如图3所示，溢流管路14连通设置于高压管路12与低压管路13之间，故溢流管路14上就流通有液压油，当溢流阀18打开，溢流管路14的液压油会流入到油箱。补油装置的补油泵23从油箱抽入液压油进入到补油管道20，补充的液压油通过补油管道20进入到低压管路13中，为整个增速器的液压油循环管补充液压油。本发明的溢流出油管19溢流主要作用是将高温液压油溢出，通过补油管道20补充低温液压油，达到降低整个液压油循环管中的油温作用，从而延长了液压增速器的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分流式风力发电装置，其特征在于：包括风轮叶片(1)、多轴机械增速器(3)、液压增速器(5)和发电机(7)，所述风轮叶片(1)与多轴机械增速器(3)之间连接有传动轴A(2)，传动轴A(2)用于将风轮叶片(1)的动力传输至多轴机械增速器(3)中，所述多轴机械增速器(3)包括大齿轮盘(10)和至少一个与大齿轮盘(10)外啮合的小齿轮盘(11)，大齿轮盘(10)与所述传动轴A(2)动力连接；每个小齿轮盘(11)通过传动轴B(4)与一个液压增速器(5)动力连接，每个液压增速器(5)通过传动轴C(6)与一个发电机(7)动力连接，传动轴B(4)和传动轴C(6)用于将小齿轮盘(11)的动力通过液压增速器(5)增速后传输至发电机(7)中。

2.按照权利要求1所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述液压增速器(5)包括液压泵(8)和变量液压马达(9)，所述液压泵(8)传动轴B(4)动力连接，液压泵(8)与变量液压马达(9)通过液压油循环管连接成一个液压油的循环管路，变量液压马达(9)通过传动轴C(6)与发电机(7)动力连接。

3.按照权利要求1所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述小齿轮盘(11)的数量为三个。

4.按照权利要求1或2或3所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述液压油循环管由高压管路(12)和低压管路(13)组成，高压管路(12)的进油端与液压泵(8)的出油口密闭连通，低压管路(13)的出油端与液压泵(8)的回油口密闭连通；所述高压管路(12)和低压管路(13)之间连通设有溢流管路(14)，该溢流管路(14)上连通设有换向阀(17)，换向阀(17)的出油阀口密闭连通有溢流出油管(19)，在该溢流出油管(19)上设有溢流阀(18)；在所述液压油循环管的低压管路(13)上还连通设有补油装置。

5.按照权利要求4所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述补油装置包括补油管道(20)和补油泵(23)，补油管道(20)的出油管口与低压管路(13)密闭连通，补油管道(20)的进油管口与补油泵(23)的出油口密闭连通，补油管道(20)靠近出油管口位置处设有单向阀(21)，补油管道(19)靠近进油管口位置处设有补油溢流阀(24)。

6.按照权利要求4所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述高压管路(12)和低压管路(13)之间连通设有安全管路(15)，在该安全管道(15)上设有安全阀(16)。

7.按照权利要求5所述的分流式风力发电装置，其特征在于：所述补油管道(20)上设有过滤器(22)。