專利名稱：塔式渦輪風(fēng)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能廣泛適用在各類風(fēng)域生產(chǎn)風(fēng)電及防治風(fēng)害(災(zāi))的塔式渦輪風(fēng)電裝置。
背景技術(shù)：
目前，開發(fā)這種天然、清潔可再生風(fēng)能資源不僅是世界各國的共識(shí)，簡直是人類的渴求，天賜風(fēng)能的可開采儲(chǔ)量十分巨大，若能有效開發(fā)其中的I %，則全世界的能源結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生很大變化，煤炭、石油這些不可再生資源將不再主要用于發(fā)電、動(dòng)カ機(jī)具的燃料，生態(tài)環(huán)境中碳排放量也將大幅度減少，在這種急需的大環(huán)境中風(fēng)電生產(chǎn)與日俱增，如公知的投入實(shí)用的旋槳式風(fēng)電裝置，由于整體結(jié)構(gòu)只適于在風(fēng)能資源豐富、風(fēng)速、風(fēng)向符合設(shè)計(jì)要求，無突發(fā)性大風(fēng)的風(fēng)域組建大型、超大型風(fēng)電機(jī)群采集風(fēng)電，旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪音遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，不得不遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，不能防御風(fēng)害及適應(yīng)風(fēng)速變化大時(shí)發(fā)電量也隨之變化的要求，使得在各類風(fēng)域開發(fā)風(fēng)電的廣泛性上存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的塔式渦輪風(fēng)電裝置是ー種不受風(fēng)速、風(fēng)向影響，一塔配置多臺(tái)直流發(fā)電機(jī)適應(yīng)風(fēng)速變化時(shí)發(fā)電量也相應(yīng)的隨之變化，可在各類風(fēng)域組建大型、超大型風(fēng)電體系，分4級(jí)，A小型，渦輪直徑8米，最大設(shè)計(jì)塔高32米，機(jī)房內(nèi)對稱配置兩組共4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，最大總裝機(jī)容量500KW，陣列布置在有流動(dòng)沙害前沿阻擋風(fēng)カ降低近地層風(fēng)速起“防沙林”作用中型，渦輪直徑16米，最大設(shè)計(jì)塔高64米，機(jī)房內(nèi)對稱配置兩組4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，最大總裝機(jī)容量5000KW，塔高設(shè)定為32米時(shí)可御時(shí)速100KM以上的大風(fēng)，適于在各類風(fēng)域中開發(fā)風(fēng)電資源；上述兩種均是按模數(shù)化設(shè)計(jì)中心柱及風(fēng)動(dòng)渦輪標(biāo)準(zhǔn)段部件組裝的，塔高可隨氣象資料作設(shè)計(jì)調(diào)整，可搬遷；C大型，渦輪直徑32米，D超大型，渦輪直徑64米以上，因系統(tǒng)復(fù)雜，不適在本文中論述。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，ー種塔式渦輪風(fēng)電裝置，在中心柱外套設(shè)同心風(fēng)動(dòng)渦輪套軸，軸末端設(shè)45°傘齒輪盤及4個(gè)從動(dòng)傘形齒輪分別經(jīng)軸承座、離合器、變速箱與直流發(fā)電機(jī)聯(lián)接，完成將風(fēng)動(dòng)能(E = 1/2MV2)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、電能經(jīng)變配電系統(tǒng)輸出的流程；風(fēng)動(dòng)渦輪的同心套軸及頂蓋是聯(lián)為一體的旋轉(zhuǎn)體在塔頂由滾球體支撐與中心柱的間隙為80 100毫米，套軸末端45°傘齒輪盤設(shè)置在可調(diào)節(jié)渦輪旋轉(zhuǎn)體重力荷載的基座滾柱軸承裝置上與滾球體共同承擔(dān)重力荷載；渦輪輪葉是半圓柱形變斷面中空弧形葉板與套軸聯(lián)接成三個(gè)首尾相聯(lián)的圓柱面流線形空腔構(gòu)成永遠(yuǎn)同一方向繞中心柱旋轉(zhuǎn)的渦輪，這樣三等分圓柱面轉(zhuǎn)動(dòng)カ矩大、噪音小、結(jié)構(gòu)簡捷。輪葉內(nèi)外殼板面構(gòu)成的三角殼體與套軸整合成一個(gè)力學(xué)結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定的渦輪整體，葉殼中設(shè)加強(qiáng) 肋并充填高強(qiáng)度聚酯發(fā)泡物使渦輪旋轉(zhuǎn)體更嚴(yán)密牢固；対稱的兩組4個(gè)軸承座是所屬從動(dòng)傘齒輪傳動(dòng)的支撐及固定主動(dòng)傘齒輪盤的“卡具”固定點(diǎn)，離合器受計(jì)算機(jī)控制，風(fēng)カ強(qiáng)度3 4級(jí)時(shí)聯(lián)接一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)工作，，5 7級(jí)時(shí)使其対稱的一組兩臺(tái)機(jī)工作，8 12級(jí)時(shí)兩組4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)轉(zhuǎn)，適應(yīng)在風(fēng)速變化時(shí)發(fā)電量也隨之變化；采用陣列、矩陣等集群式布防在有風(fēng)害地區(qū)抗御風(fēng)災(zāi)的機(jī)理是用“能量守恒定律” “動(dòng)能公式”等物理力學(xué)方法計(jì)算出經(jīng)阻擋后保護(hù)區(qū)內(nèi)近地層風(fēng)速的下降值，當(dāng)其小于災(zāi)害風(fēng)速時(shí)就達(dá)到了減災(zāi)的目的。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明圖I是本發(fā) 明的安裝配置2是圖I的I-I剖視I、圖2中風(fēng)動(dòng)渦輪I、中心柱2、連接盤3、連接螺栓4、渦輪套軸5、軸基連接盤及螺栓6、翼端連接盤及螺栓7、翼端托滾座8、安裝平臺(tái)9、鋼柱10、離合器11、傘齒輪箱12、變速箱13、直流發(fā)電機(jī)14、軸承座15、從動(dòng)傘齒輪16、主動(dòng)傘齒輪盤及套軸17、基座滾柱軸承裝置18、計(jì)算機(jī)19、變配電系統(tǒng)20、基礎(chǔ)錨桿21、基礎(chǔ)22、爬梯23、通道24、機(jī)房建筑25、渦輪套軸基底連接盤及螺栓26、中心柱內(nèi)聯(lián)接螺栓27、潤滑劑灌注管28、抗侯防腐涂料29、托座30、滾球瓦31、滾球體32、避雷設(shè)施33、頂座34、頂蓋35、螺栓36。
具體實(shí)施例方式在圖I所示的實(shí)施例中是前述B中型塔式渦輪風(fēng)電裝置，風(fēng)動(dòng)渦輪(I)直徑16米，適用塔高48米。對稱配置兩組直流發(fā)電機(jī)(14)第一組每臺(tái)600KW，第二組每臺(tái)1000KW，總裝機(jī)容量3200KW，受計(jì)算機(jī)(19)控制離合器(11)完成聯(lián)結(jié)，3 4級(jí)風(fēng)時(shí)聯(lián)結(jié)一臺(tái)600KW直流發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，依次5 7級(jí)風(fēng)，8 12級(jí)風(fēng)時(shí)聯(lián)結(jié)4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)全部運(yùn)行，輸出電能3200KW，實(shí)現(xiàn)隨風(fēng)域風(fēng)速變化大(含突發(fā)性大風(fēng))發(fā)電量也隨之變化的要求，可以單塔或集群在各類風(fēng)域開發(fā)風(fēng)電時(shí)具有廣泛的適應(yīng)性，生產(chǎn)的電力經(jīng)變配電系統(tǒng)(20)饋入電網(wǎng)及蓄電池，風(fēng)動(dòng)渦輪(I)是由半圓柱形變斷面中空弧狀葉板與渦輪套軸(5)聯(lián)接成三個(gè)首尾相接的圓柱面流線形空腔構(gòu)成永遠(yuǎn)同一方向繞中心柱(2)旋轉(zhuǎn)的渦輪標(biāo)準(zhǔn)段，段高3. 2米，直徑16米，再經(jīng)軸基聯(lián)接盤及螺栓(6)翼端聯(lián)接盤及螺栓(7)組裝成塔高48米風(fēng)動(dòng)渦輪(I)的整體；半圓柱形變斷面中空弧狀葉板及兩端封堵的材質(zhì)是不銹鋼薄板，中空間隙內(nèi)的加強(qiáng)肋是薄壁不銹鋼管，全部焊接制作，與渦輪套軸(5)軸基聯(lián)接盤出)、翼端聯(lián)接盤(7)的聯(lián)接也均為焊接，渦輪套軸(5)內(nèi)徑3. 4米，采用厚16毫米耐腐蝕高強(qiáng)度鋼板卷焊制作，兩個(gè)端頭用材質(zhì)相同寬500毫米鋼板帶焊接加強(qiáng)，軸基聯(lián)接盤￠)內(nèi)徑3. 4米，外徑5. 4米，厚16毫米，盤面聯(lián)接螺栓M22、間距160毫米，共兩列列間距160毫米，翼端聯(lián)接盤(7)外徑16米，內(nèi)徑14. 8米，厚16毫米，盤面聯(lián)接螺栓M22，間距300毫米，共兩列，列層間距150毫米完成上述渦輪3. 2米高標(biāo)準(zhǔn)段的制作后，注入高強(qiáng)度聚酯發(fā)泡物密實(shí)充填，使之牢固的結(jié)成ー個(gè)整體；中心柱(2)是由高3. 2米，外徑3. 2米，內(nèi)徑2. O米高強(qiáng)度鋼筋混凝土(混凝土標(biāo)號(hào)大于300號(hào)，含鋼量大于2. 5% )預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)件。在兩個(gè)端頭的外側(cè)埋設(shè)帶寬300毫米，厚16毫米的鋼板箍，箍端面焊有外徑3. 3米內(nèi)徑2. 7米厚16毫米的聯(lián)接盤(3)，50毫米的盤緣上設(shè)有M20聯(lián)接螺栓⑷聯(lián)接的鉆孔028,間距150毫米，內(nèi)側(cè)在直徑I. 6米處預(yù)埋內(nèi)徑30毫米的管鋼作螺栓孔，間距180毫米配M24內(nèi)側(cè)聯(lián)接螺栓(27)聯(lián)接，將預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)段部件共15件按施工組織設(shè)計(jì)組裝成高48米整體結(jié)構(gòu)的中心柱(2);基礎(chǔ)(22)是混凝土標(biāo)號(hào)不低于250號(hào)、合鋼量大于I %的鋼筋混凝土整體構(gòu)筑物、設(shè)通道(24)、爬梯(23)用于安裝內(nèi)側(cè)螺栓(27)及運(yùn)轉(zhuǎn)后每半年需從潤滑劑灌注管(28)向滾球瓦(31)加灌潤滑劑，基礎(chǔ)錨桿(21)間距aXa = 800X800毫米，長度不小于3. O米，直徑大于032毫米的厚壁鋼管制成，滾球體(32)高錳鑄制，直徑O. 8米，空心內(nèi)徑O. 5米，橢圓度20毫米，表面要求研磨成鏡面光澤裝在頂座(34)的托座(30)內(nèi)，托座內(nèi)襯高錳鋼板鍛制的厚60毫米外徑O. 97米，內(nèi)徑O. 85米，橢圓度20毫米，徑向圓周有潤滑劑溝槽兩道，槽深O. 8毫米，寬10毫米與潤滑劑灌注管(28)相通的滾球瓦(31);基座滾柱軸承裝置(18)是用厚20毫米優(yōu)質(zhì)鋼板制成外徑4. 2米，內(nèi)徑3. 25米高O. 4米，拼接安裝在中心柱(2)基部基礎(chǔ)上的環(huán)形槽狀盒體，主動(dòng)傘齒輪盤及套軸(17)與第一層滾柱軸承配合，套軸端部的凸緣伸入盒體內(nèi)側(cè)的定位導(dǎo)槽內(nèi)，滾柱軸承的底盤接第二層由許多固定的平頭圓柱彈簧組成的彈簧層，底板接第三層，液壓伸縮層，層底設(shè)壓カ傳感器，受計(jì)算機(jī)控制，使?jié)L柱軸承與滾球體支撐渦輪旋轉(zhuǎn)體總重力荷載能合理分配，達(dá)到最有利于渦輪旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)的目的；頂蓋(35)為高錳鋼鑄制、螺栓(36)為高強(qiáng)度螺栓，與滾球體(32)接觸的圓弧曲面R = 410毫米。要求拋光，以渦輪套軸(5)內(nèi)徑3. 4米處為起點(diǎn)45°角與滾球體的曲面相交，頂蓋的聯(lián)接盤緣厚100毫米，以外盤面直徑4. 4米處為起點(diǎn)46°角交匯成頂蓋的塔頂，做成球面曲率半徑R = O. 2米的塔頂，頂端設(shè)置常規(guī)避雷設(shè)施(33)，頂蓋盤緣與渦輪套軸(5)的聯(lián)接盤是等外徑5. 4米，連接螺栓M22.兩列列間距160毫米，螺栓間距160毫米，第一列螺栓中心線直徑5. 24米；上述實(shí)施是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)カ部分；主動(dòng)傘齒輪盤及套軸(17)、從動(dòng)傘齒輪(16)、軸承座(15)、變速箱(13)、離合器(11)、基座滾柱軸承裝置(18)、傘齒輪箱(12)等是將機(jī)械能傳送至直流發(fā)電機(jī)(14)主軸的機(jī)械動(dòng)カ傳送部分，由機(jī)械能制造專業(yè)按風(fēng)電總エ室提供的基礎(chǔ)條件和要求設(shè)計(jì)制造；直流發(fā)電機(jī)(14)、變配電系統(tǒng)(20)、計(jì)算機(jī)(19)等是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵?、?chǔ)存的部分，由電機(jī)制造、輸變電、エ業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等專業(yè)按總エ室提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及要求設(shè)計(jì)制造完成的；如上所述在現(xiàn)有技術(shù)條件下實(shí)施本發(fā)明塔式渦輪風(fēng)電裝置的整個(gè)工程是完全可行的。
具有這種渦輪結(jié)構(gòu)的風(fēng)電裝置，象ー個(gè)(群)旋轉(zhuǎn)的“柱”，占地少、噪音小、簡捷明快，無墜落倒塌等安全隱患，解決了旋槳式風(fēng)電裝置因風(fēng)速變化大和突發(fā)性大風(fēng)停機(jī)的不足，拓寬了風(fēng)電裝置用途的廣泛性，大規(guī)模陣列、矩陣集群布置在有風(fēng)害的地區(qū)，不僅可獲得豐碩的風(fēng)電資源，還可降低和減免風(fēng)災(zāi)。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分顯著的。
權(quán)利要求
1.一種塔式渦輪風(fēng)電裝置，其特征是在中心柱外設(shè)同心風(fēng)動(dòng)渦輪套軸，軸末端設(shè)45°傘齒輪盤及4個(gè)從動(dòng)傘齒輪分別經(jīng)軸承座、離合器、變速箱與直流發(fā)電機(jī)聯(lián)接，完成將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能電能經(jīng)變配系統(tǒng)輸出的流程；風(fēng)動(dòng)渦輪的同心套軸與頂蓋是聯(lián)為一體的旋轉(zhuǎn)體，在塔頂由滾球體支撐與中心柱之間設(shè)有工作間隙，套軸末端45°傘齒輪盤設(shè)置在可調(diào)節(jié)渦輪旋轉(zhuǎn)體重力荷載的基座滾柱軸承裝置上與滾球體共同承擔(dān)重力荷載；渦輪輪葉是半圓柱形變斷面中空弧形葉板與套軸聯(lián)接成圓柱面流線形空腔并整合成三角柱狀的渦輪整體，葉殼中設(shè)加強(qiáng)肋，充填高強(qiáng)度聚酯發(fā)泡物；對稱的兩組4個(gè)軸承座是所屬從動(dòng)傘齒輪的傳動(dòng)支撐及固定主動(dòng)傘齒輪盤的“卡具”固定點(diǎn)，離合器受計(jì)算機(jī)控制，風(fēng)力強(qiáng)度3 4級(jí)時(shí)聯(lián)接一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)工作，5 7級(jí)時(shí)使對稱的一組兩臺(tái)機(jī)工作，8 12級(jí)時(shí)使兩組4臺(tái)機(jī)全部投入運(yùn)轉(zhuǎn)，適應(yīng)風(fēng)速變化發(fā)電量也隨之變化；抗御風(fēng)災(zāi)的機(jī)理是用“能量守恒定律” “動(dòng)能公式”等物理 力學(xué)方法計(jì)算出經(jīng)阻擋后保護(hù)區(qū)內(nèi)近地層風(fēng)速的下降值，當(dāng)其小于災(zāi)害風(fēng)速時(shí)就達(dá)到了減災(zāi)的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塔式渦輪風(fēng)動(dòng)裝置，其特征是按模數(shù)化設(shè)計(jì)中心柱及風(fēng)動(dòng)渦輪的標(biāo)準(zhǔn)段部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，其特征是中心柱材質(zhì)是高強(qiáng)度鋼筋混凝土(混凝土標(biāo)號(hào)不低于300號(hào)，合鋼量大于2. 5%)預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)段部件，風(fēng)動(dòng)渦輪材質(zhì)輪殼為不銹鋼薄板，渦輪套軸為耐腐蝕高強(qiáng)度鋼板均焊接制作，殼板間充填高強(qiáng)度聚酯發(fā)泡物，輪殼的半圓柱形變斷面中空弧形葉板與渦輪套軸連接成渦輪的標(biāo)準(zhǔn)段部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述，其特征是將預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)段部件按所屬風(fēng)域氣象資料設(shè)計(jì)組裝成渦輪風(fēng)電裝置的實(shí)用塔高。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，其特征是根據(jù)該實(shí)用塔高渦輪風(fēng)電裝置的總功率設(shè)計(jì)套軸末端45傘齒輪盤及所屬的從動(dòng)傘齒輪、軸承座、變速箱及與之匹配的直流發(fā)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、‘2、3、4、5所述的塔式渦輪風(fēng)電裝置，其特征是渦輪旋轉(zhuǎn)體的重力荷載是由塔頂?shù)臐L球體及基座滾柱軸承裝置共同承擔(dān)，受壓力傳感器監(jiān)測計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)來完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6所述的塔式渦輪風(fēng)電裝置，其特征是可以單塔或集群在各類風(fēng)域開發(fā)風(fēng)電。
全文摘要
本發(fā)明塔式渦輪風(fēng)電裝置，風(fēng)動(dòng)渦輪(1)中心柱(2)聯(lián)接盤(3)渦輪套軸(5)，是一種不受風(fēng)速風(fēng)向影響一塔配置多臺(tái)直流發(fā)電機(jī)廣泛用于各類風(fēng)域開發(fā)風(fēng)電的設(shè)備，分4級(jí)，A小型渦輪直徑8米，最大設(shè)計(jì)塔高32米，機(jī)房內(nèi)對稱配置4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)總?cè)萘?00KW，布防在流動(dòng)沙害前沿阻擋風(fēng)力起“防沙林”作用，B中型渦輪直徑16米適用塔高48米，4臺(tái)直流發(fā)電機(jī)總?cè)萘?200KW，塔高可作設(shè)計(jì)調(diào)整32米時(shí)可御時(shí)速100KM以上大風(fēng)，均為中心柱標(biāo)準(zhǔn)段部件組裝；C大型、D超大型渦輪直徑64米以上，暫不涉及；具有這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)電裝置占地少，噪音小，不因大風(fēng)而停機(jī)，無墜落倒塌之患，有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102619691SQ201110279979
公開日2012年8月1日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者秦壽生 申請人:秦壽生