專利名稱：多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可避讓強風的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系 統(tǒng)，用于高效利用風能獲取清潔能源的技術領域。即可高效利用風能， 降低投資成本，又可有效避讓惡劣的強風環(huán)境對系統(tǒng)造成的損毀。極大 地提高風能利用效率，降低投資建設成本，改善系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn) 定性。
背景技術：
現有的立軸風力發(fā)電系統(tǒng)多為單塔柱支撐的單層取風結構，投入了 很大建設成本才把風機架到合適的工作高度，而取風發(fā)電機構只設置了 一層，不僅造成巨大的投資浪費，也限制了系統(tǒng)發(fā)電能力的提高，并且 對如何避讓強風環(huán)境對系統(tǒng)造成的風毀尚無很好的解決辦法，限制了立 軸風力發(fā)電系統(tǒng)諸多優(yōu)勢的發(fā)揮。

實用新型內容
本實用新型的目的，在于提供一種能夠有效避讓惡劣的強風環(huán)境對 系統(tǒng)造成損毀，高效利用風能，運行更為安全穩(wěn)定的多層多柱組合式立 軸風力發(fā)電系統(tǒng)。
本實用新型的一種多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，包括塔柱， 塔柱由加固拉線或支柱拉固，塔柱中設有承重層臺，在各承重臺上設置 立軸風力發(fā)電單元，塔柱頂部設有風速儀和預警接收裝置，塔柱底部設
有控制中心；測風預警哨塔，在測風預警哨塔上設有預警測風儀和預警 發(fā)射裝置；每個立軸風力發(fā)電單元包括安裝在主懸臂外端的主風翼，在主風翼的中部設有離心力衰減翼，在主風翼的上下端部分別設有整流副 翼，在主懸臂上安裝主風翼控制電機，在主懸臂的端部設有主風翼迎風 角度控制器和主風翼連接軸，在主風翼和主風翼控制電機之間連接有主 風翼控制拉索或液壓拉桿或伸縮螺桿，主懸臂內端與主懸臂固定輪轂及 主軸連接，主懸臂固定輪轂及主軸上部設有主懸臂控制拉索固定輪轂， 主懸臂控制拉索固定輪轂固定主懸臂控制拉索，主懸臂固定輪轂及主軸 下部設有發(fā)電機，主懸臂固定輪轂及主軸中設有主懸臂橫向扭矩加強拉 索。
區(qū)別于以往單塔柱支撐的單層風力發(fā)電系統(tǒng)，本實用新型設置了多
塔柱支撐和多個發(fā)電單元的多層組合結構。支撐塔柱可以設置2個、3個、 4個及多個，立軸風力發(fā)電機的主軸可以放在多個支撐塔柱的中心，也可 根據需要放在多個支撐塔柱的偏心位置；根據環(huán)境和設備需要，在多個 支撐塔柱的不同高度位置可設置單層、雙層、三層乃至多層立軸風力發(fā) 電機構，層數可根據環(huán)境、設備狀況和用戶對系統(tǒng)發(fā)電功率的要求進行 擴調。每層立軸風力發(fā)電機構可設置一個、兩個、三個乃至多個立軸風 力發(fā)電單元，各發(fā)電單元的旋轉方向可以相同，也可以交互逆向旋轉以 抵消或減小發(fā)電單元對全塔的旋轉扭力；每個發(fā)電單元又可設置帶動l 個、2個、3個乃至多個發(fā)電機。由于各個塔柱的支撐點均設置在立軸風 力發(fā)電機單元的主風翼旋轉半徑之外，并且在每個塔柱上均可設置加固 拉線或支柱，從而極大地改善了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性；由于設置 了多層和多個立軸風力發(fā)電單元，大大提高了整個系統(tǒng)的發(fā)電能力，有 效降低了單位功率的設備投入成本，擴展了取風的高度空間，減少了單 位功率的占地面積，提高了優(yōu)質風區(qū)的利用效率。
根據環(huán)境和設備需要，本實用新型還設置了強風預警系統(tǒng)，當偵測 到有超過警戒風速值的強風來襲時，可提前對系統(tǒng)發(fā)出指令以采取強風 避讓措施。在每一個發(fā)電單元中，利用風能直接驅動立軸風力發(fā)電單元的主風 翼，通過主懸臂、主懸臂固定輪轂及主軸以帶動發(fā)電機發(fā)出電力；而當 出現惡劣的強風環(huán)境時，通過變換主風翼的豎向開張角度、主風翼伸縮、 折疊、變形及百葉窗形式的葉片開張角度的調整等方式來調節(jié)主風翼迎 風面積，以實現有效避讓強風對系統(tǒng)造成的風毀。


圖l是本實用新型可避讓強風的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)結 構示意圖。
圖2是本實用新型的強風預警系統(tǒng)示意圖。 圖3是本實用新型系統(tǒng)中立軸風力發(fā)電單元結構示意圖。
圖4是本實用新型立軸風力發(fā)電單元的雙梁主懸臂示意圖。 圖5、圖6、圖7分別表示本實用新型風塔兩柱、三柱、四柱及多柱的 不同排布形式。
圖8a表示主懸臂固定輪轂及主軸2可置于多個塔柱的偏心位置。 圖8b、圖8c表示風塔塔柱及立軸風力發(fā)電單元可有多種排布形式。 圖9表示本系統(tǒng)可設多柱、多層、多發(fā)電單元及多發(fā)電機的多種組合 形式。
圖10、圖ll、圖12表示每個發(fā)電單元可帶1個、2個、3個乃至多個發(fā) 電機。
圖13表示本實用新型主風翼全收縮狀態(tài)。
圖14表示本實用新型主風翼迎風面積的調整可采用風翼折疊形式。 圖15表示本實用新型可折疊主風翼的全收縮狀態(tài)。
具體實施方式
本實用新型主要是通過以下方法來實現的。一種可避讓強風的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，包括控制中
心l、加固拉索或支柱2、承重層臺3、塔柱4、立軸風力發(fā)電單元5、風速 儀6、預警接收裝置7、測風預警哨塔8、預警測風儀9，預警發(fā)射裝置10; 在每個立軸風力發(fā)電單元5中還包括主風翼11、整流副翼12、離心力衰減 翼13、主風翼迎風角度控制器14、主風翼連接軸15、主風翼控制拉索16、 主風翼控制電機17、主懸臂18、主懸臂控制拉索19、主懸臂控制拉索固 定輪轂20、主懸臂固定輪轂及主軸21、主懸臂橫向扭矩加強拉索22、發(fā) 電機23、雙梁主懸臂24。
支撐整個風塔的塔柱4可以設置2個、3個、4個及多個，并可以多種 方式排布；主懸臂固定輪轂及主軸21可設置在多個塔柱的中心，也可根 據需要設置在多個塔柱的偏心位置；各塔柱4的支撐點均設置主風翼11的 旋轉半徑之外，各塔柱4上均可設置加固拉線或支柱2以加強系統(tǒng)穩(wěn)定性。
根據需要，在多個塔柱的不同高度可設置單層、雙層、三層乃至多 層承重層臺3，每層承重層臺3上可設置一個、兩個、三個乃至多個立軸 風力發(fā)電單元5，各立軸風力發(fā)電單元5在塔柱間可以多種形式排布，各 立軸風力發(fā)電單元5的旋轉方向可以相同，也可以交互逆向旋轉以抵消或 減小各發(fā)電單元對全塔的旋轉扭力；每個立軸風力發(fā)電單元5又可設置帶 動1個、2個、3個乃至多個發(fā)電機23。
承重層臺3的層數、立軸風力發(fā)電單元5的單元數及各單元所帶的發(fā) 電機數量可根據需要進行擴調。
根據需要，可設置強風預警系統(tǒng)。在立軸風力發(fā)電設備或發(fā)電機群周 邊來風方向的適當距離及適當高度設置若干測風警戒哨塔8，隨時將預警 測風儀9測得的風速值通過預警發(fā)射裝置10及預警接收裝置7以有線或無 線形式傳回到控制中心l，以作為系統(tǒng)運行的依據和提前采取強風避讓措 施的依據。當測風警戒哨塔8及控制中心1偵測到有超過警戒風速值的強
風來襲時，可提前發(fā)出指令以采取強風避讓措施。各發(fā)電單元的主風翼ll在風的驅動下產生旋轉動力，通過主風翼連
接軸15、主懸臂18、主懸臂固定輪轂及主軸21帶動發(fā)電機23運轉以發(fā)出 電力。在系統(tǒng)運行過程中，整流副翼12用來減小主風翼11翼端的振動； 離心力衰減翼13用來減弱風機轉動時產生的巨大離心力；固定在主懸臂 控制拉索固定輪轂20上的主懸臂控制拉索19用來加強主懸臂18的支撐 力，并通過主懸臂控制拉索19的縮放可改變主懸臂18的支撐角度，以實 現不同工作狀態(tài)下對主懸臂18支撐角度的要求；主風翼迎風角度控制器
14可調整主風翼11的迎風夾角，以使系統(tǒng)在弱風狀態(tài)下順利啟動；主懸
臂橫向扭矩加強拉索22用來加強主風翼11通過主懸臂18對主懸臂固定輪 轂及主軸21的拉動扭矩；主懸臂橫向扭矩加強拉索22的作用還可通過采 用雙梁主懸臂24的形式來實現。
當系統(tǒng)遇到惡劣的強風環(huán)境時，通過主風翼控制電機17和主風翼控 制拉索16來實現主風翼11的豎向開張角度的調整直至完全水平收縮，從 而極大地減小主風翼ll在強風環(huán)境中的迎風面積，減小風阻，有效克服 系統(tǒng)的風毀危險。在實現主風翼ll豎向開張角度的調整直至完全水平收 縮的過程中，除采用主風翼控制電機17和主風翼控制拉索16外，還可采 取液壓拉桿及伸縮螺桿等結構來實現。
主風翼ll迎風面積的調整還可通過主風翼ll翼面的伸縮、折疊、變 形及百葉窗形式的葉片開張角度的調整來實現。主風翼ll翼面百葉可橫 向設置，也可豎向設置。
主風翼ll的迎風面積可根據系統(tǒng)運行的需要隨機調整。配合系統(tǒng)發(fā) 電負荷需求，在不同負荷、不同風速情況下配合以不同的主風翼迎風面 積，以使系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。
權利要求1、一種多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括塔柱(4)，塔柱(4)由加固拉線或支柱(2)拉固，塔柱(4)中設有承重層臺(3)，在各承重臺(3)上設置立軸風力發(fā)電單元(5)，塔柱(4)頂部設有風速儀(6)和預警接收裝置(7)，塔柱(4)底部設有控制中心(1)；測風預警哨塔(8)，在測風預警哨塔(8)上設有預警測風儀(9)和預警發(fā)射裝置(10)；每個立軸風力發(fā)電單元(5)包括安裝在主懸臂(18)外端的主風翼(11)，在主風翼(11)的中部設有離心力衰減翼(13)，在主風翼(11)的上下端部分別設有整流副翼(12)，在主懸臂(18)上安裝主風翼控制電機(17)，在主懸臂(18)的端部設有主風翼迎風角度控制器(14)和主風翼連接軸(15)，在主風翼(11)和主風翼控制電機(17)之間連接有主風翼控制拉索(16)或液壓拉桿或伸縮螺桿，主懸臂(18)內端與主懸臂固定輪轂及主軸(21)連接，主懸臂固定輪轂及主軸(21)上部設有主懸臂控制拉索固定輪轂(20)，主懸臂控制拉索固定輪轂(20)固定主懸臂控制拉索(19)，主懸臂固定輪轂及主軸(21)下部設有發(fā)電機(23)，主懸臂固定輪轂及主軸(21)中設有主懸臂橫向扭矩加強拉索(22)。
2、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，支撐整個風塔的塔柱(4)設置為2個、3個、4個及多個；主懸 臂固定輪轂及主軸(21)放置在多個塔柱的中心位置或放置在多個塔柱 的偏心位置。
3、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，各塔柱(4)的支撐點均設置在主風翼(11)的旋轉半徑之外。
4、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，在多個塔柱的不同高度設置單層、雙層、三層至多層的所述承 重層臺(3)。
5、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，每層承重層臺(3)上設置一個、兩個、三個至多個所述立軸風 力發(fā)電單元(5)，各立軸風力發(fā)電單元(5)在塔柱間排布，各立軸風 力發(fā)電單元(5)的旋轉方向相同或交互逆向。
6、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，每個立軸風力發(fā)電單元(5)設置1個、2個、3個至多個所述 發(fā)電機(23)。
7、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，所述測風警戒哨塔(8)為若干，設在立軸風力發(fā)電設備或發(fā)電 機群周邊來風方向一定距離及一定高度處，預警測風儀(9)測得的風速 值通過預警發(fā)射裝置(10)及預警接收裝置(7)以有線或無線形式傳回 到控制中心(1)。
8、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，主風翼(11)通過主風翼連接軸(15)、主懸臂(18)、主懸 臂固定輪轂及主軸(21)帶動發(fā)電機(23)運轉。
9、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征 在于，通過主懸臂控制拉索(19)的縮放改變主懸臂(18)的支撐角度。
10、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，所述主懸臂(18)為雙梁主懸臂(24)。
11、 根據權利要求l所述的多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，其特 征在于，通過主風翼(11)翼面的伸縮、折疊、變形及百葉窗形式的葉 片開張角度調整主風翼(11)的迎風面積，主風翼(11)翼面百葉橫向 設置或豎向設置。
專利摘要本實用新型涉及一種多層多柱組合式立軸風力發(fā)電系統(tǒng)，能夠有效避讓惡劣的強風環(huán)境對系統(tǒng)造成損毀，高效利用風能，運行更為安全穩(wěn)定。設置了多塔柱支撐和多個發(fā)電單元的多層組合結構，利用風能直接驅動立軸風力發(fā)電單元的主風翼，通過主懸臂、主懸臂固定輪轂及主軸以帶動發(fā)電機發(fā)出電力；而當出現惡劣的強風環(huán)境時，通過調節(jié)主風翼迎風面積，以實現有效避讓強風對系統(tǒng)造成的風毀。還設置了強風預警系統(tǒng)，當偵測到強風來襲時，可提前對系統(tǒng)發(fā)出指令以采取強風避讓措施，極大地改善了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行狀態(tài)及安全性和穩(wěn)定性。
文檔編號F03D7/06GK201391420SQ20082018105
公開日2010年1月27日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權日2008年12月12日
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