專利名稱：一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是世界獲取能源最重要的方式之一。隨著地球的資源枯竭，人們獲取能源的成本也越來(lái)越高。但是，風(fēng)是太陽(yáng)照射地球使空氣流動(dòng)自然產(chǎn)生的產(chǎn)物，風(fēng)能嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是太陽(yáng)能的一種產(chǎn)物。風(fēng)能安全，清潔，資源豐富，取之不竭。最重要的是風(fēng)能是一種永久性的大量存在的本地資源，可以為我們提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的能源供應(yīng)，它沒(méi)有原料風(fēng)險(xiǎn)，更沒(méi)有燃料價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)產(chǎn)生碳排量。盡管風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)很多，但是，由于發(fā)電設(shè)備的局限， 使得風(fēng)力發(fā)電不能得到有、廣泛的應(yīng)用，尤其是由于發(fā)電系統(tǒng)的種種缺陷造成的發(fā)電效率不高，而設(shè)備成本投資大。目前，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備只要存在的問(wèn)題如下1、傳統(tǒng)的單渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)為了吸收較大的風(fēng)能，一般都是依靠加大掃風(fēng)面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致某些基礎(chǔ)部件與輔助設(shè)施的配置成本(如地基、塔身、偏航系統(tǒng)、平臺(tái)、 機(jī)艙等)增加。2、傳統(tǒng)的葉片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速恒定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其只能保證風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率在某個(gè)風(fēng)速下，葉尖速比最優(yōu)，達(dá)到最高的風(fēng)能捕捉效率。另外，對(duì)現(xiàn)有的某些專利所述的同樣采用液壓泵來(lái)轉(zhuǎn)換風(fēng)能，并通過(guò)液力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通過(guò)采用變量泵來(lái)控制輸出流量，或者在液力輸送的管道中設(shè)置各種各樣的液壓功能元件來(lái)控制傳輸流體的壓力與流速來(lái)滿足最佳葉尖速比的要求，這樣雖然勉強(qiáng)滿足了葉尖速比的要求，但是也使得能量在傳遞的過(guò)程中，沿程壓力損失增加，能耗增加，發(fā)電量較少。3、大自然的風(fēng)速大小隨時(shí)變化，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在其整個(gè)能量的傳輸與轉(zhuǎn)換鏈上，每個(gè)功能組件都需要按最高要求的參數(shù)來(lái)配置才能滿足其使用安全性要求，但在大部分的低風(fēng)速時(shí)間里，只能小負(fù)荷出力，存在極大的裝機(jī)資源浪費(fèi)，即年發(fā)電利用小時(shí)數(shù) (折算到滿負(fù)荷裝機(jī)容量)特別低，只能達(dá)到一般水電站發(fā)電機(jī)組的40%左右。4、傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其傳動(dòng)鏈短，且剛性足，當(dāng)風(fēng)速突變時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)械零件造成意外的沖擊損傷，零件提早出現(xiàn)的疲勞損壞，大大降低系統(tǒng)的整體使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用前后兩臺(tái)轉(zhuǎn)向相反的風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)采集低密度的風(fēng)能，有利于提高風(fēng)能的利用率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括立于地面的圓筒式或銜架式塔身，其特征在于所述塔身的頂端設(shè)置有一個(gè)可繞塔身回轉(zhuǎn)中心偏航旋轉(zhuǎn)的安裝平臺(tái)，所述安裝平臺(tái)上側(cè)面背靠背地安裝有兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵，兩水泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的末端處各安裝有一臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)，所述兩臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，兩水泵的高壓出水管路經(jīng)設(shè)置在塔身轉(zhuǎn)中心處的高壓輸水管道通往地面，并與水輪機(jī)的噴嘴固定連接，所述噴嘴噴射出來(lái)的水流用于驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。[0009]上述水泵為低轉(zhuǎn)速柱塞泵，該低轉(zhuǎn)速柱塞泵包括傾斜設(shè)置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸、安裝在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的凸輪以及若干個(gè)沿驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的軸向和徑向均勻布置的柱塞，所述柱塞由凸輪驅(qū)動(dòng)，使其能夠在各自的缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所述缸體上安裝有低壓進(jìn)水單向閥和高壓出水單向閥。上述水泵為定量泵，所述噴嘴為定量噴嘴，所述安裝平臺(tái)為受控偏航旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。上述兩臺(tái)低轉(zhuǎn)速柱塞泵上的所有缸體上的高壓出水口通過(guò)一定層級(jí)的匯流，最終匯流在一個(gè)匯流總管中，所述浮動(dòng)連接套包括可以作相對(duì)360度轉(zhuǎn)動(dòng)的外套與內(nèi)套，內(nèi)、外套之間設(shè)置有密封圈，內(nèi)、外套配合形成了浮動(dòng)的中空管道，所述的匯流總管與可旋轉(zhuǎn)的浮動(dòng)連接套的內(nèi)套固定連接，所述浮動(dòng)連接套的外套固定在高壓輸水管道的上端部，所述高壓輸水管道設(shè)置在塔身內(nèi)，直通到地面。上述高壓輸水管道上不設(shè)置壓力控制與流速控制元件，所述水輪機(jī)的出水口經(jīng)低壓回流管路逐級(jí)連接至安裝平臺(tái)上的柱塞泵的低壓進(jìn)水口。如果水輪機(jī)的出水口為敞開(kāi)式，即與大氣相通，所述低壓回流管路設(shè)置有吸程輔助回流泵。這里要聲明的是，整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)介質(zhì)不局限于是水，也可以是其他形式的液態(tài)流體，例如液壓油。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)1、由于兩個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)上的葉片攻角相反，則上風(fēng)向風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)下風(fēng)向渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于起到了導(dǎo)葉的作用，S卩風(fēng)從上風(fēng)向渦輪機(jī)流出后，產(chǎn)生反向螺旋運(yùn)動(dòng)，其速度有所下降(風(fēng)力基本理論——渦流理論)，但這種螺旋作用卻提高了下風(fēng)向渦輪機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，也可以說(shuō)在掃風(fēng)面積不變的情況下，兩臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)的配合可以接近風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率的極限。這相對(duì)于為了吸收相同風(fēng)能功率而一味依靠加大掃風(fēng)面積的傳統(tǒng)的單渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)(實(shí)際風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率只能達(dá)到30%左右)來(lái)說(shuō)，本專利可以大幅度降低某些基礎(chǔ)部件與輔助設(shè)施的配置成本(如地基、塔身、偏航系統(tǒng)、平臺(tái)、機(jī)艙等)。2、因采用定量柱塞泵與定噴嘴的水輪機(jī)，且在整個(gè)輸水管道系統(tǒng)內(nèi)，不裝設(shè)壓力控制與流速控制元件，確保從低壓進(jìn)水管的吸水口到水輪機(jī)的高壓噴嘴出水口之間的整個(gè)水力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的局部阻力系數(shù)之和與沿程阻力系數(shù)之和是恒定的，從而得到，水輪機(jī)噴嘴的出水射流速度與柱塞泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速之比恒定，也與風(fēng)速之比恒定；作用在葉片上的風(fēng)壓與管道內(nèi)的水壓之比恒定；透過(guò)風(fēng)力渦輪葉片掃風(fēng)面內(nèi)的風(fēng)能與水輪機(jī)噴嘴射出的水能之比恒定；二組對(duì)應(yīng)的物理特性之間只是介質(zhì)的密度不同而已。也就是說(shuō)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速有多快，風(fēng)力渦輪機(jī)就跟著轉(zhuǎn)多快，是無(wú)需干預(yù)自適應(yīng)的，這也意味著風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的葉尖速比，對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)速是恒定的；即風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片對(duì)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)速都可以達(dá)到最高值。從風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)能的輸入到水輪機(jī)的噴嘴的水能輸出的整個(gè)系統(tǒng)，其總效率是恒定的，即葉片風(fēng)能捕捉效率、低速柱塞泵的機(jī)械效率、水力傳動(dòng)效率三者恒定?？傂什浑S風(fēng)速改變而改變。這與傳統(tǒng)的葉片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速恒定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其只能保證風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率在某個(gè)風(fēng)速下，葉尖速比最優(yōu)，達(dá)到最高的風(fēng)能捕捉效率，本專利具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)現(xiàn)有某些專利所述的同樣采用液壓泵來(lái)轉(zhuǎn)換風(fēng)能，并通過(guò)液力傳動(dòng)的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通過(guò)采用變量泵來(lái)控制輸出流量，或者在液力輸送的管道中設(shè)置各種各樣的液壓功能元件來(lái)控制傳輸流體的壓力與流速來(lái)滿足最佳葉尖速比的要求來(lái)說(shuō)，本專利具有簡(jiǎn)單與完全自適應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。3、大自然的風(fēng)速大小隨時(shí)變化，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在其整個(gè)能量的傳輸與轉(zhuǎn)換鏈上，每個(gè)功能組件都需要按最高要求的參數(shù)來(lái)配置才能滿足其使用安全性要求，但在大部分的低風(fēng)速時(shí)間里，只能小負(fù)荷出力，存在極大的裝機(jī)資源浪費(fèi)，即年發(fā)電利用小時(shí)數(shù) (折算到滿負(fù)荷裝機(jī)容量)特別低，只能達(dá)到一般水電站發(fā)電機(jī)組的40%左右。本專利所述的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，將多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)輸出的高壓水集中來(lái)發(fā)電，水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)需按并入的風(fēng)力渦輪機(jī)的額定出力功率的算術(shù)和來(lái)配置水輪機(jī)組的總裝機(jī)容量，只需按一定的經(jīng)濟(jì)比例配備即可。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)安排一定比例的風(fēng)力渦輪機(jī)偏航退出運(yùn)行，這樣系統(tǒng)在高風(fēng)速區(qū)也能按照預(yù)設(shè)的滿裝機(jī)容量發(fā)電，同時(shí)，高壓管道上可以設(shè)置一些壓力安全保護(hù)裝置，來(lái)確保系統(tǒng)持續(xù)、安全、穩(wěn)定地工作，又能大幅度地提高系統(tǒng)年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)。4、傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其傳動(dòng)鏈短，且剛性足，當(dāng)風(fēng)速突變時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)械零件造成意外的沖擊損傷，零件提早出現(xiàn)的疲勞損壞，大大降低系統(tǒng)的整體使用壽命。本系統(tǒng)采用水力傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，且剛性弱，面對(duì)這種突變風(fēng)，在水力傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)只以波的形式傳播，瞬動(dòng)變得柔和，對(duì)機(jī)械零件的沖擊影響大大降低，提高系統(tǒng)的使用壽命。5、對(duì)于發(fā)電設(shè)備，只需選擇傳統(tǒng)的合適的水輪機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)在寬水頭(即噴嘴的出水射流速度)變化范圍內(nèi)，得到高的能量轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)，性能可靠，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，保養(yǎng)維護(hù)容易，使用壽命長(zhǎng)等綜合優(yōu)勢(shì)明
Mo

圖1是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是水泵安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是水泵結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。圖4是浮動(dòng)連接套的局部剖視圖。圖5是噴嘴和水輪機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一塔身，2—安裝平臺(tái)，3—水泵，4一風(fēng)力渦輪機(jī)，5—高壓出水管路，6—高壓輸水管道，7—噴嘴，8—水輪機(jī)，9一發(fā)電機(jī)，10—浮動(dòng)連接套，11 一匯流總管，12—低壓回流管路；3-1—驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸，3-2—凸輪，3-3—柱塞，3_4—紅體，3_5—低壓進(jìn)水單向閥，3_6— 高壓出水單向閥；10-1—外套，10-2 —內(nèi)套，10-3—密封圈。
具體實(shí)施方式
為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖， 作詳細(xì)說(shuō)明如下。本實(shí)用新型的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括立于地面的圓筒式或銜架式塔身1，其特征在于所述塔身1的頂端設(shè)置有一個(gè)可繞塔身回轉(zhuǎn)中心偏航旋轉(zhuǎn)的安裝平臺(tái)2， 所述安裝平臺(tái)2上側(cè)面背靠背地安裝有兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵3，兩水泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸末端處分別安裝有一臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)4，所述兩風(fēng)力渦輪機(jī)4的旋轉(zhuǎn)方向相反(葉片攻角相反)，兩水泵3的高壓出水管路5經(jīng)設(shè)置在塔身轉(zhuǎn)中心處的高壓輸水管道6通往地面，并與噴嘴7固定連接，所述噴嘴7噴射出來(lái)的水流用于驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)8旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)8再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)9產(chǎn)生電能。上述水泵3為低轉(zhuǎn)速柱塞泵，該低轉(zhuǎn)速柱塞泵包括傾斜設(shè)置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸3-1、安裝在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸3-1上的凸輪3-2以及若干個(gè)沿驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸3-1的軸向和徑向均勻布置的柱塞 3-3，所述柱塞3-3由凸輪3-2驅(qū)動(dòng)，使其能夠在各自的缸體3-4內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所述缸體3-4上安裝有低壓進(jìn)水單向閥3-5和高壓出水單向閥3-6。上述水泵為定量泵，所述噴嘴為定量噴嘴，所述安裝平臺(tái)為受控偏航旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。上述兩臺(tái)低轉(zhuǎn)速柱塞泵上的所有缸體上的高壓出水口通過(guò)一定層級(jí)的匯流，最終匯流在一個(gè)匯流總管11中，所述浮動(dòng)連接套10包括可以作相對(duì)360度轉(zhuǎn)動(dòng)的外套10-1與內(nèi)套10-2，內(nèi)、外套之間設(shè)置有密封圈10-3，內(nèi)、外套配合形成了浮動(dòng)的中空管道，所述的匯流總管與可旋轉(zhuǎn)的浮動(dòng)連接套的內(nèi)套固定連接，所述浮動(dòng)連接套的外套固定在高壓輸水管道的上端部，所述高壓輸水管道設(shè)置在塔身內(nèi)，直通到地面。上述高壓輸水管道6上不設(shè)置壓力控制與流速控制元件，所述水輪機(jī)8旋轉(zhuǎn)的出水口經(jīng)低壓回流管路12輸送至水泵3的低壓進(jìn)水口。如果水輪機(jī)8旋轉(zhuǎn)的出水口為敞開(kāi)式，即與大氣相通，所述低壓回流管路12上設(shè)置有吸程輔助回流泵(圖中未繪出)。更詳細(xì)的說(shuō)本實(shí)用新型包括立于地面上，有一定高度的圓筒式或銜架式塔身1， 在塔身1的頂端設(shè)置有一個(gè)可繞塔身回轉(zhuǎn)中心偏航旋轉(zhuǎn)的安裝平臺(tái)2 ；在該安裝平臺(tái)2上， 沿著風(fēng)流動(dòng)的方向上的看，前后背靠背地安裝有兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速柱塞泵，即上風(fēng)向低轉(zhuǎn)速柱塞泵與下風(fēng)向低轉(zhuǎn)速柱塞泵，在每個(gè)低轉(zhuǎn)速柱塞泵中，伸出安裝平臺(tái)外的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的末端處，各安裝有一臺(tái)低轉(zhuǎn)速風(fēng)力渦輪機(jī)，從風(fēng)的流動(dòng)方向上看，兩臺(tái)低轉(zhuǎn)速風(fēng)力渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向剛好相反。每個(gè)低轉(zhuǎn)速柱塞泵內(nèi)，沿著驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的軸向與徑向上均布置有一定數(shù)量的柱塞， 這些柱塞分別在各自的缸體內(nèi)被約束，只能做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，固定在缸體上的單向閥，控制著水只能從低壓側(cè)被吸入缸內(nèi)，從高壓側(cè)排出到高壓出水管中，柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是依靠安裝在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的凸輪來(lái)驅(qū)動(dòng)的。兩臺(tái)低轉(zhuǎn)速柱塞泵上的所有缸體上的高壓出水口通過(guò)一定層級(jí)的匯流，最終在安裝平臺(tái)中心匯流在一個(gè)高壓輸水管道中，該高壓輸水管道在靠近塔頂?shù)哪骋欢蝺?nèi)設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的浮動(dòng)連接套，該浮動(dòng)聯(lián)結(jié)的功能是確保管道內(nèi)液體密封， 徑向不能移動(dòng)，軸向可以旋轉(zhuǎn)，且該浮動(dòng)連接套的回轉(zhuǎn)中心與安裝平臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心重合。以而實(shí)現(xiàn)了當(dāng)安裝平臺(tái)偏航時(shí)，也能從塔頂持續(xù)不斷地將高壓水流通過(guò)該高壓輸水管道輸送到地面。至此，完成了對(duì)低密度的風(fēng)能捕捉并轉(zhuǎn)換成高密度的水能輸送出去。在風(fēng)電場(chǎng)中，相鄰地布置有一定數(shù)量的相同或相近的上述的風(fēng)力渦輪機(jī)，從每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的塔中的高壓輸水管道輸送到地面的高壓水流，經(jīng)匯流后通過(guò)高壓輸水總管輸送到發(fā)電廠內(nèi)；在整個(gè)輸水管道系統(tǒng)內(nèi)，不裝設(shè)壓力控制與流速控制元件，在高壓輸水總管的末端，固定設(shè)置有一定數(shù)量的定噴口噴嘴。從噴嘴中噴射出來(lái)的水流，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)， 水輪機(jī)再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。在發(fā)電廠內(nèi)，根據(jù)每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的具體的年風(fēng)速概率分布情況，有選擇地設(shè)定一個(gè)經(jīng)濟(jì)風(fēng)速(該速度低于風(fēng)力渦輪機(jī)的額定出力風(fēng)速)，然后，將接入發(fā)電廠內(nèi)的每臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)按此經(jīng)濟(jì)風(fēng)速對(duì)應(yīng)的輸出功率(小于額定功率)來(lái)算術(shù)累加，選擇經(jīng)濟(jì)的總裝機(jī)容量的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)與其他配套的輔助設(shè)施。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速超出設(shè)定的經(jīng)濟(jì)風(fēng)速時(shí)，安排個(gè)別風(fēng)力渦輪機(jī)選擇性地退出，即通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝平臺(tái)，使風(fēng)力渦輪機(jī)的受力面與風(fēng)的吹動(dòng)方向平行)，確保系統(tǒng)在高風(fēng)速時(shí)還能照常發(fā)電。從水輪機(jī)出水口出來(lái)的低壓水在系統(tǒng)中被循環(huán)使用，通過(guò)低壓輸水管道最終送至塔頂?shù)牡退僦脙?nèi)，由于水輪機(jī)的出口可以是對(duì)大氣敞開(kāi)的或是密閉的，對(duì)于敞開(kāi)式的，還需要有吸程輔助水泵將常壓的水揚(yáng)程到一定高度，以確保塔頂?shù)闹玫倪M(jìn)水口的對(duì)吸程的要求。對(duì)于密閉式的則不需要這種吸程輔助水泵。這里要聲明的是，整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)介質(zhì)不局限于是水，也可以是其他形式的液態(tài)流體，例如液壓油。本實(shí)用新型不局限上述最佳實(shí)施方式，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，例如，采用液壓油等液態(tài)流體來(lái)等效替換本本實(shí)用新型實(shí)施中所使用的水，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括立于地面上的圓筒式或銜架式塔身，其特征在于所述塔身的頂端設(shè)置有一個(gè)可繞塔身回轉(zhuǎn)中心偏航旋轉(zhuǎn)的安裝平臺(tái)，所述安裝平臺(tái)上側(cè)面背靠背地安裝有兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵，兩水泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的末端處各安裝有一臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)，所述兩臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，兩水泵的高壓出水管路經(jīng)設(shè)置在塔身轉(zhuǎn)中心處的高壓輸水管道通往地面，并與水輪機(jī)的噴嘴固定連接，所述噴嘴噴射出來(lái)的高壓水流用于驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述水泵為低轉(zhuǎn)速柱塞泵，該低轉(zhuǎn)速柱塞泵包括傾斜設(shè)置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸、安裝在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的凸輪以及若干個(gè)沿驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的軸向和徑向均勻布置的柱塞，所述柱塞由凸輪驅(qū)動(dòng)，使其能夠在各自的缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所述缸體上安裝有低壓進(jìn)水單向閥和高壓出水單向閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述水泵為定量泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述安裝平臺(tái)為受控偏航旋轉(zhuǎn)平臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于兩臺(tái)低轉(zhuǎn)速柱塞泵上的所有缸體上的高壓出水口通過(guò)一定層級(jí)的匯流，最終匯流在一個(gè)匯流總管中，所述浮動(dòng)連接套包括可以作相對(duì)360度轉(zhuǎn)動(dòng)的外套與內(nèi)套，內(nèi)、外套之間設(shè)置有密封圈，內(nèi)、 外套配合形成了浮動(dòng)的中空管道，所述的匯流總管與可旋轉(zhuǎn)的浮動(dòng)連接套的內(nèi)套固定連接，所述浮動(dòng)連接套的外套固定在高壓輸水管道的上端部，所述高壓輸水管道設(shè)置在塔身內(nèi)，直通到地面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述噴嘴為定量噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述高壓輸水管道上不設(shè)置壓力控制與流速控制元件，所述水輪機(jī)的出水口經(jīng)低壓回流管路逐級(jí)連接至安裝平臺(tái)上的柱塞泵的低壓進(jìn)水口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1述的通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述水輪機(jī)的出水口為敞開(kāi)式，即與大氣相通，所述低壓回流管路上設(shè)置有吸程輔助回流泵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)水力傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括圓筒式或銜架式塔身，其特征在于所述塔身的頂端設(shè)置有安裝平臺(tái)，所述安裝平臺(tái)上側(cè)面背靠背地安裝有兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵，兩水泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的末端處各安裝有一臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)，兩臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，兩水泵的高壓出水管路經(jīng)高壓輸水管道通往地面并與水輪機(jī)的噴嘴固定連接，以驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。本實(shí)用新型采用前后兩臺(tái)轉(zhuǎn)向相反的風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)采集低密度的風(fēng)能，有利于提高風(fēng)能的利用率；整個(gè)水力傳動(dòng)系統(tǒng)中不采用任何的壓力控制與流速控制元件，減少能量傳遞過(guò)程中的能量損耗；另外，由于水泵的容積和水輪機(jī)的噴嘴都是定量，確保整個(gè)水力傳動(dòng)系統(tǒng)的總阻力系數(shù)是恒定的，從而得到，水泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速之比恒定，即葉片的葉尖速比是恒定的，風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)速都可以達(dá)到最高值。
文檔編號(hào)F03B13/00GK202273815SQ20112039118
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者朱永波 申請(qǐng)人:朱永波