CN101806290B - 一种兆瓦级双风轮风力发电装置 - Google Patents

一种兆瓦级双风轮风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及风力发电，具体地说是一种兆瓦级双风轮风力发电装置，其包括塔筒、风轮、集电环、主轴、变速及刹车装置、发电机、风速风向仪、变桨装置和偏航装置组成，特征在于主轴两端部分别设有风轮，主轴中部设有齿轮变向装置，齿轮变向装置的输出轴相对主轴呈垂直状，输出轴经万向节和传动轴相连接，传动轴经变速及刹车装置与发电机的输入轴相连接，使用时，在风力驱动下，前、后叶轮旋转带动主轴旋转，主轴的旋转经中部的齿轮变向装置后输出垂直旋转的轴，再经过万向节和传动轴与变速及刹车装置和发电机的输入轴相连接，具有结构简单、制造成本低、安全性高、操作维护方便等优点。

Description

一种兆瓦级双风轮风力发电装置
技术领域
本发明专利涉及风力发电，特别是一种启动风速低，发电效率高的兆瓦级双风轮风力发电装置。
背景技术
众所周知，风力机是一种将风能转换成机械能、电能或热能的能量转换装置，按风轮轴的位置不同可分为水平轴风力机和垂直轴风力机，能量驱动链呈水平方向的称之为水平轴风力机，能量驱动链成垂直方向的称之为垂直轴风力机。
水平轴风力机是目前国内外研制最多，最常见的一种风力机，也是技术最成熟的一种风力机，风轮叶轮数一般为2～3叶，叶轮形状一般为翼形，该风轮启动力矩较大，风能利用系数高，为使扫风面随时对着风向，需装有调向装置和偏航装置，其主要由塔筒、风轮、集电环、主轴、变速及刹车装置、发电机、风速风向仪、变桨装置和偏航装置组成，风轮经变桨装置安装在主轴的一端，主轴经变速及刹车装置与发电机相连接，风轮、主轴、速箱器及发电机经塔筒支撑，塔筒上端设有偏航装置，这种发电装置主轴、变速及刹车装置输入轴、变速及刹车装置输出轴及发电机轴为同轴线，这种风力机的不足是结构复杂、对塔筒的要求高、生产成本高、维修成本高、使用寿命短等。
发明内容
本发明专利的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种启动力矩大、发电效率高、使用寿命长的兆瓦级双风轮风力发电装置。
本发明专利可以通过如下措施达到：
一种兆瓦级双风轮风力发电装置，包括塔筒、风轮、集电环、主轴、变速及刹车装置、发电机、风速风向仪、变桨装置和偏航装置组成，其特征在于主轴两端部分别设有风轮，主轴中部设有齿轮变向装置，齿轮变向装置的输出轴相对主轴呈垂直状，输出轴经万向节和传动轴相连接，传动轴经变速及刹车装置与发电机的输入轴相连接。
本发明中的两风轮安装在同一旋转轴上，分为前风轮和后风轮，前风轮和后风轮沿旋转方向相互错开安装，一般后风轮叶片较前风轮叶片沿旋转方向提前30度，以避免前风轮与后风轮产生紊流，影响后风轮的风能利用。
本发明所述的齿轮变向装置由螺旋伞齿轮组成，以使齿轮变向装置的输出轴相对主轴呈垂直状，以使发电装置安装在主轴以外，减轻主轴的结构和重量，降低生产成本、提高效率。
本发明中的变速及刹车装置包括变速齿轮组和传动轴变向齿轮组，变向齿轮组为一对伞齿轮，以使发电机可以水平安装在地面上或塔筒内，降低发电机的高度，使其结构筒单、安装和维修方便。
使用时，在风力驱动下，前、后叶轮旋转带动主轴旋转，主轴的旋转经中部的齿轮变向装置后输出垂直旋转的轴，再经过万向节和传动轴与变速及刹车装置和发电机的输入轴相连接，具有结构简单、制造成本低、安全性高、操作维护方便等优点，而且采用现有技术人员和生产设备即可进行生产。
附图说明：
图1是本发明专利的总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合各附图对本发明专利作进一步描述：
如图1所示：一种兆瓦级双风轮风力发电装置，包括塔筒1、风轮2、集电环3、主轴4、变速及刹车装置5、发电机6、风速风向仪7、变桨装置8和偏航装置13组成，风轮2一般采用三浆叶变桨距式风轮，也可以采用其它形式的风轮，上述各组成部分的结构及连接关系与现有技术相同，此不赘述，本发明的特征在于主轴4两端部分别设有相同的风轮2，主轴4中部设有齿轮变向装置9，齿轮变向装置9的输出轴10相对主轴4呈垂直状，输出轴10经万向节11和传动轴12相联接，传动轴12经变速及刹车装置5与发电机6的输入轴相连接，发电机6包括发电机组和控制装置。
本发明中的两风轮2安装在同一旋转轴的两端，风轮2分为前风轮和后风轮，按装前风轮和后风轮时要使其浆叶相互错开、迎风状态一致，前风轮和后风轮沿旋转方向相互错开安装，一般后风轮叶片较前风轮叶片沿旋转方向提前30度，以避免风轮在规定每分钟15至20转的条件下，前风轮与后风轮产生紊流，影响后风轮的风能利用，提高工作效率。
本发明所述的齿轮变向装置9由螺旋伞齿轮组成，以使齿轮变向装置的输出轴相对主轴呈垂直状，其传动比为1：1，以使变速及刹车装置5、发电机6安装在主轴以外，减轻主轴的结构和重量，变速及刹车装置5、发电机6可以水平地安装在塔筒1内，变速及刹车装置5设有变向齿轮组，一般为一对螺旋伞齿轮组成，使变速及刹车装置5、发电机6的安装、拆卸、维修、保养方便，本发明也可以经齿轮变向装置将变速及刹车装置5、发电机6立式放置在塔筒1内，此时变速及刹车装置5没有变向齿轮组。
本发明中的变速及刹车装置5包括变速齿轮组和传动轴变向齿轮组，变向齿轮组为一对螺旋伞齿轮，以使发电机可以水平安装在地面上或塔筒内，降低发电机的高度，使其结构筒单、安装和维修方便。
使用时，在风力驱动下，前、后叶轮旋转带动主轴旋转，主轴的旋转经中部的齿轮变向装置后输出垂直旋转的轴，再经过万向节和传动轴与变速及刹车装置和发电机的输入轴相连接，采用现有技术人员和生产设备即可进行生产，具有结构简单、制造成本低、安全性高、操作维护方便等优点，发电效率是单风轮发电机的1.8倍，社会效益和经济效益显著，特别适用于3兆瓦级以上的风力发电机。

Claims (1)

1.一种兆瓦级双风轮风力发电装置，包括塔筒、风轮、集电环、主轴、变速及刹车装置、发电机、风速风向仪、变桨装置和偏航装置组成，其特征在于主轴两端部分别设有风轮，主轴中部设有齿轮变向装置，齿轮变向装置的输出轴相对主轴呈垂直状，两风轮安装在同一旋转轴上，分为前风轮和后风轮，前风轮和后风轮沿旋转方向相互错开安装，后风轮中的叶片较前风轮叶片沿旋转方向提前30度，输出轴经万向节和传动轴相连接，传动轴经变速及刹车装置与发电机的输入轴相连接，变速及刹车装置包括变速齿轮组和传动轴变向齿轮组，变向齿轮组为一对螺旋伞齿轮。
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