巨能風(fēng)電機(jī)組及海上浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】一種巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其采用定向盤調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是將風(fēng)輪軸的下部延伸到地面與多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)配合，風(fēng)機(jī)塔筒的頂部位于立式風(fēng)輪的中部，通過塔筒頂部的塔筒頂部平臺(tái)形成托舉定向盤調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中固定圓盤的作用。由巨能風(fēng)電機(jī)組與浮動(dòng)基礎(chǔ)一體化配合構(gòu)成海上浮動(dòng)巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過非剛性連接結(jié)構(gòu)使許多個(gè)浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組以不同排列組合形成一體化整體浮動(dòng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是其規(guī)?；瘧?yīng)用的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
【專利說明】巨能風(fēng)電機(jī)組及海上浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種立軸巨能風(fēng)電機(jī)組及其海上浮動(dòng)型巨能風(fēng)電機(jī)組，通過優(yōu)化風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可使其整機(jī)結(jié)構(gòu)與性能更加簡(jiǎn)捷、高效、節(jié)省、美觀。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)化、規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)是風(fēng)電機(jī)組的大型化能力擴(kuò)展，這是全球性的技術(shù)難題，當(dāng)前的大型風(fēng)機(jī)是在小型風(fēng)機(jī)整機(jī)形態(tài)下通過逐步放大風(fēng)輪直徑規(guī)格形成的，因而引發(fā)了 ‘以掃風(fēng)面積設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)輪乘風(fēng)出力能力理論’的漸行漸遠(yuǎn)，也導(dǎo)致許多整機(jī)結(jié)構(gòu)性矛盾問題的同步放大，如:采用超長(zhǎng)延伸葉片加大乘風(fēng)出力的大型化拓展方式會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪超重、啟動(dòng)困難、轉(zhuǎn)速降低，使葉尖線速度超越乘風(fēng)推速反而形成阻力，使葉尖乘風(fēng)出力面積不足其掃掠運(yùn)行面積的I還將迫使塔筒加高形成‘杠桿撬動(dòng)基礎(chǔ)效應(yīng)’，這在海上風(fēng)電更加凸顯，還致使調(diào)控能力更顯不足，風(fēng)能利用程度進(jìn)一步降低，制造安裝成本與故障危險(xiǎn)率快速放大，從而形成了大型化能力拓展的‘天花板’，解決問題的根本出路是創(chuàng)新形成適合特大型風(fēng)機(jī)需求特點(diǎn)的特大化整機(jī)機(jī)型。
[0003]此外，用現(xiàn)有形態(tài)的風(fēng)機(jī)建設(shè)沿岸海上風(fēng)電成本巨大、困難重重，用其發(fā)展深海海上風(fēng)電則永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)，而采用浮動(dòng)風(fēng)電機(jī)組將是最為理想的選擇，浮動(dòng)方式是海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向。
[0004]與浮動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)最佳配合的是立軸風(fēng)機(jī)，其可使機(jī)組整體重心下移形成浮動(dòng)所必須的力學(xué)條件；但是當(dāng)前所有立軸風(fēng)機(jī)均難于形成大型化設(shè)計(jì)，更不具備大幅度的調(diào)控性能，解決上述問題的根本出路同樣是創(chuàng)新形成適合浮動(dòng)力學(xué)需求條件的特大化海上風(fēng)機(jī)整機(jī)機(jī)型。
[0005]對(duì)于特大型風(fēng)機(jī)來講，采用風(fēng)帆式乘風(fēng)出力方式比較渦輪式乘風(fēng)出力方式的形成優(yōu)勢(shì)更多更大，風(fēng)帆式乘風(fēng)是風(fēng)力直接推動(dòng)葉片形成出力，乘風(fēng)出力效率大，微風(fēng)利用能力強(qiáng)，拓展乘風(fēng)面積即是拓展乘風(fēng)出力，因此調(diào)控乘風(fēng)出力能力十分方便準(zhǔn)確。
[0006]對(duì)于特大化風(fēng)機(jī)采用立軸機(jī)型是最佳選擇，其可形成許多天生便利及成本減低因素，立軸風(fēng)機(jī)的形成出力方式=迎風(fēng)側(cè)乘風(fēng)出力一逆風(fēng)側(cè)回轉(zhuǎn)阻力，中國(guó)發(fā)明專利200810119889.X提出的立軸巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和201210108866.5提出的海上浮動(dòng)式巨能風(fēng)電機(jī)組技術(shù)方案中采用的立軸巨能風(fēng)機(jī)的乘風(fēng)出力方式實(shí)現(xiàn)了立軸風(fēng)機(jī)出力能力的最大化，其整體結(jié)構(gòu)全方位地適合特大型風(fēng)機(jī)的應(yīng)用要求，形成了全面優(yōu)化的整機(jī)性能表現(xiàn)。
[0007]但在上述機(jī)組創(chuàng)新技術(shù)方案中，對(duì)于驅(qū)動(dòng)調(diào)控風(fēng)輪排列葉片的結(jié)構(gòu)是采用‘在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板上的適當(dāng)位置同時(shí)設(shè)置由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的推拉調(diào)控結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板上迎風(fēng)逆變板在迎風(fēng)位置時(shí)的開閉形態(tài)操作’的調(diào)控結(jié)構(gòu)與調(diào)控方式，而該結(jié)構(gòu)與調(diào)控方式分離分散，調(diào)控點(diǎn)多重，導(dǎo)致調(diào)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0008](在本發(fā)明中將上述風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)稱為:定向盤調(diào)控系統(tǒng)；將系統(tǒng)中的對(duì)風(fēng)導(dǎo)軌盤稱為:定向盤；將迎風(fēng)逆變板稱為:排列葉片)
[0009]此外，對(duì)于原有立軸巨能風(fēng)電機(jī)組創(chuàng)新技術(shù)方案中采用的在塔筒外設(shè)置上下傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)也有進(jìn)一步完善與形成更優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提出一種可使風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、調(diào)控方便快速準(zhǔn)確的定向盤調(diào)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原有結(jié)構(gòu)的替代；同時(shí)提出將風(fēng)輪軸與上下傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)并將其置于風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)部的全新傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原有結(jié)構(gòu)替代；還同時(shí)提出一種適合與全新傳動(dòng)結(jié)構(gòu)配合安裝的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的分布設(shè)置結(jié)構(gòu)，其共同構(gòu)成本發(fā)明全新整機(jī)結(jié)構(gòu)與性能表現(xiàn)的巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及海上浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組，同比可大幅實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷、高效、節(jié)省、美觀、耐用。
[0011]對(duì)本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組中立式風(fēng)輪結(jié)構(gòu)的描述是:在風(fēng)機(jī)的上部設(shè)置環(huán)繞風(fēng)機(jī)塔筒旋轉(zhuǎn)的立式風(fēng)輪，立式風(fēng)輪通常均布4-6個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，更大直徑的風(fēng)輪可設(shè)置8-10個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板由風(fēng)輪架與在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板的外側(cè)設(shè)置的排列葉片組合構(gòu)成，排列葉片可實(shí)現(xiàn)共同驅(qū)動(dòng)其中每個(gè)葉片移動(dòng)調(diào)控變化的操作；其通常采用縱向排列設(shè)置形成類似百葉窗的形態(tài)，對(duì)各旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板的強(qiáng)化支撐方式是采用在風(fēng)輪軸的頂部集中設(shè)置斜拉鋼絲繩分別連接各個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板形成‘傘式斜拉橋’的結(jié)構(gòu)，使各超長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板無懸空吃力結(jié)構(gòu)形成，同時(shí)將上中下風(fēng)輪架串聯(lián)形成一體化框架結(jié)構(gòu)，使排列葉片不承擔(dān)風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)性受力。
[0012]對(duì)本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)的描述是:其采用只通過一處驅(qū)動(dòng)控制的定向盤調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的定向盤結(jié)構(gòu)是由一側(cè)大于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)凸盤(或采用一側(cè)小于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)扁盤)與標(biāo)準(zhǔn)圓形的固定圓盤疊加配合構(gòu)成，通過在各旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板風(fēng)輪架內(nèi)設(shè)置的推拉桿內(nèi)側(cè)端部的滾動(dòng)輪與可實(shí)現(xiàn)調(diào)控變化周邊形狀軌跡的定向盤形成緊密配合運(yùn)行，各推拉桿的外側(cè)通過微型軸承連接排列葉片中的各個(gè)葉片實(shí)現(xiàn)共同推拉移動(dòng)調(diào)控，通過定向盤內(nèi)部驅(qū)動(dòng)調(diào)控裝置(如:電機(jī)或液壓裝置)控制驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤或移動(dòng)扁盤水平移動(dòng)使定向盤周邊形狀發(fā)生變化，使環(huán)繞定向盤周邊運(yùn)行的各個(gè)推拉桿滾動(dòng)輪的運(yùn)行軌跡發(fā)生變化，帶動(dòng)排列葉片實(shí)現(xiàn)環(huán)繞塔筒一周的周期性推拉距離的變化，移動(dòng)凸盤移出固定圓盤的最大距離與排列葉片實(shí)現(xiàn)從完全收縮到完全伸展所需推拉變化動(dòng)作幅度的距離相同，對(duì)于移動(dòng)凸盤移動(dòng)運(yùn)行中間位置的調(diào)控確定則達(dá)成對(duì)于排列葉片不同封閉程度與風(fēng)輪不同乘風(fēng)出力能力的調(diào)控，在推拉桿上設(shè)置回復(fù)彈簧或更推薦采用重力方式實(shí)現(xiàn)推拉桿被定向盤推移后自動(dòng)回復(fù)原來狀態(tài)驅(qū)動(dòng)力量的持續(xù)穩(wěn)定形成。
[0013]立式風(fēng)輪的對(duì)風(fēng)調(diào)控方式與結(jié)構(gòu)是以風(fēng)向標(biāo)為風(fēng)向變化傳感信號(hào)自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)定向盤調(diào)控系統(tǒng)中的定向盤旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，其通過在塔筒頂部設(shè)置的驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)齒輪盤及驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)電機(jī)達(dá)成定向盤的對(duì)風(fēng)旋轉(zhuǎn)，使其凸或扁形結(jié)構(gòu)的中心線始終與風(fēng)向垂直。
[0014]對(duì)本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的描述是:將風(fēng)輪軸與上下傳動(dòng)軸形成一體化設(shè)計(jì)統(tǒng)稱風(fēng)輪軸，風(fēng)輪軸的下部延伸到地面與發(fā)電機(jī)或多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)配合，立式風(fēng)輪的乘風(fēng)出力調(diào)控與多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)配合形成雙重價(jià)值化調(diào)控，即:風(fēng)輪調(diào)控是在多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)增減發(fā)電機(jī)工作數(shù)量調(diào)控形成的風(fēng)輪運(yùn)行速度梯級(jí)變化的間隔之間進(jìn)行微調(diào)，使風(fēng)機(jī)達(dá)成無速度階梯差距變化的過渡。
[0015]風(fēng)機(jī)塔筒的頂部位于立式風(fēng)輪的中部，通過塔筒頂部平臺(tái)形成安裝托舉定向盤調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中固定圓盤的作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)托舉加強(qiáng)型定向盤外殼結(jié)構(gòu)形成支撐固定立式風(fēng)輪中部風(fēng)輪架的作用。
[0016]對(duì)本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組中多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的描述是:其通常由2-4個(gè)‘發(fā)電機(jī)+齒輪箱組合結(jié)構(gòu)體’與風(fēng)輪軸下部的動(dòng)力輸出齒輪合并運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)分離的配合調(diào)控方式形成；
[0017]在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中由于風(fēng)輪軸延伸到達(dá)位于風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)部的中心位置，通常采用在塔筒內(nèi)部設(shè)置多級(jí)傳動(dòng)齒輪箱，通過多級(jí)傳動(dòng)加速后在接近塔筒壁處形成垂直方向的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)變化，由垂直于塔筒壁的傳動(dòng)軸穿過塔筒底部很小開口面積將乘風(fēng)動(dòng)力輸出于塔筒之外；或是采用齒輪箱仍然延續(xù)直線傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在接近于塔筒壁處通過小直徑水平傳動(dòng)的齒輪穿過塔筒底部較小開口面積將風(fēng)輪乘風(fēng)動(dòng)力輸出于塔筒之外，加之在塔筒外部周邊分布設(shè)置的‘發(fā)電機(jī)+齒輪箱組合結(jié)構(gòu)體’形成完整的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可通過控制上述傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中某一傳動(dòng)齒輪或是傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的連接咬合與控制分離達(dá)成調(diào)控投入發(fā)電機(jī)工作數(shù)量的功能目標(biāo)。
[0018]對(duì)本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組用于海上浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)描述是:其由本發(fā)明巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與浮動(dòng)基礎(chǔ)一體化配合形成海上浮動(dòng)巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)，浮動(dòng)基礎(chǔ)是封閉的大型鋼結(jié)構(gòu)箱體結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)基礎(chǔ)的內(nèi)部設(shè)置巨能風(fēng)電機(jī)組的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)和除風(fēng)輪微小調(diào)控電機(jī)之外的全部電器控制系統(tǒng)設(shè)備，通過浮動(dòng)基礎(chǔ)上部與下部箱體結(jié)構(gòu)的配合形成對(duì)于風(fēng)機(jī)塔筒的固定，在浮動(dòng)基礎(chǔ)的上部設(shè)置通風(fēng)管路+人員進(jìn)出浮動(dòng)基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)備機(jī)艙的一體化設(shè)計(jì)通道，在通風(fēng)管上設(shè)有形成遮蔽消除海水、鹽霧、雨水進(jìn)入設(shè)備機(jī)艙的裝置，因浮動(dòng)基礎(chǔ)與設(shè)備機(jī)艙實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)，龐大的浮動(dòng)基礎(chǔ)面積侵泡在水下可自然降溫，因此多數(shù)時(shí)間設(shè)備機(jī)艙可處于封閉狀態(tài)。
[0019]通過非剛性連接結(jié)構(gòu)使許多個(gè)浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組以多種不同排列組合形態(tài)連接形成一體化的整體浮動(dòng)結(jié)構(gòu)體形態(tài)可使單個(gè)浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組之間形成固定位置的分布設(shè)置及形成傾覆動(dòng)力的相互制約，也方便海底錨鏈整體固定，是規(guī)?；Ｉ细?dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用形態(tài)，其可有效抗拒遠(yuǎn)海、深海巨大風(fēng)浪的沖擊，從而可形成更加高大安全穩(wěn)定的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。
[0020]本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組采用的立式風(fēng)輪可根本消除塔筒影響效應(yīng)的形成條件，立式風(fēng)輪乘風(fēng)出力穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)運(yùn)行不會(huì)形成振動(dòng)，其乘風(fēng)出力能力可按照排列葉片有效乘風(fēng)面積、乘風(fēng)力矩、乘風(fēng)能效同比現(xiàn)有風(fēng)機(jī)葉片增加倍數(shù)估算同比，可通過排列葉片的高度、寬度、乘風(fēng)力矩以及風(fēng)力板設(shè)置數(shù)量四種拓展乘風(fēng)出力能力手段的相互配合輕易達(dá)到7.5-20兆瓦以上單機(jī)出力能力設(shè)計(jì)，而其單機(jī)成本也只有1.5臺(tái)-2臺(tái)1.5兆瓦水平軸風(fēng)機(jī)合計(jì)的水平。
[0021]此外，機(jī)組通過發(fā)電機(jī)地面設(shè)置可極大方便建設(shè)安裝、日常維護(hù)、部件更換的操作，這也是配置擁有很大占地面積的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的必須條件，同時(shí)可消除暴曬、極冷導(dǎo)致的機(jī)械故障、維護(hù)費(fèi)用增加與使用壽命降低的影響程度。其通過結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的‘定向盤控制系統(tǒng)’可一同替代復(fù)雜、昂貴、沉重的偏航系統(tǒng)和變槳距調(diào)控系統(tǒng)的功能設(shè)置，使風(fēng)機(jī)制造成本與風(fēng)輪重量大幅度降低；立式風(fēng)輪對(duì)風(fēng)旋轉(zhuǎn)不攜帶主機(jī)電纜旋轉(zhuǎn)。
[0022]立式風(fēng)機(jī)頂部結(jié)構(gòu)天然避雷，通過葉片完全收縮調(diào)控可消除臺(tái)風(fēng)、疾風(fēng)破壞性沖擊形成的損壞與危險(xiǎn)。風(fēng)帆式乘風(fēng)方式消除了當(dāng)前風(fēng)機(jī)葉尖噪音問題和風(fēng)沙打磨葉片的乘風(fēng)出力方式。風(fēng)輪出力能力拓展與風(fēng)輪乘風(fēng)面積拓展和風(fēng)能利用程度拓展呈現(xiàn)1:1:1等比例增加關(guān)系，拓展風(fēng)機(jī)出力能力設(shè)計(jì)不會(huì)引發(fā)整機(jī)結(jié)構(gòu)性矛盾的形成擴(kuò)大，不會(huì)導(dǎo)致制造、安裝、維護(hù)難度與成本的較多、較快增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖2是采用移動(dòng)凸盤的定向盤調(diào)控系統(tǒng)的底部橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖3是采用移動(dòng)凸盤的定向盤調(diào)控系統(tǒng)中部剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]其中:(a)是移動(dòng)凸盤達(dá)到最大移動(dòng)延伸距離實(shí)現(xiàn)排列葉片封閉乘風(fēng)時(shí)刻的調(diào)控狀態(tài)；(b)是移動(dòng)凸盤達(dá)到最大收縮距離調(diào)控實(shí)現(xiàn)迎風(fēng)側(cè)排列葉片完全敞開瀉風(fēng)時(shí)刻調(diào)控狀態(tài)。
[0027]圖4是圖1整機(jī)中部縱向剖面示意圖
[0028]圖5是通過定向盤調(diào)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)達(dá)成不同伸縮形態(tài)變化狀態(tài)的排列葉片的橫剖面示意圖
[0029]其中:(a)是在迎風(fēng)側(cè)排列葉片實(shí)現(xiàn)完全展開封閉乘風(fēng)形態(tài)的示意圖；(b)是在逆風(fēng)回轉(zhuǎn)側(cè)排列葉片實(shí)現(xiàn)折疊收縮敞開瀉風(fēng)形態(tài)示意圖，或是在迎風(fēng)側(cè)排列葉片實(shí)現(xiàn)完全收縮瀉風(fēng)達(dá)成回避臺(tái)風(fēng)狀態(tài)與機(jī)組停機(jī)時(shí)刻形態(tài)的示意圖；(C)是在迎風(fēng)側(cè)排列葉片實(shí)現(xiàn)部分展開實(shí)現(xiàn)調(diào)控風(fēng)輪乘風(fēng)能力與出力能力變化的形態(tài)示意圖。
[0030]圖6是顯示立式風(fēng)輪乘風(fēng)出力原理的風(fēng)輪橫剖面示意圖
[0031]圖7是多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布設(shè)置方式的示意圖
[0032]圖8是圖7的俯視示意圖
[0033]圖9是本發(fā)明海上浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組的示意圖
[0034]圖10是規(guī)?；L(fēng)電場(chǎng)以非剛性連接形成一體化龐大浮動(dòng)結(jié)構(gòu)體的局部宏觀俯視示意圖
[0035]圖11是一種非剛性連接結(jié)構(gòu)示意圖
[0036]附圖標(biāo)記:1.風(fēng)輪軸；2.排列葉片；3.定向盤調(diào)控系統(tǒng)；4.塔筒頂部平臺(tái)+定向盤驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置+軸承輪結(jié)構(gòu)組合；5.風(fēng)輪底部定位支撐軸承輪；6.塔筒；
7.多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)；8.設(shè)備機(jī)艙罩；9.地面塔筒基礎(chǔ)；10.推拉桿；11.固定圓盤；12.移動(dòng)凸盤；13.滾動(dòng)輪；14.風(fēng)輪架；15.定向盤內(nèi)部驅(qū)動(dòng)調(diào)控裝置；16.避雷針；17.斜拉鋼絲繩；18.風(fēng)輪架支撐盤；19.定向盤；20.加強(qiáng)型定向盤外殼；21.塔筒頂部平臺(tái)；22.驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)的齒輪盤；23.風(fēng)輪下部支撐定位軸承輪；24.塔筒內(nèi)部定位軸承輪架；25.風(fēng)輪軸動(dòng)力輸出齒輪；26.發(fā)電機(jī)+齒輪箱組合體；27.塔筒內(nèi)部傳動(dòng)齒輪組(結(jié)構(gòu)示意)；28.巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；29.通風(fēng)管+人員進(jìn)出機(jī)艙通道；30.浮動(dòng)基礎(chǔ)；31.連接結(jié)構(gòu)；32.浮動(dòng)巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；33.變電站；34.可方便安裝拆解的柔性連接結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)示意)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]對(duì)照?qǐng)D示說明本發(fā)明巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及海上浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組的全新調(diào)控結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行方式:[0038]風(fēng)機(jī)運(yùn)行起步:通過風(fēng)向標(biāo)自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)的齒輪盤22實(shí)現(xiàn)定向盤19的旋轉(zhuǎn)對(duì)風(fēng)，使移動(dòng)凸盤12的凸出結(jié)構(gòu)中心線始終與風(fēng)向形成垂直完成適應(yīng)風(fēng)向變化的對(duì)風(fēng)調(diào)控；
[0039]通過電機(jī)或液壓驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤12移出固定圓盤11并到達(dá)最大移動(dòng)距離，達(dá)成立式風(fēng)輪排列葉片2在迎風(fēng)側(cè)實(shí)現(xiàn)最大程度展開的封閉，形成風(fēng)輪最大乘風(fēng)出力狀態(tài)，原理見(圖3a)。
[0040]當(dāng)風(fēng)力變大時(shí)，通過調(diào)控驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤收縮實(shí)現(xiàn)排列葉片開閉程度變小的控制，使風(fēng)輪一直維持在要求的正常運(yùn)行速度與乘風(fēng)出力能力范圍，達(dá)成立式風(fēng)輪適應(yīng)不同風(fēng)力強(qiáng)弱變化與機(jī)組出力能力不同需求變化的調(diào)控。
[0041]見圖3(b);當(dāng)移動(dòng)凸盤12收縮到達(dá)最大位置時(shí)移動(dòng)凸盤與固定圓盤11實(shí)現(xiàn)完全重疊，使整個(gè)定向盤變?yōu)楣潭▓A盤的形態(tài)，這時(shí)實(shí)現(xiàn)迎風(fēng)側(cè)所有排列葉片也全部敞開瀉風(fēng)，使風(fēng)輪兩側(cè)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)完全一致，達(dá)成回避臺(tái)風(fēng)與停機(jī)維修狀態(tài)的調(diào)控。
[0042]可見:本發(fā)明風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)只需通過調(diào)控驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤水平移動(dòng)的一處位置，即可快速實(shí)現(xiàn)對(duì)于風(fēng)輪各種不同乘風(fēng)出力狀態(tài)方便、快速、準(zhǔn)確的調(diào)控。
[0043]在平時(shí)運(yùn)行時(shí)候的綜合調(diào)控方式:當(dāng)風(fēng)力加大到采用收縮排列葉片減小乘風(fēng)面積接近無能為力時(shí)，應(yīng)該采用增加多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)7中發(fā)電機(jī)投入工作數(shù)量的調(diào)控方式擴(kuò)大風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電能力，并同時(shí)調(diào)控排列葉片加大乘風(fēng)面積滿足增加發(fā)電機(jī)工作數(shù)量后機(jī)組乘風(fēng)出力能力加大的需求，使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度維持不變；
[0044]當(dāng)風(fēng)力繼續(xù)加大重復(fù)上述操作繼續(xù)增加發(fā)電機(jī)的工作數(shù)量，當(dāng)增加發(fā)電機(jī)數(shù)量窮盡后風(fēng)力仍然加大，應(yīng)該采用收縮排列葉片減小乘風(fēng)面積的方式進(jìn)行回避，其極致狀態(tài)即是使風(fēng)輪兩側(cè)完全敞開達(dá)成疾風(fēng)時(shí)刻的調(diào)控狀態(tài)；
[0045]當(dāng)風(fēng)力變小時(shí)反上述描述的調(diào)控方式，即:通過加大風(fēng)輪排列葉片的封閉乘風(fēng)程度調(diào)控接近于極致后，仍然不足以推動(dòng)風(fēng)輪以正常速度運(yùn)行時(shí)，應(yīng)該采取減少發(fā)電機(jī)工作數(shù)量的調(diào)控，從而形成雙重價(jià)值化調(diào)控的方式，通過雙重價(jià)值化調(diào)控可使各種強(qiáng)度的風(fēng)能獲得最充分的利用及達(dá)成風(fēng)電機(jī)組最多工作時(shí)間目標(biāo)的共同實(shí)現(xiàn)。
[0046]立式風(fēng)輪的出力通過風(fēng)輪軸I延伸直接到達(dá)地面，或是直接延伸到達(dá)在浮動(dòng)基礎(chǔ)30內(nèi)設(shè)置的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)7實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電與實(shí)現(xiàn)價(jià)值化調(diào)控。
[0047]本發(fā)明巨能風(fēng)電機(jī)組采用在塔筒6內(nèi)部設(shè)置風(fēng)輪傳動(dòng)軸的直接傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可消除原有外置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)需在風(fēng)機(jī)中段設(shè)置巨大傳動(dòng)齒輪與外設(shè)齒輪箱及外設(shè)傳動(dòng)軸的需求及間接傳動(dòng)形成的能量消耗，使傳動(dòng)過程與結(jié)構(gòu)更加直接、節(jié)省、耐用，也使風(fēng)機(jī)外觀更加簡(jiǎn)化美觀。
[0048]浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組絕大多數(shù)重量均設(shè)置在水面之下，從而導(dǎo)致其在水中形成“漂流瓶”天然不倒的力學(xué)效果(見示意圖9、10);各個(gè)機(jī)組采用柔性連接結(jié)構(gòu)31后可使分布的各個(gè)機(jī)組隨浪起伏，這可避免特大面積的剛性連接結(jié)構(gòu)體局部遭遇巨大風(fēng)浪淹沒性的沖擊及導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)體變形折斷，還可使海上浮動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)中的所有浮動(dòng)機(jī)組排列有序。
[0049]浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組的海上運(yùn)輸、建設(shè)、安裝、維護(hù)均十分方便，由于是非剛性連接還可將某個(gè)形成故障的浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)平浪靜的時(shí)候拆解分離出串聯(lián)的一體化的浮動(dòng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之外，拖到沿岸車間進(jìn)行主要設(shè)備的維修更換，其將使當(dāng)前海上風(fēng)電建設(shè)面臨的眾多根本無法解決的難題與巨大成本形成因素輕易化解，將使海上風(fēng)電在優(yōu)質(zhì)化技術(shù) 基礎(chǔ)上獲得規(guī)?；焖侔l(fā)展。
【權(quán)利要求】
1.一種巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于: ①其風(fēng)輪結(jié)構(gòu)是在風(fēng)機(jī)的上部設(shè)置環(huán)繞塔筒旋轉(zhuǎn)的立式風(fēng)輪(I)，立式風(fēng)輪均布4-6個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，更大直徑的風(fēng)輪設(shè)置8-10個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板,風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板由風(fēng)輪架(14)與排列葉片(2)組合形成，在風(fēng)輪軸的頂部集中設(shè)置斜拉鋼絲繩(17)分別連接各個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，同時(shí)通過將上中下風(fēng)輪架串聯(lián)形成一體化框架結(jié)構(gòu)； ②其風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)方式是采用通過一處驅(qū)動(dòng)控制的定向盤調(diào)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的定向盤結(jié)構(gòu)是由一側(cè)大于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)凸盤(12)或一側(cè)小于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)扁盤與標(biāo)準(zhǔn)圓形的固定圓盤(11)疊加配合構(gòu)成，通過在各旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板風(fēng)輪架內(nèi)設(shè)置的推拉桿(10)端部的滾動(dòng)輪(13)與可實(shí)現(xiàn)調(diào)控變化形狀軌跡的定向盤(19)周邊形成緊密配合運(yùn)行，各推拉桿外側(cè)通過微型軸承連接排列葉片中的各個(gè)葉片實(shí)現(xiàn)共同推拉，通過定向盤內(nèi)部驅(qū)動(dòng)調(diào)控裝置(15)控制驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤或移動(dòng)扁盤平移使定向盤周邊形狀軌跡發(fā)生變化帶動(dòng)推拉桿攜帶的排列葉片實(shí)現(xiàn)環(huán)繞塔筒一周的周期性推拉距離變化，移動(dòng)凸盤移出固定圓盤的最大距離與排列葉片實(shí)現(xiàn)從完全收縮到完全伸展動(dòng)作變化幅度所需推拉移動(dòng)的距離相同，對(duì)于移動(dòng)凸盤移動(dòng)運(yùn)行中間位置的調(diào)控確定達(dá)成對(duì)于排列葉片不同封閉程度與風(fēng)輪不同乘風(fēng)出力能力的調(diào)控，在推拉桿適當(dāng)位置設(shè)置回復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)推拉桿被定向盤推動(dòng)后的狀態(tài)自動(dòng)回復(fù)； ③其風(fēng)輪對(duì)風(fēng)調(diào)控結(jié)構(gòu)方式是通過在塔筒頂部設(shè)置的驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)的齒輪盤(22)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)定向盤的對(duì)風(fēng)旋轉(zhuǎn)，使凸或扁盤形結(jié)構(gòu)的中心線始終與風(fēng)向垂直； ④其動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方式是將風(fēng)輪軸延伸到地面與發(fā)電機(jī)或多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)配合；風(fēng)機(jī)塔筒的頂部位于立式風(fēng)輪中部，通過塔筒頂部的塔筒頂部平臺(tái)(21)形成托舉安裝定向盤調(diào)控系統(tǒng)(3)結(jié)構(gòu)中固定圓盤(11)的作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)托舉加強(qiáng)型定向盤外殼(20)形成支撐中部風(fēng)輪架的作用； ⑤其多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)是由若干個(gè)發(fā)電機(jī)+齒輪箱組合結(jié)構(gòu)體(26)配合形成，通過控制傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中某一傳動(dòng)齒輪或是傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的連接咬合與控制分離達(dá)成調(diào)控投入發(fā)電機(jī)工作數(shù)量的功能目標(biāo)。
2.一種海上浮動(dòng)巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于: ①其整體結(jié)構(gòu)是由巨能風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與浮動(dòng)基礎(chǔ)配合形成，浮動(dòng)基礎(chǔ)是封閉的大型鋼結(jié)構(gòu)箱體，在浮動(dòng)基礎(chǔ)的內(nèi)部設(shè)置巨能風(fēng)電機(jī)組的多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)和除風(fēng)輪微小調(diào)控電機(jī)之外的全部電器控制系統(tǒng)設(shè)備，通過浮動(dòng)基礎(chǔ)上部與下部箱體結(jié)構(gòu)的配合形成對(duì)于風(fēng)機(jī)塔筒的固定； ②其風(fēng)輪結(jié)構(gòu)是在風(fēng)機(jī)的上部設(shè)置環(huán)繞塔筒旋轉(zhuǎn)的立式風(fēng)輪(I)，立式風(fēng)輪均布4-6個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，更大直徑的風(fēng)輪設(shè)置8-10個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板,風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板由風(fēng)輪架(14)與排列葉片(2)組合形成，在風(fēng)輪軸的頂部集中設(shè)置斜拉鋼絲繩(17)分別連接各個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板，同時(shí)通過將上中下風(fēng)輪架串聯(lián)形成一體化框架結(jié)構(gòu)； ③其風(fēng)輪調(diào)控結(jié)構(gòu)采用通過一處驅(qū)動(dòng)控制的定向盤調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的定向盤結(jié)構(gòu)是由一側(cè)大于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)凸盤(12)或采用一側(cè)小于標(biāo)準(zhǔn)圓形的移動(dòng)扁盤與標(biāo)準(zhǔn)圓形的固定圓盤(11)疊加配合構(gòu)成，通過在各旋轉(zhuǎn)風(fēng)力板風(fēng)輪架內(nèi)設(shè)置的推拉桿(10)端部的滾動(dòng)輪(13)與可實(shí)現(xiàn)調(diào)控變化形狀軌跡的定向盤(19)周邊形成緊密配合運(yùn)行，各推拉桿外側(cè)通過微型軸承連接排列葉片中的各個(gè)葉片實(shí)現(xiàn)共同推拉調(diào)控，通過定向盤內(nèi)部驅(qū)動(dòng)調(diào)控裝置(15)控制驅(qū)動(dòng)移動(dòng)凸盤或移動(dòng)扁盤平移使定向盤周邊形狀軌跡發(fā)生變化帶動(dòng)推拉桿攜帶的排列葉片實(shí)現(xiàn)環(huán)繞塔筒一周的周期性推拉距離變化，移動(dòng)凸盤移出固定圓盤的最大距離與排列葉片從實(shí)現(xiàn)完全收縮到完全伸展動(dòng)作變化幅度所需推拉移動(dòng)的距離相同，對(duì)于移動(dòng)凸盤移動(dòng)運(yùn)行中間位置的調(diào)控確定達(dá)成對(duì)于排列葉片不同封閉程度與風(fēng)輪乘風(fēng)出力能力的調(diào)控，對(duì)于移動(dòng)凸盤移動(dòng)運(yùn)行中間位置的調(diào)控確定達(dá)成對(duì)于排列葉片不同封閉程度與風(fēng)輪乘風(fēng)出力能力的調(diào)控，在推拉桿適當(dāng)位置設(shè)置回復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)推拉桿被定向盤推動(dòng)后的狀態(tài)自動(dòng)回復(fù)驅(qū)動(dòng)； ④其風(fēng)輪對(duì)風(fēng)調(diào)控結(jié)構(gòu)是通過在塔筒頂部設(shè)置的驅(qū)動(dòng)定向盤旋轉(zhuǎn)的齒輪盤(22)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)定向盤的對(duì)風(fēng)旋轉(zhuǎn)，使凸盤或扁盤的結(jié)構(gòu)中心線始終與風(fēng)向垂直； ⑤其動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是將風(fēng)輪軸直接延伸到浮動(dòng)基礎(chǔ)的內(nèi)部與發(fā)電機(jī)或多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)配合；風(fēng)機(jī)塔筒的頂部位于立式風(fēng)輪中部，通過塔筒頂部的塔筒頂部平臺(tái)(21)形成托舉安裝定向盤調(diào)控系統(tǒng)(3)結(jié)構(gòu)中固定圓盤(11)的作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)托舉加強(qiáng)型定向盤外殼(20)形成支撐中部風(fēng)輪架的作用； ⑥其多發(fā)電機(jī)調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)發(fā)電機(jī)+齒輪箱組合結(jié)構(gòu)體(26)配合構(gòu)成，通過控制傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中某一傳動(dòng)齒輪或是傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的連接咬合與控制分離達(dá)成調(diào)控投入發(fā)電機(jī)工作數(shù)量的功能目標(biāo)； ⑦其規(guī)?；瘧?yīng)用方式是通過非剛性連接結(jié)構(gòu)(31)使許多個(gè)浮動(dòng)巨能風(fēng)電機(jī)組連接形成一體化整體浮動(dòng)結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK103644076SQ201310578819
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】陳曉通 申請(qǐng)人:陳曉通