一種立體三角垂軸共架構(gòu)級(jí)聯(lián)式發(fā)電風(fēng)塔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)用新型。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，尤其涉及到的垂直軸式風(fēng)力發(fā)電裝置，由于其結(jié)構(gòu)缺陷很難實(shí)現(xiàn)類似水平軸式風(fēng)力發(fā)電裝置的大功率發(fā)電，更別說1MW乃至100 MW的超大功率風(fēng)力發(fā)電了，而本實(shí)用新型的發(fā)電風(fēng)塔單機(jī)風(fēng)力發(fā)電功率可達(dá)100兆瓦已不是科幻，縱觀現(xiàn)有技術(shù)涉及到的塔式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，至今未見成功實(shí)施的案例，這給我們提出了一個(gè)疑問，宄竟是建造的原因、還是成本的原因、還是技術(shù)的原因制約了現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展呢，經(jīng)過檢索專利發(fā)現(xiàn)，凡是涉及到風(fēng)塔發(fā)電的技術(shù)都存在技術(shù)的缺陷、結(jié)構(gòu)的缺陷、設(shè)計(jì)的缺陷、建造的缺陷以及方法的缺陷，這就導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施過程中的不確定性、不完整性、不可實(shí)施性，歸根結(jié)底那就是現(xiàn)有技術(shù)存在不可逾越的技術(shù)瓶頸，而能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型所涉及的發(fā)電風(fēng)塔，單機(jī)風(fēng)力發(fā)電功率可達(dá)100MW的現(xiàn)有技術(shù)目前還未見有，這是現(xiàn)有技術(shù)的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是利用三角形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)原理作為風(fēng)塔的主體框架，發(fā)明一種立體三角垂軸共架構(gòu)級(jí)聯(lián)式發(fā)電風(fēng)塔來實(shí)現(xiàn)單機(jī)功率高達(dá)100MW的風(fēng)力發(fā)電是本實(shí)用新型的首要目的，從而填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白。
[0004]本實(shí)用新型的主體特征在于包括I塔架總成，2風(fēng)機(jī)總成，3傳動(dòng)總成，4發(fā)電總成，5光伏總成五大部分構(gòu)成，由塔架總成I構(gòu)成立體三角垂軸共架構(gòu)框架，作為風(fēng)機(jī)總成2的主軸框架及附屬設(shè)施的框架，風(fēng)機(jī)總成2構(gòu)成三軸鼎立級(jí)聯(lián)式風(fēng)機(jī)陣列，一塔三機(jī)與傳動(dòng)總成3構(gòu)成大轉(zhuǎn)盤大扭矩三軸行星合力、同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能驅(qū)動(dòng)發(fā)電總成4，實(shí)現(xiàn)從風(fēng)能一機(jī)械能一電能的轉(zhuǎn)換，再通過光伏總成5將光能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過電氣系統(tǒng)儲(chǔ)能、逆變、控制轉(zhuǎn)換，為塔架總成1、風(fēng)機(jī)總成2、傳動(dòng)總成3、發(fā)電總成4及附屬設(shè)施等提供獨(dú)立的風(fēng)光互補(bǔ)電力的發(fā)電風(fēng)塔，從而構(gòu)成本實(shí)用新型。
[0005]所述的塔架總成I其特征在于由地梁組件10、塔基部分11、外立管柱12、中立管柱組件13、斜支桿組件14、定軸桿組件15、橫梁組件16、頂梁組件17、導(dǎo)流棚18、避雷組件19構(gòu)成；而地梁組件10通過混凝土澆筑構(gòu)成塔基部分11，并以此為基礎(chǔ)分別與外立管柱12、中立管柱組件13對(duì)應(yīng)連接構(gòu)成有地下七個(gè)支點(diǎn)的六角形地梁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由三個(gè)外立管柱12構(gòu)成地上有中立管柱13支撐的立體三角形主體框柱結(jié)構(gòu)，由三個(gè)斜支桿組件14構(gòu)成地上有中立管柱13支撐的立體三角形支撐框柱結(jié)構(gòu)，并通過橫梁組件16連接這兩個(gè)相錯(cuò)60°角的三角形框柱構(gòu)成一體，在外立管柱12與中立管柱組件13之間，通過定軸桿組件15構(gòu)成可回轉(zhuǎn)支撐，在中立管柱組件13與塔基部分11之間搭建起導(dǎo)流棚18，由中立管柱組件13、橫梁組件16構(gòu)建起塔頂隔層平臺(tái)，由中立管柱組件13、橫梁組件16與頂梁組件17構(gòu)成立體三角菱形塔頂結(jié)構(gòu)，塔頂上裝有避雷組件19并通過電氣連接至地梁組件10構(gòu)成，整個(gè)塔架總成I可以歸結(jié)為由一個(gè)在塔基部分11內(nèi)的六角形平面地梁框架，一個(gè)“Λ”立體三角柱形主體框架，一個(gè)內(nèi)“ ”星形支柱框架，一個(gè)外“ ”星形斜拉支撐框架，一個(gè)“Λ”立體三角菱形塔頂框架構(gòu)成，從而構(gòu)成一體化主體框架；塔架的高寬比按照黃金分割法比例整定1: 0.618，考慮到塔架管柱的阻力面積，確保凈受風(fēng)面積，實(shí)施時(shí)寬度可取0.7，因此根據(jù)不同的塔架高度可以在1:0.7,2:1.5,3:2,4:3的比例之間選擇，比例常數(shù)可在30-80之間選擇，即100米以下取1:0.7，100米之間取2:1.5，150米左右取3:2，200米以上取4:3，中立管柱組件13的管柱130與外立管柱12的直徑比例可以按1:3、2:5、3:7、4:9來制定，主體結(jié)構(gòu)(如圖1、圖2所示)。
[0006]所述的地梁組件10其特征在于由地粧100，地梁101、地網(wǎng)102構(gòu)成，而地粧100、地梁10、地網(wǎng)102采用鋼筋、鋼梁制成，地粧100連接地梁101連接地網(wǎng)102在塔基部分11內(nèi)構(gòu)成六角形平面框架結(jié)構(gòu)與外立管柱12、中立管柱組件13及斜支桿組件14之間構(gòu)成基準(zhǔn)平臺(tái)，并通過混凝土澆筑與地粧100構(gòu)成一體而成。
[0007]所述的塔基部分11其特征在于由基準(zhǔn)平臺(tái)110、環(huán)形浮槽111、地下室112、電梯通道113、入口通道114，電氣設(shè)備115構(gòu)成，而基準(zhǔn)平臺(tái)110是整個(gè)塔架的構(gòu)建基礎(chǔ)和基準(zhǔn)，面上設(shè)有環(huán)形浮槽111及電氣設(shè)備115，地下設(shè)有地下室112，在地下與地上的中立管柱組件13之間設(shè)有電梯通道113和入口通道114溝通整個(gè)塔基部分。
[0008]所述的外立管柱12其特征在于既是塔架的主體支柱又是風(fēng)機(jī)總成2的主軸，外立管柱12是一個(gè)通天柱管型結(jié)構(gòu)，管柱中間不設(shè)固定支撐連接，僅由定軸桿組件14分層回轉(zhuǎn)套接約束，可由無縫鋼管柱結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土管柱結(jié)構(gòu)兩種基本方式構(gòu)成，外立管柱12與地梁101橫梁組件16構(gòu)成立體三角形框柱整體，百米塔高的外立管柱12要求垂直度誤差為毫米級(jí)，晃抖率不大于5_。
[0009]所述的中立管柱組件13其特征在于由管柱130、平撐梁131、斜撐桿132，內(nèi)隔層133、內(nèi)通道134、隔層135構(gòu)成，而管柱130上設(shè)有平撐梁131、斜撐桿132構(gòu)成以中心固定為基礎(chǔ)的三方“”星形頂撐框架，也可以是六方頂撐框架，其管內(nèi)還設(shè)有內(nèi)隔層133及內(nèi)通道134，基于管柱130與平撐梁131及橫梁組件16之間構(gòu)建的頂撐框架還可設(shè)置隔層135，從而構(gòu)成整體支柱結(jié)構(gòu)，中立管柱組件13的管柱130與外立管柱12的直徑比例可以按 1:3、2:5、3:7、4:9 來制定。
[0010]所述的定軸桿組件14其特征在于由軸套座140、滾珠141、內(nèi)套管142、定軸桿143、匯接頭144、斜撐桿145、中柱套管146構(gòu)成，而軸套座140通過滾珠141與內(nèi)套管142構(gòu)成回轉(zhuǎn)軸承連接、通過定軸桿143與中柱套管146連接固定，三個(gè)這樣組合通過匯接頭144與斜撐桿145連接到中柱套管146上固定構(gòu)成“”星形中心固定的支撐框架，所述的內(nèi)套管142管壁上沿軸向設(shè)有多個(gè)過孔用于穿過風(fēng)機(jī)總成2的連軸桿組件23中的連軸管230及連軸鋼纜231構(gòu)成，所述的中柱套管146可以與中立管柱組件13構(gòu)為一體，定軸桿組件14還可以制成由中立管柱組件13固定支撐的“Λ”三角框架結(jié)構(gòu)(如圖4的4-D所示)，用于防止外立管柱12風(fēng)振過度，消除風(fēng)機(jī)總成2中的連軸桿組件23在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的有害晃動(dòng)(如圖3的3-a、3-b、3-c所不)。
[0011]所述的斜支撐組件15其特征在于由外斜撐管150，拉力繩151、內(nèi)斜撐桿152、斜拉接頭153、地錨154構(gòu)成；而外斜撐管150內(nèi)穿有拉力繩151構(gòu)成整體，通過斜拉接頭153連接內(nèi)斜撐桿152與中立管柱組件13構(gòu)成內(nèi)斜支撐連接，一端與橫梁組件16連接，另一端與地錨154連接構(gòu)成外斜支撐，共有三套這樣的支撐連接圍繞主體框架與塔基部分11構(gòu)成外“”星形斜拉支撐框架，斜拉支撐的角度整定在Z 12° -18°為宜，所述的外斜撐管150用于剛性支撐，拉力繩151用于拉力支撐，形成剛?cè)峒鎮(zhèn)涞姆€(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)。
[0012]所述的風(fēng)機(jī)總成2其特征在于由風(fēng)葉20、幅桿組件21、風(fēng)機(jī)輪轂組件22、連軸桿組件23、磁懸浮軸承組件24構(gòu)成，而風(fēng)葉20安裝在幅桿組件21上與風(fēng)機(jī)輪轂組件22構(gòu)成垂軸式風(fēng)機(jī)單元，每個(gè)風(fēng)機(jī)輪轂組件22上設(shè)兩個(gè)也可以是三個(gè)幅桿組件21構(gòu)成，多個(gè)垂軸式風(fēng)機(jī)單元通過連軸桿組件23分層串聯(lián)在外立管柱12上由磁懸浮軸承組件24構(gòu)成垂直懸浮支撐實(shí)現(xiàn)多單元級(jí)聯(lián)共軸合力旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，三個(gè)外立管柱12上設(shè)有三組級(jí)聯(lián)的垂軸式風(fēng)機(jī)單元從而構(gòu)成一個(gè)三軸鼎立的垂軸級(jí)聯(lián)式風(fēng)機(jī)陣列，每一個(gè)垂軸式風(fēng)機(jī)單元為一層，每層高度設(shè)計(jì)在6-8米之間為宜，風(fēng)輪直徑不超過120米為宜，可由幅桿組件21的最大水平支撐跨度而定，風(fēng)葉20在每個(gè)幅桿組件21上的設(shè)置數(shù)量由低層到高層順序分層設(shè)置，第一層設(shè)一個(gè)葉片，第二層設(shè)二個(gè)葉片，第三層設(shè)三個(gè)葉片，每增加一層增加一個(gè)葉片，而風(fēng)葉20的受風(fēng)面積則根據(jù)塔高及塔層的數(shù)量來設(shè)置，從低到高逐漸減小受風(fēng)面積，還可以由阻力型葉片逐步過渡到升力型葉片，通過調(diào)整風(fēng)葉20的串聯(lián)數(shù)量及風(fēng)機(jī)單元級(jí)聯(lián)的數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)功率大小的調(diào)整，這樣設(shè)置的好處在于可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)級(jí)聯(lián)風(fēng)機(jī)充分利用不同高層的風(fēng)力資源產(chǎn)生合力同步驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)均衡調(diào)節(jié)的作用，所述的風(fēng)機(jī)總成2采用立體三角垂軸共架構(gòu)級(jí)聯(lián)式風(fēng)機(jī)，三軸鼎立、一塔三機(jī)、行星合力、同步驅(qū)動(dòng)，這是本實(shí)用新型的獨(dú)創(chuàng)，如果不這樣設(shè)置的話，多個(gè)葉片一樣的風(fēng)機(jī)單元在級(jí)聯(lián)連軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于底層與高層風(fēng)力不同，其合力就會(huì)被削弱，效率就會(huì)降低，顯然這不是本實(shí)用新型所希望的結(jié)果O
[0013]所述的風(fēng)機(jī)輪轂組件22其特征在于由輪轂圈220、滾珠221、套環(huán)222構(gòu)成，而輪轂圈220內(nèi)設(shè)有滾珠221并與套環(huán)222構(gòu)成回轉(zhuǎn)連接，所述的輪轂圈220的輪圈上沿軸向設(shè)有多個(gè)過孔，其孔徑根據(jù)連軸管230的外徑整定，所述的套環(huán)222套在外立管柱12上構(gòu)成，當(dāng)外立管柱12采用無縫鋼管柱結(jié)構(gòu)時(shí)套環(huán)222可以省去直接由管壁代替，當(dāng)外立管柱12采用鋼筋混凝土管柱結(jié)構(gòu)時(shí)，套環(huán)222被預(yù)置在外立管柱12上構(gòu)筑成一體(如附圖4的4-A所示)。
[0014]所