CN102678466A - 旋风式风力发电风洞 - Google Patents

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Abstract

旋风式风力发电风洞，它涉及一种风力发电风洞。本发明为了解决现有的增加风能密度装置，自然状况风能密度值低，风电设备单机发电功率低，以及无法应用于城市周边区域发电的问题。旋风式风力发电风洞包括引风罩、风洞、风轮、多个光圈式风量调节阀、多个风力补偿风机和多个风力补偿器；引风罩和风洞由下至上同轴线设置，风轮安装在风洞的出口端，引风罩的直径与风洞的直径的比值在2.5至9之间，引风罩上开设有多个洞口，多个洞口呈环形阵列布置，每个洞口处安装有一个风力补偿风机。本发明用于风力发电中。

Description

旋风式风力发电风洞
技术领域
本发明涉及一种风力发电风洞，具体涉及一种旋风式风力发电风洞，属于风力发电技术领域。
背景技术
在地球上风能资源十分丰富。中国风能储量25.3亿MW，沿海及沿海岛屿有效风能密度大于200W/m2，陆地有效风能密度在100～200W/m2之间，陆地高山有效风能密度在300～700W/m2之间。现行技术状况：风力发电有效风能密度值低，风能利用率低。人造风电设备被动的服从于自然风能条件，不能在每座城市周边低风能密度区域，应用风力发电为城市直接供电。而且现有的风电设备单机容量小，最大功率只能达到MW级。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的风力发电风洞自然状况风能密度值低，风电设备单机发电功率低，以及无法应用于城市周边区域发电的问题，进而提供一种旋风式风力发电风洞。
本发明的技术方案是：旋风式风力发电风洞包括引风罩、风洞、风轮、多个光圈式风量调节阀、多个风力补偿风机和多个风力补偿器；引风罩和风洞由下至上同轴线设置，风轮安装在风洞的出口端，引风罩的直径D1与风洞的直径D2的比值在2.5至9之间，引风罩上开设有多个洞口，多个洞口呈环形阵列布置，每个洞口处安装有一个风力补偿器，风力补偿器内装有风力补偿风机，光圈式风量调节阀安装在风力补偿器的进口端。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明的引风罩的直径与风洞的直径的比值在2.5至9之间，使得风洞风能密度大幅度提高，由风电场环境风速2.5m/s，使人造风洞内风速升高至34至100m/s，风速提高了13.6至40倍，风能密度由10W/m2提升至25.1至638KW/m2，风能密度提升了2510至63800倍，在相同风轮风掠面积单机发电功率由几兆瓦提升到百至千兆瓦级，完全实现了在城市周边低风能密度区域，应用风力发电以10KV直接为城市供电，免去了风电场风力发电的远距离输配的负担。在现有自然环境条件下，使风力发电有效风能密度达25.1至638KW/m2，使得有效风能密度年发电时间达到8700～8760小时/年，大幅增加了风力发电单位时间年的发电效率。采用光圈式风量调节阀，当环境风速低于1m/s时，风力补偿风机工作，使风洞内风速达到42m/s，即启动风速。当环境风速达到2.5m/s时，风力补偿风机工作停止工作，光圈式风量调节阀出风口喷射出旋转气流的风速达到250m/s。另外地坑中的风力发电机工作散热热量，使得引风罩内气流密度变小，加速了引风罩内旋转气流的上升提高了上升动力，再与光圈式风量调节阀的旋转气流重叠，再次加速了引风罩内合成气流向风洞运动速度及力度。旋转气流吹在风轮叶片脊背上，是现行风电运行中风轮叶片所无法获得的升力，在现有技术中，风电风轮叶片与风向垂直。
附图说明
图1是本发明的旋风式风力发电风洞的整体结构主视图，图2是本发明的风力发电风洞带有升降式集风调整装置的示意图，图3是风力补偿风机的安装状态图，图4是本发明的具体实施方式五中集风调整装置的示意图，图5是本发明的具体实施方式六中集风调整装置的示意图，图6是光圈式风量调节阀的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图3和图6说明本实施方式，本实施方式的旋风式风力发电风洞包括引风罩1、风洞2、风轮3、多个光圈式风量调节阀4、多个风力补偿风机5和多个风力补偿器13；引风罩1和风洞2由下至上同轴线设置，风轮3安装在风洞2的出口端，引风罩1的直径D1与风洞2的直径D2的比值在2.5至9之间，引风罩1上开设有多个洞口，多个洞口呈环形阵列布置，每个洞口处安装有一个风力补偿器13，风力补偿器13内装有风力补偿风机5，光圈式风量调节阀4安装在风力补偿器13的进口端。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的风力补偿风机5的个数为八个。风力补偿更合理。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的旋风式风力发电风洞还包括集风调整装置12，所述集风调整装置12安装在引风罩1的下端。依据外环境风速大小、风向调整进风量。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的集风调整装置包括多个调风板7和多个升降机构，多个调风板7围成圆筒，每个调风板7均通过升降机构进行上下调整，升降机构包括驱动电机8、传动齿轮9、传动链10和绞盘11，升降机构的驱动电机8安装在引风罩1的外壁上，驱动电机8的输出轴上安装有传动齿轮9，传动链10的一端与绞盘11连接，传动链10的另一端绕过传动齿轮9与调风板7连接。如此设置，调风板7的动作，依据外环境风速大小、风向，按电指令动作，由升降机构，控制弧形调风板升降多少高度及升降某一个或几个方向的弧形调风板，完成调进风量及从某一个或几个方向进风。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的集风调整装置包括多个调风板7和多个转轴6，多个调风板7围成圆筒，每个调风板7均通过一个转轴6与引风罩1连接。如此设置，调风板7的动作，依据外环境风速大小、风向，按电指令动作，由转轴带动某一个或几个方向调风板开启或关闭，完成进风量调节及从某一个或几个方向进风。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式的集风调整装置包括多个调风板7，多个调风板7围成圆筒，每个调风板7均为百叶窗式调风板。如此设置，调风板7的动作，依据外环境风速大小、风向，按电指令动作，某一个或几个方向百叶窗式调风板开启或关闭，完成进风量调节及从某一个或几个方向进风。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的多个风力补偿风机5的内端点所在的圆定义为内圆，风力补偿风机5的轴线与内端点切线之间的夹角α为30度，风力补偿风机5的轴线与水平面之间的夹角β为10度至50度。风力补偿更合理。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

Claims (7)

1.一种旋风式风力发电风洞，其特征在于：旋风式风力发电风洞包括引风罩(1)、风洞(2)、风轮(3)、多个光圈式风量调节阀(4)、多个风力补偿风机(5)和多个风力补偿器(13)；引风罩(1)和风洞(2)由下至上同轴线设置，风轮(3)安装在风洞(2)的出口端，引风罩(1)的直径D1与风洞(2)的直径D2的比值在2.5至9之间，引风罩(1)上开设有多个洞口，多个洞口呈环形阵列布置，每个洞口处安装有一个风力补偿器(13)，风力补偿器(13)内装有风力补偿风机(5)，光圈式风量调节阀(4)安装在风力补偿器(13)的进口端。
2.根据权利要求1所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：风力补偿风机(5)的个数为八个。
3.根据权利要求1或2所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：旋风式风力发电风洞还包括集风调整装置(12)，所述集风调整装置(12)安装在引风罩(1)的下端。
4.根据权利要求3所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：集风调整装置包括多个调风板(7)和多个升降机构，多个调风板(7)围成圆筒，每个调风板(7)均通过升降机构进行上下调整，升降机构包括驱动电机(8)、传动齿轮(9)、传动链(10)和绞盘(11)，升降机构的驱动电机(8)安装在引风罩(1)的外壁上，驱动电机(8)的输出轴上安装有传动齿轮(9)，传动链(10)的一端与绞盘(11)连接，传动链(10)的另一端绕过传动齿轮(9)与调风板(7)连接。
5.根据权利要求3所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：集风调整装置包括多个调风板(7)和多个转轴(6)，多个调风板(7)围成圆筒，每个调风板(7)均通过一个转轴(6)与引风罩(1)连接。
6.根据权利要求3所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：其特征在于：集风调整装置包括多个调风板(7)，多个调风板(7)围成圆筒，每个调风板(7)均为百叶窗式调风板。
7.根据权利要求2所述的旋风式风力发电风洞，其特征在于：多个风力补偿风机(5)的内端点所在的圆定义为内圆，风力补偿风机(5)的轴线与内端点切线之间的夹角α为30度，风力补偿风机(5)的轴线与水平面之间的夹角β为10度至50度。
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