專利名稱：一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風能利用領(lǐng)域，涉及一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著世界性能源危機和全球環(huán)境污染加劇，許多國家都更加重視潔凈的可再生能源的研究、開發(fā)和利用。全球風能理事會指出，風力發(fā)電技術(shù)相比其它可再生能源技術(shù)而言更成熟，其效率也更高，產(chǎn)業(yè)前景最好，其開發(fā)利用增長率遠高于常規(guī)能源，風力發(fā)電技術(shù)是世界上發(fā)展最快的可再生能源技術(shù)之一。風輪是風能轉(zhuǎn)換為機械能的核心部件，因此葉片的性能決定風電機組的性能，葉片在設計壽命期內(nèi)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。水平軸風力發(fā)電機的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，受水平推力、慣性力和重力的綜合作用。受風切變影響，水平推力的大小始終變化，無論對葉片還是傳動系統(tǒng)和塔架都產(chǎn)生大的交變載荷；慣性力的方向隨時變化；重力在葉片根部產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)頻率同頻率的交變載荷。上述三個交變載荷以及由此產(chǎn)生的振動是葉片破壞的主要原因。風力發(fā)電機單機功率越做越大，目前國際上比較一致的看法是單機功率越大， 成本越低，其原因是一般認為風力機功率越大，所需的風力機數(shù)目越少，需要維修的部件越少，成本越低。事實真的如此嗎？實際上，由于受建筑物和地面的摩擦作用，隨著高度的增加，風速逐漸增大，這種現(xiàn)象稱之為風切變，葉片在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)處于不同位置時，風速會有差異，因而在回轉(zhuǎn)平面垂直方向上葉片承受的水平推力和回轉(zhuǎn)力矩的大小會不同，導致葉片受到疲勞載荷。同時，重力也會在葉片上產(chǎn)生交變載荷。因此，葉片越長，重量越重，受風切變和重力載荷的影響越大，導致葉片所承受的交變載荷越大，葉片越容易發(fā)生破壞。目前，大型風力發(fā)電機葉片破壞的報道還不多見，主要是因為安裝時間短，問題還沒有完全暴露，若干年后，也許會大面積爆發(fā)。一旦出現(xiàn)問題，風電場由于停機、停電造成經(jīng)濟損失，再算上維修、吊裝及更換零部件、超限運輸、重復安裝等等花費，加之風機大多安裝在偏遠或者交通不便的地區(qū)，吊裝拆卸難度大，最后付出的代價巨大。因此，雖然風電機組的制造成本隨功率增加而降低，但考慮到后期的維修等費用，其總成本反而會上升。另一方面，巨型風電機組其葉片長度將達到 60-70m,陸上運輸、安裝極為困難，安裝用的吊車容量將超過1200-1400t，很多地區(qū)不具備這個條件，從而限制了巨型風電機組的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，包括塔架1和風力機，還包括2個回轉(zhuǎn)軸承2、框架4、梁5和連桿8，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架頂部，B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架的中部，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，框架固定連接在 A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的外圈上，梁的一端與框架連接，連桿的一端與梁的中間部位連接，連桿的另一端與框架連接，風力機與梁固定連接，風力機包括風輪6 和機艙7，風力機為2-100個，所述風力機的功率為0. 5 500kW。梁為2-50個，梁從上到下設置在框架的兩側(cè)且為對稱布置。梁的長度從上到下相等或依次減小。
梁在高度方向上的間距相等或依次減小。

梁上的所述風力機的風輪直徑從上到下相同或依次減小。風力機為迎風式。梁上的所述連桿的數(shù)目為1-4個。連桿為角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼、方管和/或圓管。還包括中間回轉(zhuǎn)軸承9，中間回轉(zhuǎn)軸承位于2個回轉(zhuǎn)軸承之間，中間回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，中間回轉(zhuǎn)軸承的外圈與框架固定連接，中間回轉(zhuǎn)軸承的數(shù)目為1-10個。還包括桅10，桅的一端設置在塔架上。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是(1)葉片壽命長。本發(fā)明的上部塔架上安裝多個中、小型風力機，其葉片短，在高度方向上受風切變影響小，短葉片的疲勞載荷小，同時短葉片的制造技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，因而葉片的壽命長。(2)占地面積小?？紤]到尾流的影響，現(xiàn)有技術(shù)的普通風電機組在安裝時要相隔一定的距離，而本發(fā)明的在一個塔架上的多個風力機僅僅需要考慮風力機側(cè)向的相互影響， 大大節(jié)省了占地面積。同時，中、小型機組的尾流影響距離短，在風電場內(nèi)可以布置更多本發(fā)明，有利于提高風電場的總裝機容量，提高風電場的經(jīng)濟效益。(3)獨特的安裝方式。本發(fā)明的上部塔架連接有梁，在正常使用時，作為風力機的安裝結(jié)構(gòu)，在安裝和維修時梁可以作為吊支架，不需要或者僅需要小型起吊機械就可以進行設備安裝與拆裝，有效降低安裝維修成本。(4)維修成本低。主要體現(xiàn)在以下幾個方面一是由于采用中、小型風力機，其葉片不僅短而且重量輕，運輸方便和更換簡便；二是規(guī)模化效益高，利于集成化和模塊化和規(guī)模化，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益；三是中、小型風力機技術(shù)成熟，零部件價格便宜。(5)系統(tǒng)的可靠性好。本發(fā)明由于采用的是在一個塔架上布置多個風力機的方式， 當單個或某幾個風力機發(fā)生故障，不會對其他風力機產(chǎn)生影響，系統(tǒng)仍然能夠基本保持正常運轉(zhuǎn)。風電場的風力機數(shù)目更多，單個風力機發(fā)生故障對系統(tǒng)和電網(wǎng)的影響微乎其微。(6)應用范圍廣。與大型和巨型風電機組相比，本發(fā)明由于采用中、小型風力機，無論是對風場條件、地理位置還是占地面積的要求要低的多，大大拓展了本系統(tǒng)的應用范圍。(7)取消了機艙內(nèi)的回轉(zhuǎn)軸承或回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。由于在上部塔架和下部塔架中間布置了回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，實現(xiàn)了上部塔架、梁和風力機的整體回轉(zhuǎn)，因此不需要在單個風力機的機艙內(nèi)設置回轉(zhuǎn)軸承或回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。(8)由于在塔架的頂部和中部各布置了一個回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)在承受風產(chǎn)生的水平推力作用不會對兩個回轉(zhuǎn)軸承產(chǎn)生彎矩，與現(xiàn)有技術(shù)的普通風電機組相比，回轉(zhuǎn)軸承的受力情況大為改善。
(9)在梁上設置連桿，不僅大大改善了梁的受力，降低了制造成本，并且由于連桿的設置，使本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剛度大，安全性好。


圖1為一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。 圖2為另一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施做進一步詳述，以下詳述只是描述性的，不是限定性的，不能限定本發(fā)明專利的保護范圍。一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，包括塔架1和風力機，還包括A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2、B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置3、框架4、梁5和連桿8，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架頂部，B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架的中部，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，框架固定連接在A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的外圈上，梁的一端與框架連接，連桿的一端與梁的中間部位連接，連桿的另一端與框架連接，風力機與梁固定連接，風力機包括風輪6和機艙7，風力機為2-100個，所述風力機的功率為0. 5 500kW。梁為2-50個，梁從上到下設置在框架的兩側(cè)且為對稱布置。梁的長度從上到下相等或依次減小。梁在高度方向上的間距相等或依次減小。梁上的所述風力機的風輪直徑從上到下相同或依次減小。風力機為迎風式。梁上的所述連桿的數(shù)目為1-4個。連桿為角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼、方管和/或圓管。還包括中間回轉(zhuǎn)軸承9，中間回轉(zhuǎn)軸承位于2個回轉(zhuǎn)軸承之間，中間回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，中間回轉(zhuǎn)軸承的外圈與框架固定連接，中間回轉(zhuǎn)軸承的數(shù)目為1-10個。還包括桅10，桅的一端設置在塔架上。本發(fā)明專利的工作原理為當風速達到風力機的啟動風速時，風力機開始轉(zhuǎn)動工作，產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)同頻同相的電后連接到電網(wǎng)上進行并網(wǎng)發(fā)電，或輸送到蓄能系統(tǒng)進行儲能。當風向改變時，系統(tǒng)中的風向標將回轉(zhuǎn)信號發(fā)送給回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，在液壓或電機作用下帶動上部結(jié)構(gòu)進行回轉(zhuǎn)，一直轉(zhuǎn)動到風向方向上，達到對風的目的。當系統(tǒng)中的風速計檢測到風速超過額定風速時，發(fā)送信號給回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，在液壓或電機作用下帶動上部結(jié)構(gòu)進行偏航。
權(quán)利要求
1.一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，包括塔架(1)和風力機，其特征是還包括2個回轉(zhuǎn)軸承(2)、框架(4)、梁(5)和連桿(8)，所述A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在所述塔架頂部，所述B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在所述塔架的中部，所述A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和所述B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，所述框架固定連接在所述A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和所述B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的外圈上，所述梁的一端與所述框架連接，所述連桿的一端與所述梁的中間部位連接，所述連桿的另一端與所述框架連接，所述風力機與所述梁固定連接，所述風力機包括風輪(6)和機艙(7)，所述風力機為2-100個，所述風力機的功率為0. 5 500kW。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述梁為 2-50個，所述梁從上到下設置在所述框架的兩側(cè)且為對稱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述梁的長度從上到下相等或依次減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述梁在高度方向上的間距相等或依次減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是設置在所述梁上的所述風力機的風輪直徑從上到下相同或依次減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述風力機為迎風式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是每個所述梁上的所述連桿的數(shù)目為1-4個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述連桿為角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、圓鋼、方管和/或圓管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是還包括中間回轉(zhuǎn)軸承(9)，所述中間回轉(zhuǎn)軸承位于2個回轉(zhuǎn)軸承之間，所述中間回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，所述中間回轉(zhuǎn)軸承的外圈與所述框架固定連接，所述中間回轉(zhuǎn)軸承的數(shù)目為1-10 個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是還包括桅 (10)，所述桅的一端設置在塔架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有連桿的多轉(zhuǎn)子風力發(fā)電系統(tǒng)，包括塔架1和風力機，還包括2個回轉(zhuǎn)軸承2、框架4、梁5和連桿8，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架頂部，B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置設置在塔架的中部，A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的內(nèi)圈固定在塔架上，框架固定連接在A回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和B回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的回轉(zhuǎn)軸承的外圈上，梁的一端與框架連接，連桿的一端與梁的中間部位連接，連桿的另一端與框架連接，風力機與梁固定連接，風力機包括風輪6和機艙7，風力機的功率為0.5～500kW。本發(fā)明葉片壽命長；占地面積小；安裝和維修成本低；可靠性好；應用范圍廣；取消了機艙內(nèi)的回轉(zhuǎn)軸承或回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；軸承受力小；梁的受力小。
文檔編號F03D1/02GK102305171SQ20111024063
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者朱麗, 王一平, 黃群武 申請人:天津大學