專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)力機(jī)械基本上是根據(jù)風(fēng)機(jī)主軸的的空間位置分為水平軸型式與垂直軸型式兩類(lèi)。垂直軸型式風(fēng)力機(jī)械的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向(地面)垂直。該結(jié)構(gòu)型式種類(lèi)較多，如 薩瓦里歐斯式、達(dá)里厄式、集渦式等。該結(jié)構(gòu)型式的風(fēng)能發(fā)電機(jī)發(fā)展起步較晚，尚未商業(yè)化； 而且風(fēng)能利用率低，功率比水平軸型的風(fēng)能發(fā)電機(jī)小。為提高風(fēng)能的利用率，近年來(lái)出現(xiàn)了一些設(shè)有多層風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)，如公開(kāi)號(hào)為CN101956670A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的“一種具有多層風(fēng)輪的風(fēng)力機(jī)”，公開(kāi)號(hào)為CN101737270A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的一種“特大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置”，公開(kāi)號(hào)為CN1016^550A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的一種“自適應(yīng)微動(dòng)風(fēng)擋垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，均為通過(guò)設(shè)置多層的風(fēng)輪機(jī)構(gòu)來(lái)提高風(fēng)能的利用率，特別是后兩個(gè)專(zhuān)利所公布的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置根據(jù)風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)葉來(lái)提高受風(fēng)面的推力，減小背風(fēng)面的阻力。但由于這兩種結(jié)構(gòu)中，雖然能形成不平衡力偶，但未能以受風(fēng)面法線(xiàn)與風(fēng)向平行、背風(fēng)面法線(xiàn)與風(fēng)向垂直方式(下稱(chēng)法線(xiàn)正交)自動(dòng)跟蹤風(fēng)向。因此，未能充分獲取風(fēng)力動(dòng)能，風(fēng)能的利用率仍然偏低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有對(duì)風(fēng)頁(yè)的控制精度高、可靠性高、風(fēng)能利用率高、且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性高、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是綜合現(xiàn)行的風(fēng)能利用技術(shù)裝備的優(yōu)點(diǎn)，以垂直軸型式風(fēng)力機(jī)械的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種具有新的理論、新結(jié)構(gòu)的風(fēng)能利用裝置。本發(fā)明是以數(shù)字技術(shù)控制旋轉(zhuǎn)門(mén)。根據(jù)風(fēng)向，實(shí)時(shí)控制旋轉(zhuǎn)門(mén)的風(fēng)頁(yè)，使旋轉(zhuǎn)門(mén)力臂兩側(cè)的風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)始終以正交方式自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，形成三個(gè)不平衡力偶。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是—種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝平臺(tái)、多層框架式塔架、與多層框架式塔架配裝的旋轉(zhuǎn)門(mén)、數(shù)控系統(tǒng)以及發(fā)配電系統(tǒng)，安裝平臺(tái)固裝在地面上，塔架固裝在安裝平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)門(mén)設(shè)置在塔架中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)包括多扇以塔架中的主軸為軸心等角度排列的風(fēng)門(mén)，每扇風(fēng)門(mén)由多具可轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)頁(yè)體組成，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是塔架頂部設(shè)有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，最高層主軸頂端同軸配裝有防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每具風(fēng)頁(yè)體均配裝有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)頁(yè)體可控同步偏轉(zhuǎn)，每具風(fēng)頁(yè)體的法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。所述的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括風(fēng)頁(yè)角度傳感器、減速器和印制繞組電機(jī)，風(fēng)頁(yè)角度傳感器、減速器和印制繞組電機(jī)同軸配裝在風(fēng)頁(yè)體下端面的中心處，風(fēng)頁(yè)角度傳感器、印制繞組電機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)連接。[0009]所述的防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括棘輪和棘爪，棘輪與主軸配裝，棘輪的周節(jié)為12度，棘爪為三件，棘輪的逆轉(zhuǎn)自由度不大于4度。風(fēng)頁(yè)體的上、下端設(shè)有軸套分別套入風(fēng)頁(yè)上軸承組件與風(fēng)頁(yè)下軸承組件中，風(fēng)頁(yè)體通過(guò)風(fēng)頁(yè)上軸承組件、風(fēng)頁(yè)下軸承組件與風(fēng)門(mén)框可轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成風(fēng)門(mén)；每具風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的風(fēng)頁(yè)角度傳感器上的軸與每具風(fēng)頁(yè)下軸承組件的軸鍵合；風(fēng)門(mén)框下邊框的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有內(nèi)承載滑車(chē)、外承載滑車(chē)。每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)由六具風(fēng)門(mén)分別安裝于主軸的六個(gè)平面上，六具風(fēng)門(mén)的風(fēng)門(mén)框與固定梁固定連接組成，旋轉(zhuǎn)門(mén)呈正六面體形。所述的塔架包括制動(dòng)器、短立柱、導(dǎo)軌、長(zhǎng)立柱、十字橫梁、主軸、主軸方位傳感器、 防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)、上軸承組件、槽形夾板、安裝板、上副軸、鉤頭鍵、下副軸和下軸承組件，制動(dòng)器固定在第一層十字橫梁下部的中心處，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿制動(dòng)與主軸連接的動(dòng)力軸，十字橫梁通過(guò)槽形夾板緊固，十字橫梁的四端與長(zhǎng)立柱的法蘭盤(pán)聯(lián)接，第一層十字橫梁與短立柱上端的法蘭盤(pán)及長(zhǎng)立柱下端的法蘭盤(pán)聯(lián)接，四件短立柱下端的法蘭盤(pán)與安裝平臺(tái)的調(diào)整法蘭盤(pán)通過(guò)螺栓聯(lián)接；安裝板設(shè)置在十字橫梁上部的中心處，下軸承組件設(shè)置在安裝板上部的中心處，上軸承組件設(shè)置在最高層，防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)置在最高層的上軸承組件上；主軸的上、下兩端通過(guò)鉤頭鍵與上副軸、下副軸鍵合；導(dǎo)軌設(shè)置在十字橫梁上部。所述的安裝平臺(tái)為蛛網(wǎng)式平臺(tái)，包括地梁、連接板、可調(diào)整樁腳、調(diào)整法蘭盤(pán)、緊定螺母、地腳螺釘和固定樁腳，可調(diào)整樁腳與多件地梁、連接板、固定樁腳之間通過(guò)螺栓聯(lián)接， 調(diào)整法蘭盤(pán)通過(guò)螺紋聯(lián)接可調(diào)整樁腳，調(diào)整法蘭盤(pán)與可調(diào)整樁腳通過(guò)調(diào)整螺套連接，固定樁腳通過(guò)地腳螺釘固定于地面或水泥地基上，安裝平臺(tái)與多層塔架之間設(shè)有斜拉錨。安裝平臺(tái)的平臺(tái)半徑大于塔架高度的1/2。所述的數(shù)控系統(tǒng)包括工業(yè)控制機(jī)及與之連接的發(fā)配電控制系統(tǒng)、傳感信號(hào)接收器、控制信號(hào)發(fā)射器，設(shè)有傳感信號(hào)發(fā)射器與風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接，設(shè)有控制信號(hào)接收器與風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，設(shè)有旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊與旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)控系統(tǒng)中的工業(yè)控制機(jī)通過(guò)群控接口與主控計(jì)算機(jī)連接，其中傳感信號(hào)接收器與傳感信號(hào)發(fā)射器為無(wú)線(xiàn)傳輸，控制信號(hào)發(fā)射器與控制信號(hào)接收器為無(wú)線(xiàn)傳輸，工業(yè)控制機(jī)與群控接口為光纖傳輸。本發(fā)明核心功能性部件是數(shù)字化控制風(fēng)頁(yè)體的旋轉(zhuǎn)門(mén)。該部件可根據(jù)風(fēng)向，運(yùn)用數(shù)控技術(shù)實(shí)時(shí)控制旋轉(zhuǎn)門(mén)的風(fēng)頁(yè)體，使風(fēng)門(mén)力臂兩側(cè)的風(fēng)頁(yè)體法線(xiàn)始終以正交方式自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，旋轉(zhuǎn)門(mén)形成三個(gè)不平衡力偶，充分利用風(fēng)力動(dòng)能，高效率地將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)或有益效果1、該裝置運(yùn)用動(dòng)能學(xué)原理，數(shù)控技術(shù)實(shí)時(shí)控制旋轉(zhuǎn)門(mén)的風(fēng)頁(yè)體，使風(fēng)門(mén)力臂兩側(cè)的風(fēng)頁(yè)體法線(xiàn)始終以正交方式自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，直接將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率明顯提高。2.風(fēng)力作用機(jī)理與水平軸槳葉型或垂直軸型風(fēng)能裝置不同，空氣紊流擾動(dòng)與風(fēng)切變等因素不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。而且，此運(yùn)動(dòng)機(jī)理不會(huì)象水平軸槳葉型裝置那樣產(chǎn)生空氣摩擦噪聲。3、切向作用力是定值，所以旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。4、該裝置構(gòu)建靈活，可根據(jù)風(fēng)場(chǎng)資源及用戶(hù)需求，選擇動(dòng)能部件數(shù)量構(gòu)成不同功率的離網(wǎng)單機(jī)，也可配置不同數(shù)量的單機(jī)組建上網(wǎng)電站。該裝置的運(yùn)動(dòng)部件邏輯動(dòng)作與系統(tǒng)偏航采用數(shù)字化控制，控制精度與可靠性高。并設(shè)計(jì)配置由計(jì)算機(jī)與光纖組成的群控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，特別適宜在電磁干擾強(qiáng)、地電復(fù)雜地區(qū)建設(shè)風(fēng)能電站。并可對(duì)電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化。5、整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊化、零部件加工簡(jiǎn)單，安裝均采取螺栓連接方式并設(shè)有水平及同心度調(diào)整機(jī)構(gòu)，維修調(diào)試簡(jiǎn)便并十分適宜野外施工。6、制造成本低，具有很好的性?xún)r(jià)比，易于推廣應(yīng)用。

圖1為實(shí)施例的整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中安裝平臺(tái)中的可調(diào)整樁腳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中安裝平臺(tái)中的固定樁腳的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例中塔架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中塔架頂部中心處的防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)與主軸的配裝示意圖；圖6為圖4中塔架的下軸承組件與主軸的配裝示意圖；圖7為塔架中的制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8中風(fēng)頁(yè)體與減速器的配裝示意圖；圖10為實(shí)施例中數(shù)控系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、發(fā)配電控制系統(tǒng)的連接方框圖；圖11為實(shí)施例中數(shù)控系統(tǒng)中內(nèi)含的軟件結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)門(mén)的工作原理圖；圖13為實(shí)施例中切向力表達(dá)式的函數(shù)圖象；圖14為實(shí)施例中離網(wǎng)式發(fā)配電控制系統(tǒng)原理圖；圖15為實(shí)施例中上網(wǎng)式發(fā)配電控制系統(tǒng)原理圖。圖中，1-1.斜拉錨1-2.動(dòng)力軸2-0.安裝平臺(tái)2_1.地梁2_2.連接板2_3.可調(diào)整樁腳2-4.調(diào)整螺套2-5.調(diào)整法蘭盤(pán)2-6.緊定螺母2-7.地腳螺釘2-8.固定樁腳3-0.塔架3-1.制動(dòng)器3-2.短立柱3-3.導(dǎo)軌3-4.長(zhǎng)立柱3-5.十字橫梁3-6.主軸3-7.主軸方位傳感器3-8.風(fēng)速風(fēng)向傳感器3-9.棘輪3-10.上軸承組件3-11.安裝板3-12.槽形夾板3-13.上副軸3-14.勾頭鍵3-15.下副軸3-16.下軸承組件3-17. 杠桿3-18.絲桿3-19.閘瓦4-0.旋轉(zhuǎn)門(mén)4-1.固定梁4-2.風(fēng)門(mén)框4-3.風(fēng)頁(yè)上軸承組件4-4.軸套4-5.風(fēng)頁(yè)體4-6.風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-7.風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-8.減速器4-9. 印制繞組電機(jī)4-10.內(nèi)承載滑車(chē)4-11.外承載滑車(chē)5-1.配電柜6-1.數(shù)控變速機(jī)6-2. 發(fā)電機(jī)6-3.測(cè)速電機(jī)。
具體實(shí)施方式
6[0040]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的闡述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例參照?qǐng)D1-圖10，一種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝平臺(tái)2-0、多層框架式塔架3-0、與多層框架式塔架配裝的旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0、數(shù)控系統(tǒng)以及發(fā)配電系統(tǒng)，安裝平臺(tái)2-0固裝在地面上，塔架3-0固裝在安裝平臺(tái)2-0上，旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0設(shè)置在塔架3-0中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0包括多扇以塔架3-0中的主軸3-6為軸心等角度排列的風(fēng)門(mén)，每扇風(fēng)門(mén)由多具可轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)頁(yè)體4-5組成，塔架3-0頂部設(shè)有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器3-8，最高層主軸3-6頂端同軸配裝有防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每具風(fēng)頁(yè)體4-5均配裝有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)頁(yè)體4-5可控同步偏轉(zhuǎn)，每具風(fēng)頁(yè)體4-5的法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、減速器4-8和印制繞組電機(jī)4_9，風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、減速器4-8和印制繞組電機(jī)4-9同軸配裝在風(fēng)頁(yè)體4-5下端面的中心處，風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、印制繞組電機(jī)4-9與數(shù)控系統(tǒng)連接。防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括棘輪3-9和棘爪，棘輪3-9與主軸3_6配裝，棘輪3_9的周節(jié)為12 度，棘爪為三件，棘輪3-9的逆轉(zhuǎn)自由度不大于4度。風(fēng)頁(yè)體4-5的上、下端設(shè)有軸套4-4分別套入風(fēng)頁(yè)上軸承組件4_3與風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6中，風(fēng)頁(yè)體4-5通過(guò)風(fēng)頁(yè)上軸承組件4-3、風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6與風(fēng)門(mén)框4_2可轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成風(fēng)門(mén)；每具風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的風(fēng)頁(yè)角度傳感器4 - 7上的軸與每具風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6的軸鍵合；風(fēng)門(mén)框4-2下邊框的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有內(nèi)承載滑車(chē)4-10、外承載滑車(chē) 4-11。每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0由六具風(fēng)門(mén)分別安裝于主軸3-6的六個(gè)平面上，六具風(fēng)門(mén)的風(fēng)門(mén)框4-2與固定梁4-1固定連接組成，旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0呈正六面體形。塔架3-0包括制動(dòng)器3-1、短立柱3-2、導(dǎo)軌3_3、長(zhǎng)立柱3_4、十字橫梁3_5、主軸 3-6、主軸方位傳感器3-7、防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)、上軸承組件3-10、槽形夾板3-12、安裝板3-11、 上副軸3-13、鉤頭鍵3-14、下副軸3-15和下軸承組件3_16，制動(dòng)器3_1固定在第一層十字橫梁3-5下部的中心處，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿3-19制動(dòng)與主軸3-6連接的動(dòng)力軸1-2 (即最下層的下副軸)，十字橫梁3-5通過(guò)槽形夾板3-12緊固，十字橫梁3-5的四端與長(zhǎng)立柱3-4的法蘭盤(pán)聯(lián)接，第一層十字橫梁3 - 5與短立柱3-2上端的法蘭盤(pán)及長(zhǎng)立柱3-4下端的法蘭盤(pán)聯(lián)接，四件短立柱3-2下端的法蘭盤(pán)與安裝平臺(tái)2-0的調(diào)整法蘭盤(pán)2-5通過(guò)螺栓聯(lián)接；安裝板3-11設(shè)置在十字橫梁3-5上部的中心處，下軸承組件3-16設(shè)置在安裝板3-11上部的中心處，上軸承組件3-10設(shè)置在最高層，防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)置在最高層的上軸承組件3-10 上；主軸3-6的上、下兩端通過(guò)鉤頭鍵3-14與上副軸3-13、下副軸3_15鍵合；導(dǎo)軌3_3設(shè)置在十字橫梁3-5上部。安裝平臺(tái)2-0為蛛網(wǎng)式平臺(tái)，包括地梁2-1、連接板2-2、可調(diào)整樁腳2_3、調(diào)整法蘭盤(pán)2-5、緊定螺母2-6、地腳螺釘2-7和固定樁腳2-8，可調(diào)整樁腳2_3與多件地梁2_1、連接板2-2、固定樁腳2-8之間通過(guò)螺栓聯(lián)接，調(diào)整法蘭盤(pán)2-5通過(guò)螺紋聯(lián)接可調(diào)整樁腳2-3， 調(diào)整法蘭盤(pán)2-5與可調(diào)整樁腳2-3通過(guò)調(diào)整螺套2-4連接調(diào)整垂直高度，固定樁腳2-8通過(guò)地腳螺釘2-7固定于地面或水泥地基上，安裝平臺(tái)2-0與多層塔架3-0之間設(shè)有斜拉錨 1-1。[0049]安裝平臺(tái)2-0的平臺(tái)半徑大于塔架3-0高度的1/2。地梁2_1、連接板2_2、固定樁腳2-8的零件數(shù)量根據(jù)平臺(tái)半徑?jīng)Q定。數(shù)控系統(tǒng)包括工業(yè)控制機(jī)及與之連接的發(fā)配電控制系統(tǒng)、傳感信號(hào)接收器、控制信號(hào)發(fā)射器，設(shè)有傳感信號(hào)發(fā)射器與風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接，設(shè)有控制信號(hào)接收器與風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，設(shè)有旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊與旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊連接。 數(shù)控系統(tǒng)中的工業(yè)控制機(jī)通過(guò)群控接口與主控計(jì)算機(jī)連接。其中傳感信號(hào)接收器與傳感信號(hào)發(fā)射器為無(wú)線(xiàn)傳輸，控制信號(hào)發(fā)射器與控制信號(hào)接收器為無(wú)線(xiàn)傳輸，工業(yè)控制機(jī)與群控接口為光纖傳輸。具體地，下面以三層塔架為例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的闡述一、整機(jī)結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D1，(1)、整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)由安裝平臺(tái)2-0、多層框架式塔架3-0和旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0構(gòu)成，安裝平臺(tái)2-0固裝在地面上，塔架3-0固裝在安裝平臺(tái)2-0上，旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0經(jīng)主軸3-6配裝設(shè)置在塔架3-0中，主軸3-6的下端的動(dòng)力軸1-2 (即最下層的下副軸)與發(fā)電機(jī)6-2通過(guò)數(shù)控變速機(jī)6-1連接，斜拉錨1-1斜拉于塔架3-0與安裝平臺(tái)2-0之間，兩端以螺栓聯(lián)接。(2)、旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0上的內(nèi)承載滑車(chē)4-10、外承載滑車(chē)4-11的滑輪分別置于安裝板 3-11、導(dǎo)軌3-3上。承載滑車(chē)的滑輪與安裝板、導(dǎo)軌的間距，安裝板與導(dǎo)軌的平面度和水平可通過(guò)安裝螺栓調(diào)整。(3)、單機(jī)旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0的配置數(shù)量以單機(jī)額定功率指標(biāo)確定。根據(jù)本設(shè)備塔架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度不能超過(guò)六具。二、安裝平臺(tái)參照?qǐng)D2-圖3，安裝平臺(tái)2-0由地梁2-1、連接板2-2、可調(diào)整樁腳2_3、調(diào)整法蘭盤(pán)2_5、緊定螺母
2-6、地腳螺釘2-7和固定樁腳2-8構(gòu)成蛛網(wǎng)式平臺(tái)。(1)、可調(diào)整樁腳2-3與多件地梁2-1、連接板2-2、固定樁腳2_8之間使用螺栓聯(lián)接。地梁2-1、連接板2-2、固定樁腳2-8的數(shù)量根據(jù)平臺(tái)半徑確定。 (2)、調(diào)整法蘭盤(pán)2-5通過(guò)螺紋聯(lián)接可調(diào)整樁腳2-3，可通過(guò)調(diào)整法蘭盤(pán)2_5的螺紋調(diào)整平臺(tái)的水平面。(3 )、地腳螺釘2-6將固定樁腳2-8固定于地面或水泥地基上。平臺(tái)半徑根據(jù)塔架高度確定，要求平臺(tái)半徑大于1/2塔架高度。三、多層框架式塔架參照?qǐng)D4-圖7，塔架3-0由制動(dòng)器3-1、短立柱3-2、導(dǎo)軌3_3、長(zhǎng)立柱3_4、十字橫梁3_5、主軸3_6、 主軸方位傳感器3-7、防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)、上軸承組件3-10、槽形夾板3-12、安裝板3-11、上副軸3-13、鉤頭鍵3-14、下副軸3-15、下軸承組件3_16構(gòu)成。(1)、制動(dòng)器3-1由螺栓固定在第一層十字橫梁3-5下部的中心處，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿
3-18使杠桿3-17擺動(dòng)，并由杠桿3-17帶動(dòng)閘瓦3_19制動(dòng)動(dòng)力軸1_2。(2)、十字橫梁3-5通過(guò)槽形夾板3-12緊固，十字橫梁3_5的四端與長(zhǎng)立柱3_4的法蘭盤(pán)聯(lián)接，第一層十字橫梁3-5與短立柱3-2上端的法蘭盤(pán)及長(zhǎng)立柱3-4下端的法蘭盤(pán)聯(lián)接，四件短立柱3-2下端的法蘭盤(pán)與安裝平臺(tái)2-0的調(diào)整法蘭盤(pán)2-5通過(guò)螺栓聯(lián)接。(3)、安裝板3-11安裝在十字橫梁3-5上部的中心處，下軸承組件3_16安裝在安裝板3-11上部的中心處，并使用螺栓固定聯(lián)接，最高層安裝上軸承組件3-10，安裝方法相同。(4)、主軸3-6的兩端通過(guò)鉤頭鍵3-14與上副軸3_13、下副軸3_15鍵合，主軸方位傳感器3-7置于最上層主軸3-6頂端并同軸聯(lián)接。(5)、防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)安裝在最高層上軸承組件3-10上，防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括棘輪3-9 和棘爪，棘輪3-9與主軸3-6配裝，棘輪3-9的周節(jié)為12度，棘爪為三件，棘輪3_9的逆轉(zhuǎn)自由度不大于4度。(6)、導(dǎo)軌3-3是由四件弧形鋼板拼接，并使用螺栓固定在十字橫梁3-5的上部。風(fēng)速風(fēng)向傳感器3-8設(shè)置在塔架3-0頂部的中心處。四、旋轉(zhuǎn)門(mén)參照?qǐng)D8-圖9，旋轉(zhuǎn)門(mén)4-0由固定梁4-1、風(fēng)門(mén)框4-2、風(fēng)頁(yè)上軸承組件4-3、軸套4-4、風(fēng)頁(yè)體 4-5、風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6、風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、減速器4-8、印制繞組電機(jī)4-9、內(nèi)承載滑車(chē) 4-10、外承載滑車(chē)4-11構(gòu)成。(1)、每具風(fēng)門(mén)框4-2上、下邊框內(nèi)側(cè)均布同軸線(xiàn)安裝六具風(fēng)頁(yè)上軸承組件4-3與風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6。(2)、每具風(fēng)頁(yè)體4-5上、下梁外側(cè)中軸線(xiàn)上分別安裝軸套4-4組成風(fēng)頁(yè)整件。(3)、將風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、減速器4-8、印制繞組電機(jī)4_9同軸裝配為風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(4)、將六具風(fēng)頁(yè)整件上的軸套4-4分別套入風(fēng)頁(yè)上軸承組件4-3與風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6 ；將六具風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7上的軸與六具風(fēng)頁(yè)下軸承組件4-6 的軸鍵合；將內(nèi)承載滑車(chē)4-10、外承載滑車(chē)4-11分別安裝于風(fēng)門(mén)框4-2下邊框的內(nèi)、外側(cè)， 如此構(gòu)成一具風(fēng)門(mén)整件。(5)、將六具風(fēng)門(mén)整件使用螺栓分別安裝于主軸3-6的六個(gè)平面上；并將十二件固定梁4-1組成兩個(gè)六邊形對(duì)稱(chēng)安裝于風(fēng)門(mén)整件的風(fēng)門(mén)框4-2的上、下部，如此構(gòu)成一具旋轉(zhuǎn)門(mén) 4-0。數(shù)控系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、發(fā)配電控制系統(tǒng)的連接如圖10所示數(shù)控系統(tǒng)包括工業(yè)控制機(jī)及與之連接的發(fā)配電控制系統(tǒng)、傳感信號(hào)接收器、控制信號(hào)發(fā)射器，設(shè)有傳感信號(hào)發(fā)射器與風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接，設(shè)有控制信號(hào)接收器與風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，設(shè)有旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊與旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊連接。數(shù)控系統(tǒng)中的工業(yè)控制機(jī)通過(guò)群控接口與主控計(jì)算機(jī)連接。其中傳感信號(hào)接收器與傳感信號(hào)發(fā)射器為無(wú)線(xiàn)傳輸，控制信號(hào)發(fā)射器與控制信號(hào)接收器為無(wú)線(xiàn)傳輸，工業(yè)控制機(jī)與群控接口為光纖傳輸。[0084]1、旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)行控制的硬件旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)行控制的硬件包括工業(yè)控制機(jī)、風(fēng)速風(fēng)向傳感器3-8、風(fēng)頁(yè)角度傳感器 4-7、主軸方位傳感器3-7、印制繞組電機(jī)4-9、控制信號(hào)接收器與控制信號(hào)發(fā)射器。風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的風(fēng)頁(yè)角度傳感器4-7、印制繞組電機(jī)4-9與旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊連接。數(shù)控系統(tǒng)中內(nèi)含的軟件結(jié)構(gòu)如圖11所示該軟件結(jié)構(gòu)包括主模塊、風(fēng)頁(yè)故障檢測(cè)模塊、風(fēng)頁(yè)方位傳感模塊、主軸方位傳感模塊、風(fēng)速傳感模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、風(fēng)頁(yè)偏航程序模塊、風(fēng)頁(yè)清零程序模塊、風(fēng)頁(yè)減荷程序模塊、風(fēng)頁(yè)加速偏轉(zhuǎn)程序模塊、起始形態(tài)調(diào)整模塊、停機(jī)控制模塊，還包括延時(shí)模塊、風(fēng)向傳感模塊，以及風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制程序模塊與驅(qū)動(dòng)模塊。2、旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)行控制軟件a、基準(zhǔn)方位調(diào)整程序?yàn)橄到y(tǒng)提供基準(zhǔn)方位(即系統(tǒng)0度)。為避免因瞬時(shí)風(fēng)向不穩(wěn)定引起旋轉(zhuǎn)門(mén)運(yùn)行抖動(dòng)，該程序插入延時(shí)子程序。b、風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)角度控制程序(1)旋轉(zhuǎn)門(mén)在自動(dòng)控制偏航過(guò)程中，根據(jù)主軸方位傳感器信號(hào)控制風(fēng)頁(yè)的偏轉(zhuǎn)角度；(2)報(bào)警程序風(fēng)頁(yè)運(yùn)行發(fā)生停止偏轉(zhuǎn)或邏輯混亂故障時(shí)， 系統(tǒng)報(bào)警并啟動(dòng)停機(jī)緩沖程序；(3)減荷程序；當(dāng)風(fēng)速大于額定工作風(fēng)速時(shí)，工業(yè)控制機(jī)啟動(dòng)減荷程序，改變風(fēng)頁(yè)偏航控制角度，減小風(fēng)頁(yè)的風(fēng)力載荷，避免強(qiáng)風(fēng)對(duì)裝備的損毀；(4) 如果旋轉(zhuǎn)門(mén)需停止運(yùn)行，為防止慣性沖擊，應(yīng)先啟動(dòng)停機(jī)緩沖程序，后執(zhí)行手動(dòng)停機(jī)；(5) 由于風(fēng)門(mén)由I象限向Π象限或由Π象限向IV象限過(guò)過(guò)渡時(shí)，風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)與風(fēng)向的夾角應(yīng)相應(yīng)迅速變更，故設(shè)風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)加速程序。C、風(fēng)頁(yè)清零程序由于采用精度較低的印制繞組電機(jī)作為風(fēng)頁(yè)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件， 故設(shè)清零程序。每具風(fēng)門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)2 π度即執(zhí)行風(fēng)頁(yè)清零程序，對(duì)風(fēng)頁(yè)驅(qū)動(dòng)歸位，以消除風(fēng)頁(yè)的偏轉(zhuǎn)積累誤差?？刂菩盘?hào)采取射頻無(wú)線(xiàn)傳輸方式。3、旋轉(zhuǎn)門(mén)的工作原理與技術(shù)參數(shù)(1)、旋轉(zhuǎn)門(mén)的工作原理如圖12所示本設(shè)備是多個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)串連組合。每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)由主軸及呈η/3夾角的六具風(fēng)門(mén)組成。每具風(fēng)門(mén)攜帶六具備有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)并受控同步偏轉(zhuǎn)的風(fēng)頁(yè)。旋轉(zhuǎn)門(mén)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由軟件程序控制。設(shè)定旋轉(zhuǎn)門(mén)與風(fēng)頁(yè)旋向?yàn)楦┮暦较虻哪鏁r(shí)針旋向。風(fēng)向Φ d以地理坐標(biāo)系D正東方向?yàn)?°。系統(tǒng)坐標(biāo)系(軟件程序的基準(zhǔn)方位坐標(biāo))T以風(fēng)向?yàn)?°。ΦΧ為風(fēng)門(mén)臂與風(fēng)向的夾角，φγ為風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)與風(fēng)向的夾角。當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，軟件程序根據(jù)風(fēng)向傳感信號(hào)建立系統(tǒng)坐標(biāo)系T，為系統(tǒng)軟件運(yùn)行建立基準(zhǔn)方位坐標(biāo)。同時(shí)調(diào)整風(fēng)頁(yè)的起始工作角度，形成兩臂風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)正交狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)門(mén)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)角度控制程序根據(jù)主軸角度傳感器的旋轉(zhuǎn)變量同步偏轉(zhuǎn)風(fēng)頁(yè)，保持風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。當(dāng)風(fēng)門(mén)一臂轉(zhuǎn)動(dòng)到系統(tǒng)坐標(biāo)Φχ=0 — a，對(duì)稱(chēng)的另一臂轉(zhuǎn)動(dòng)到ΦΧ = π - B時(shí)，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)加速程序加快風(fēng)頁(yè)的偏轉(zhuǎn)速度，在a與B角度內(nèi)，將一臂原法線(xiàn)與風(fēng)向平行的風(fēng)頁(yè)轉(zhuǎn)變成與風(fēng)向垂直；另一臂的風(fēng)頁(yè)轉(zhuǎn)變成與風(fēng)向與風(fēng)向平行狀態(tài)。繼續(xù)保持風(fēng)頁(yè)法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。a 與B為風(fēng)頁(yè)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換的過(guò)渡角，其值為π/10。(2)、工作原理及主要技術(shù)參數(shù)
10[0098]為使分析計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單明了，作如下簡(jiǎn)化a、不考慮空氣的粘性，忽略雷諾系數(shù)；b、風(fēng)門(mén)視為面密度均勻的薄板；C、風(fēng)頁(yè)在1、1\’象限時(shí)，風(fēng)壓密度均勻；在Π.Π:象限時(shí)，風(fēng)壓密度為0 ；d、風(fēng)阻系數(shù)為1 ；e、不計(jì)運(yùn)動(dòng)的摩擦負(fù)功。功率1、作用于風(fēng)門(mén)的風(fēng)力(風(fēng)頁(yè)在Z , IY象限時(shí))根據(jù)伯努力方程，風(fēng)壓密度為F m = 1 / 2 ‘ Cr ‘ P ‘ V2· 9. 8 = 0. 6125*V2(N) (式 1一1)Cr (風(fēng)阻系數(shù))=1ρ (空氣密度)=0. 125Kg/m3V (風(fēng)速)=m/t每具風(fēng)門(mén)的風(fēng)壓Fmax=Fm · S風(fēng)門(mén)面積S=H (風(fēng)門(mén)高度)· R (風(fēng)門(mén)半徑) (式 1 一 2)；2、風(fēng)門(mén)的切向力(風(fēng)門(mén)在:，IY象限時(shí))圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，風(fēng)門(mén)在、IV象限始終保持三具風(fēng)門(mén)的法線(xiàn)與風(fēng)向平行，受到風(fēng)力的推動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)，此推動(dòng)力在質(zhì)點(diǎn)上分解為切向力與徑向力。其中切向力圓周運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力。每具風(fēng)門(mén)切向力的函數(shù)表達(dá)式Fa= Fmax · Sin(cot 十 Φα) Φβ=0Fb= Fmax · Sin(cot + Ob) Ob= π /3Fb= Fmax.Sin(cot + Oc)Φ c = 2 π / 3 (式 1 — 3)表達(dá)式的函數(shù)圖象如圖13所示切向力函數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式Fa= 2Fmax/ji-4 Fmax/π [1/3 · Cos (ω t+Φα) + 1/15 · Cos O ω t+Φα)+ 1/35 ‘ Cos (3 ω t+ Φ a) + ‘ ‘ ·1/(4η2-1)·0θ8(ηω +ΦΒ)] (式 1 一 4)Fb= 2Fmax/ji-4 Fmax/π [1/3 · Cos (ω t+Ob) + 1/15 · Cos (2 ω t+。b)+ 1/35 ‘ Cos (3 ω t+ Φ b) +l/UnLD.Cosbcot+Ob)] (式 1 — 5)Fc= 2Fmax/ π -4 Fmax/π [1/3 · Cos (ω t+Φ c) + 1/15 · Cos (2 ω t+Φ c)+ 1/35 ‘ Cos (3 ω t+ Φ c) + ‘ ‘ ·1/(4η2-1)·0θ8(ηω +Φο)] (式 1 — 6)[0127] 由以上級(jí)數(shù)展開(kāi)式可知切向力可分解為諧波分量與非諧波分量。由于諧波分量中的函數(shù)正交性和集風(fēng)組件慣量的作用，諧波分量在風(fēng)門(mén)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不起作用。圓周運(yùn)動(dòng)的作用力是三具風(fēng)門(mén)切向力的非諧波分量之和。而且，切向力的非諧波分量在風(fēng)力、 風(fēng)向不變的情況下是定值，所以風(fēng)門(mén)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
0128]風(fēng)門(mén)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的作用力
0129]FcWWn (式 1 — 7)；
0130]3、旋轉(zhuǎn)門(mén)的速轉(zhuǎn)
0131]用上述分析計(jì)算方法，可以得到
0132]旋轉(zhuǎn)門(mén)圓周運(yùn)動(dòng)軌跡邊沿的線(xiàn)速度；
0133]VrfV/Ji (式 1 — 8)
0134]旋轉(zhuǎn)門(mén)圓周運(yùn)動(dòng)角速度
0135]ω = WIWji R Φ游丨、1 )(式 1 — 9)
0136]尖速比λ = Vx/V = 2/ ji 式 1 - 10)
0137]由于風(fēng)壓密度分布均勻，故將Fd作用點(diǎn)Ro視為R/2處，故風(fēng)門(mén)旋轉(zhuǎn)半徑為
0138]Ro=Rs/2。其線(xiàn)速度
0139]Vxo = Ro · ωV / Ji 式 1 一 11)；
0140]4、功率
0141]Wd= Fd ‘ Vxo = O. 373 ‘ V3· S ‘ 10 ^3(Kw) 式 1 一 12)
0142]W為單具旋轉(zhuǎn)門(mén)的功率，整機(jī)功率為
0143]W = η · Wdn (單機(jī) 風(fēng)門(mén) 的串 連數(shù) 量) 式 1 一 13)；
0144](二)起動(dòng)風(fēng)速
0145]從該設(shè)備的結(jié)構(gòu)來(lái)看，起動(dòng)風(fēng)速主要取決于整機(jī)的摩擦力矩與負(fù)載的啟動(dòng)力矩。 旦傳動(dòng)均為滾動(dòng)摩擦，其力矩可忽略。影響啟動(dòng)風(fēng)速的主要因素是負(fù)載的起動(dòng)力矩。故
0146]Gmax=Ro · η · Fd
0147]Vmin= ( Gmax· 3 /1.84·η ‘ H ) 1/2 / R ( m ) 式 1 一 14)
0148]Vmin (起動(dòng)風(fēng)速)Gmax (負(fù)載的起動(dòng)力矩單位N · m)；
0149](三)最大工作風(fēng)速
0150]影響最大工作風(fēng)速的因素是設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)的最大工作風(fēng)速為
0151]V m a χ = 2 Om / t 式 1 一 15)；
0152](四)風(fēng)能利用系數(shù)
0153]目前對(duì)此種結(jié)構(gòu)的風(fēng)能裝備的風(fēng)能利用系數(shù)尚無(wú)定義?，F(xiàn)采用水平軸槳葉式的風(fēng)能利用系數(shù)的定義計(jì)算此種結(jié)構(gòu)的風(fēng)能利用系數(shù)，僅以定性分析。 C^ffd (單具旋轉(zhuǎn)門(mén)的輸出功率)/ Wmax (作用于單具旋轉(zhuǎn)門(mén)風(fēng)能功率)^ 0. 6。[0155]二、發(fā)配電系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)與工作原理發(fā)配電控制系統(tǒng)為離網(wǎng)式和上網(wǎng)式。1、離網(wǎng)式如圖14所示，離網(wǎng)式發(fā)配電控制系統(tǒng)包括數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)、數(shù)控變速機(jī)6-1、發(fā)電機(jī)6-2、蓄電池、逆變器和配電柜5-1，數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)包括與工業(yè)控制機(jī)連接的調(diào)速機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)速電機(jī)6-3，數(shù)控變速機(jī)6-1、發(fā)電機(jī)6-2、蓄電池、逆變器和配電柜5-1順序連接，數(shù)控變速機(jī) 6-1與調(diào)速機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，測(cè)速電機(jī)6-3與數(shù)控變速機(jī)6-1連接。發(fā)電機(jī)6-2為直流發(fā)電機(jī)。數(shù)控變速機(jī)6-1與動(dòng)力軸1-2連接。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)測(cè)速電機(jī)6-3的轉(zhuǎn)速變量值，控制數(shù)控變速機(jī)6-1的變速比，使轉(zhuǎn)速基本達(dá)到直流發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。直流發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電，經(jīng)逆變器逆變?yōu)榻涣麟娭僚潆姽?-1。2、上網(wǎng)式如圖15所示，上網(wǎng)式發(fā)配電控制系統(tǒng)包括數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)、數(shù)控變速機(jī)6-1、發(fā)電機(jī)6-2、調(diào)速電機(jī)、測(cè)頻模塊和配電柜5-1，數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)包括與工業(yè)控制機(jī)連接的調(diào)速機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、 測(cè)速電機(jī)6-3，數(shù)控變速機(jī)6-1、發(fā)電機(jī)6-2、調(diào)速電機(jī)與測(cè)頻模塊順序連接，測(cè)速電機(jī)6-3與數(shù)控變速機(jī)6-1連接，測(cè)頻模塊與工業(yè)控制機(jī)連接，發(fā)電機(jī)6-2與配電柜5-1連接。發(fā)電機(jī) 6-2為同步交流發(fā)電機(jī)。數(shù)控變速機(jī)6-1與動(dòng)力軸1-2連接。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)測(cè)速電機(jī)6-3的轉(zhuǎn)速變量值，控制數(shù)控變速機(jī)6-1的變速比，使轉(zhuǎn)速達(dá)到同步交流發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。如同步交流發(fā)電機(jī)的輸出頻率未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，數(shù)控調(diào)速系統(tǒng)則對(duì)測(cè)頻模塊測(cè)量數(shù)值進(jìn)行處理后，啟動(dòng)調(diào)速電機(jī)對(duì)同步交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行再調(diào)整，使輸出頻率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值。三.單機(jī)制造成本的估算以額定功率500KW單機(jī)為例概算制造、安裝費(fèi)用成本如表一。表一制造成本概算表
權(quán)利要求1.一種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝平臺(tái)、多層框架式塔架、與多層框架式塔架配裝的旋轉(zhuǎn)門(mén)、數(shù)控系統(tǒng)以及發(fā)配電系統(tǒng)，安裝平臺(tái)固裝在地面上，塔架固裝在安裝平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)門(mén)設(shè)置在塔架中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)包括多扇以塔架中的主軸為軸心等角度排列的風(fēng)門(mén)，每扇風(fēng)門(mén)由多具可轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)頁(yè)體組成，其特征在于塔架頂部設(shè)有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，最高層主軸頂端同軸配裝有防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每具風(fēng)頁(yè)體均配裝有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)頁(yè)體可控同步偏轉(zhuǎn)，每具風(fēng)頁(yè)體的法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括風(fēng)頁(yè)角度傳感器、減速器和印制繞組電機(jī)，風(fēng)頁(yè)角度傳感器、減速器和印制繞組電機(jī)同軸配裝在風(fēng)頁(yè)體下端面的中心處，風(fēng)頁(yè)角度傳感器、印制繞組電機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括棘輪和棘爪，棘輪與主軸配裝，棘輪的周節(jié)為12度，棘爪為三件，棘輪的逆轉(zhuǎn)自由度不大于4度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于風(fēng)頁(yè)體的上、下端設(shè)有軸套分別套入風(fēng)頁(yè)上軸承組件與風(fēng)頁(yè)下軸承組件中，風(fēng)頁(yè)體通過(guò)風(fēng)頁(yè)上軸承組件、風(fēng)頁(yè)下軸承組件與風(fēng)門(mén)框可轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成風(fēng)門(mén)；每具風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的風(fēng)頁(yè)角度傳感器上的軸與每具風(fēng)頁(yè)下軸承組件的軸鍵合；風(fēng)門(mén)框下邊框的內(nèi)、外側(cè)分別設(shè)有內(nèi)承載滑車(chē)、外承載滑車(chē)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)由六具風(fēng)門(mén)分別安裝于主軸的六個(gè)平面上，六具風(fēng)門(mén)的風(fēng)門(mén)框與固定梁固定連接組成，旋轉(zhuǎn)門(mén)呈正六面體形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的塔架包括制動(dòng)器、短立柱、 導(dǎo)軌、長(zhǎng)立柱、十字橫梁、主軸、主軸方位傳感器、防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)、上軸承組件、槽形夾板、 安裝板、上副軸、鉤頭鍵、下副軸和下軸承組件，制動(dòng)器固定在第一層十字橫梁下部的中心處，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿制動(dòng)與主軸連接的動(dòng)力軸，十字橫梁通過(guò)槽形夾板緊固，十字橫梁的四端與長(zhǎng)立柱的法蘭盤(pán)聯(lián)接，第一層十字橫梁與短立柱上端的法蘭盤(pán)及長(zhǎng)立柱下端的法蘭盤(pán)聯(lián)接，四件短立柱下端的法蘭盤(pán)與安裝平臺(tái)的調(diào)整法蘭盤(pán)通過(guò)螺栓聯(lián)接；安裝板設(shè)置在十字橫梁上部的中心處，下軸承組件設(shè)置在安裝板上部的中心處，上軸承組件設(shè)置在最高層，防逆轉(zhuǎn)棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)置在最高層的上軸承組件上；主軸的上、下兩端通過(guò)鉤頭鍵與上副軸、下副軸鍵合；導(dǎo)軌設(shè)置在十字橫梁上部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的安裝平臺(tái)為蛛網(wǎng)式平臺(tái)，包括地梁、連接板、可調(diào)整樁腳、調(diào)整法蘭盤(pán)、緊定螺母、地腳螺釘和固定樁腳，可調(diào)整樁腳與多件地梁、連接板、固定樁腳之間通過(guò)螺栓聯(lián)接，調(diào)整法蘭盤(pán)通過(guò)螺紋聯(lián)接可調(diào)整樁腳，調(diào)整法蘭盤(pán)與可調(diào)整樁腳通過(guò)調(diào)整螺套連接，固定樁腳通過(guò)地腳螺釘固定于地面或水泥地基上，安裝平臺(tái)與多層塔架之間設(shè)有斜拉錨。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于安裝平臺(tái)的平臺(tái)半徑大于塔架高度的1/2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的數(shù)控系統(tǒng)包括工業(yè)控制機(jī)及與之連接的發(fā)配電控制系統(tǒng)、傳感信號(hào)接收器、控制信號(hào)發(fā)射器，設(shè)有傳感信號(hào)發(fā)射器與風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)向信號(hào)處理模塊、風(fēng)速信號(hào)處理模塊與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接，設(shè)有控制信號(hào)接收器與風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，設(shè)有旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊與旋轉(zhuǎn)門(mén)狀態(tài)信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)角度清零處理模塊、風(fēng)頁(yè)故障信號(hào)處理模塊、風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)控制信號(hào)處理模塊、旋轉(zhuǎn)門(mén)制動(dòng)信號(hào)處理模塊連接，風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)門(mén)驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)模塊連接，數(shù)控系統(tǒng)中的工業(yè)控制機(jī)通過(guò)群控接口與主控計(jì)算機(jī)連接，其中傳感信號(hào)接收器與傳感信號(hào)發(fā)射器為無(wú)線(xiàn)傳輸，控制信號(hào)發(fā)射器與控制信號(hào)接收器為無(wú)線(xiàn)傳輸，工業(yè)控制機(jī)與群控接口為光纖傳輸。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種垂直軸阻力型旋轉(zhuǎn)門(mén)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括安裝平臺(tái)、多層框架式塔架、與多層框架式塔架配裝的旋轉(zhuǎn)門(mén)、數(shù)控系統(tǒng)以及發(fā)配電系統(tǒng)，安裝平臺(tái)固裝在地面上，塔架固裝在安裝平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)門(mén)設(shè)置在塔架中，每個(gè)旋轉(zhuǎn)門(mén)包括多扇以塔架中的主軸為軸心等角度排列的風(fēng)門(mén)，每扇風(fēng)門(mén)由多具可轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)頁(yè)體組成，其特征在于塔架頂部設(shè)有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，最高層主軸頂端同軸配裝有防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，每具風(fēng)頁(yè)體均配裝有與數(shù)控系統(tǒng)連接的風(fēng)頁(yè)偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，風(fēng)頁(yè)體可控同步偏轉(zhuǎn)，每具風(fēng)頁(yè)體的法線(xiàn)始終以正交方式跟蹤風(fēng)向。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有對(duì)風(fēng)頁(yè)的控制精度高、可靠性高、風(fēng)能利用率高、且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D11/00GK202203050SQ20112028011
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者于常麟 申請(qǐng)人:張黎明