CN106677986A - 一种风力储能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种风力储能发电装置的立轴顶部是H型风叶，立轴下部齿轮箱内水平锥齿轮与立式锥齿轮啮合，水平锥齿轮下部是向心推力轴承，齿轮箱上部设有扶正轴承，顶部设有刹车装置和测速器，主动轴左端设有棘轮机构、左主动轴承总成，主动轴左端与立式锥齿轮联接，中间依次设有主动齿轮І、主动齿轮Ⅱ、主动齿轮Ш、主动齿轮n，主动轴右端由右主动轴承总成支撑，主动齿轮І驱动储能齿轮І旋转储能，储能齿轮Ⅱ处于蓄能阶段，储能齿轮Ш驱动从动齿轮Ш旋转，带动左端由从动轴承总成支撑的从动轴，将动力传递到阻尼装置、变速器，驱动发电机发电。本发明采用多级储能弹簧发条，优质弹簧钢制作，使用寿命长，把风力间歇发电变成能量存储连续发电，发电品质好。

Description

一种风力储能发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电装置，具体而言是一种风力储能发电装置。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，人类对能源的需求日益增加。煤炭、石油、天然气等传统的化石能源已经支持了人类文明数百年的进步和发展。对化石能源的大量消耗，既加剧了资源枯竭的局面，也造成了严重的环境污染。因此，人们越来越重视可再生能源的开发和利用。风能作为一种有效的可再生能源，具有及其可观的应用前景，在远期有可能成为世界重要的替代能源。地球所收到的太阳辐射能中大约有 20% 转换成风能，地球上的风能约2.74万亿千瓦，是水能资源的10倍，但是已经利用的不足千分之一。据估计，全球风能资源是整个世界预期电力需求的10倍，也就是说，只要利用地球上一半的风能资源就能满足全球的能源需求。

目前的风力发电机只能运用 1/3的有效风力，其余 2/3 的风力任其浪费，其原因是风力大小无法控制，能做到只能被动式控制其风力，所以风力发电机，只能在风力等级去头去尾只取中间风力来发电，因此一年中只能使用 1/3 左右的风能，其余任其浪费，其原因，风力太小，推不动发电机，因转速太低达不到工频；风力超大时超出所定风力，转速太快超出工频，虽然发电机前端设有变速机来作调速，但是却无法使用，要利用变距桨将能量减到最小范围以免损坏机组。因而，风能不能完全被利用，风力发电的品质差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处，提供一种风力储能发电装置。

本发明的目的是由下述技术方案实现的:

本发明包括：风能转换储能控制系统、制动系统、变速发电系统、液压系统。所述的风能转换储能控制系统的H型风叶位于立轴的顶部，立轴的下部设有齿轮箱，齿轮箱内的水平锥齿轮与立式锥齿轮啮合，水平锥齿轮下部设有向心推力轴承，齿轮箱上部设有扶正轴承，齿轮箱的顶部依次设有制动系统的刹车装置和测速器，当风速达到10m/s, 中央处理器接收到测速器信号，指令刹车装置自动刹车。主动轴的左端设有制动系统的棘轮机构、左主动轴承总成，主动轴左端与立式锥齿轮联接，中间依次设有主动齿轮І、主动齿轮Ⅱ、主动齿轮Ш, 主动轴的右端由右主动轴承总成支撑，风吹动风叶带动立轴、水平锥齿轮转动，水平锥齿轮转啮合立式锥齿轮带动主动轴使主动齿轮І驱动固定轴上的储能齿轮І旋转储能，固定轴的储能齿轮Ⅱ处于蓄能阶段，固定轴的储能齿轮Ш驱动从动齿轮Ш旋转，带动左端由从动轴承总成支撑的从动轴，通过联轴器将动力传递到变速发电系统的阻尼装置、变速器驱动发电机发电。

所述风能转换储能控制系统的配电柜设有储备自用电源、中央处理器，中央处理器指令储备自用电源驱动上固定螺杆的上空心轴电机І通过拨叉控制主动齿轮І与储能齿轮І啮合，同理上空心轴电机Ⅱ通过拨叉控制主动齿轮Ⅱ与储能齿轮Ⅱ分离，上空心轴电机Ш通过拨叉控制主动齿轮Ш与储能齿轮Ш分离；同样中央处理器指令储备自用电源驱动下固定螺杆上的下空心轴电机І通过拨叉控制从动齿轮І与储能齿轮І分离，同理下空心轴电机Ⅱ通过拨叉控制从动齿轮Ⅱ与储能齿轮Ⅱ分离，下空心轴电机Ш通过拨叉控制从动齿轮Ш与储能齿轮Ш啮合。

所述液压系统通过中央处理器指令，启动液压泵，打开电磁控制阀，使液压离合器L2合，使储能齿轮Ⅱ与固定轴一体，储能齿轮Ⅱ不能转动，电磁控制阀D1、电磁控制阀D3关闭，使液压离合器L1、液压离合器L3分离，使储能齿轮І、储能齿轮Ш分别与固定轴分开。

所述扶正轴承的上部齿轮箱与立轴之间设有上密封圈，主动轴与下部齿轮箱之间设有下密封圈。

所述拨叉为“工”字型，上部设有中心孔,下部设有开口，拨叉分别与主动齿轮І、主动齿轮Ⅱ、主动齿轮Ш的两边之间均设有压力轴承；同样拨叉分别与从动齿轮І、从动齿轮Ⅱ、从动齿轮Ш的两边之间均设有压力轴承。

所述储能齿轮І、储能齿轮Ⅱ、储能齿轮Ш内均设有平面蜗卷储能弹簧发条，储能弹簧发条的里端设有轴承，安装在固定轴的槽内，端头外螺纹上有冕型螺母，外端与储能齿轮固定，储能弹簧发条上设有压力传感器。

所述主动齿轮、储能齿轮、从动齿轮、上空心轴电机、下空心轴电机均设为n个，在中央处理器指令下，主动齿轮n、储能齿轮n、从动齿轮n、上空心轴电机n、下空心轴电机n分别处于不同的工作状态。

所述储能齿轮n的储能、蓄能、释能在中央处理器的指令下按程序运行，使发电机连续运行发电。

本发明的有益效果是：适用于风力发电，可设计为非常庞大的风力发电厂，储能弹簧发条选用优质弹簧钢制作，使用寿命长，储能效果好，把风力间歇发电变能量存储连续发电，发电品质好，便于上网，为风力发电指出了新的发展方向，对于充分利用风能，造福人类，具有重要意义。

附图说明

图1-本发明主视局部剖视结构示意图

图2-本发明拨叉23的左视结构示意图

图3-本发明储能弹簧发条26内端与固定轴24的联接示意图

图4-本发明控制原理框图

图中，0.风叶，1.立轴，2.测速器，3.刹车装置，4.上密封圈，5.齿轮箱，6.扶正轴承，7.立式锥齿轮，8.水平锥齿轮，9.向心推力轴承，10.下密封圈，11.左主动轴承总成，12.棘轮机构，13.上空心轴电机І，14.上空心轴电机Ⅱ，15.上空心轴电机Ш，16.上固定螺杆，17.主动轴，18.右主动轴承总成，19.主动齿轮І，20.主动齿轮Ⅱ，21.主动齿轮Ш，22.压力轴承，23.拨叉：Z.中心孔，K.开口；24.固定轴：A.槽；25.压力传感器，26.储能弹簧发条，27.储能齿轮І，28.储能齿轮Ⅱ，29.储能齿轮Ш，30.从动齿轮І，31.从动齿轮Ⅱ，32.从动齿轮Ш，33.从动轴，34.下空心轴电机І，35.下空心轴电机Ⅱ，36.下空心轴电机Ш，37.下固定螺杆，38.从动轴承总成，39.联轴器，40.阻尼装置，41.变速器，42.发电机，43.配电柜，CPU.中央处理器，44.液压系统：L1、L2、L3.液压离合器，D1、D2、D3.电磁控制阀，C.液压储能器，B.液压泵，Y.溢流阀，G.过滤器，X.储液箱；45.轴承，46.冕型螺母。

具体实施方式

结合附图，对本发明作进一步的描述：

一种风力储能发电装置由风能转换储能控制系统、制动系统、变速发电系统、液压系统44组成。所述的风能转换储能控制系统的H型风叶0位于立轴1的顶部，立轴1的下部设有齿轮箱5，齿轮箱5内的水平锥齿轮8与立式锥齿轮7啮合，水平锥齿轮8下部设有向心推力轴承9，齿轮箱5上部设有扶正轴承6，齿轮箱5的顶部依次设有制动系统的刹车装置3和测速器2，当风速达到10m/s, 中央处理器CPU接收到测速器信号，指令刹车装置3自动刹车。主动轴17的左端设有制动系统的棘轮机构12、左主动轴承总成11，主动轴17左端与立式锥齿轮7联接，中间依次设有主动齿轮І 19、主动齿轮Ⅱ 20、主动齿轮Ш 21, 主动轴的右端由右主动轴承总成18支撑，风吹动风叶0带动立轴1、水平锥齿轮8转动，水平锥齿轮8啮合立式锥齿轮7带动主动轴17使主动齿轮І 19驱动固定轴24上的储能齿轮І 27旋转，储能齿轮І 27带动平面蜗卷储能弹簧发条26储能，当储能弹簧发条26储满，压力传感器25信号至中央处理器CPU，中央处理器CPU指令，使固定轴24的储能齿轮Ⅱ 28处于蓄能阶段，固定轴24的储能齿轮Ш 29驱动从动齿轮Ш 32 旋转，带动左端由从动轴承总成38支撑的从动轴33，通过联轴器39将动力传递到变速发电系统的阻尼装置40、变速器41驱动发电机42发电。所述储能齿轮І 27 、储能齿轮Ⅱ 28 、储能齿轮Ш 29 、储能齿轮n的储能、蓄能、释能在中央处理器CPU的指令下按程序运行，使发电机42连续运行发电。

所述的主动齿轮、储能齿轮、从动齿轮、上空心轴电机、下空心轴电机、液压离合器均设为n个，在中央处理器CPU指令下，主动齿轮n、储能齿轮n、从动齿轮n、上空心轴电机n、下空心轴电机n分别处于不同的工作状态。

所述的风能转换储能控制系统的配电柜43设有储备自用电源、中央处理器CPU，中央处理器CPU指令储备自用电源驱动上固定螺杆16的上空心轴电机І 13通过拨叉 23 控制主动齿轮І 19 与储能齿轮І 27 啮合，同理上空心轴电机Ⅱ 14 通过拨叉 23 控制主动齿轮Ⅱ 20 与储能齿轮Ⅱ 28 分离，上空心轴电机Ш 15 通过拨叉 23 控制主动齿轮Ш 21与储能齿轮Ш 29 分离；同样中央处理器 CPU 指令储备自用电源驱动下固定螺杆 37 上的下空心轴电机І 34 通过拨叉 23 控制从动齿轮І 30 与储能齿轮І 27 分离，同理下空心轴电机Ⅱ 35 通过拨叉 23 控制从动齿轮Ⅱ 31 与储能齿轮Ⅱ 28 分离，下空心轴电机Ш 36 通过拨叉 23 控制从动齿轮Ш 32 与储能齿轮Ш 29 啮合，拨叉 23与上述齿轮两边之间设有均设有压力轴承22。

所述的液压系统44通过中央处理器CPU指令，储备自用电源启动液压泵B，打开电磁控制阀D2，使液压离合器L2合，使储能齿轮Ⅱ28与固定轴24一体，储能齿轮Ⅱ28不能转动，电磁控制阀D1、电磁控制阀D3关闭，使液压离合器L1、液压离合器L3分离，储能齿轮І27、储能齿轮Ш 29 分别与固定轴 24 处于分离状态。

一种风力储能发电装置可设计为非常庞大的风力发电厂，储能弹簧发条选用优质弹簧钢制作，使用寿命长，储能效果好，把风力间歇发电变能量存储连续发电，发电品质好，便于上网，充分利用风能，造福人类，为风力发电指出了新的发展方向。

Claims (8)

1.一种风力储能发电装置，包括：风能转换储能控制系统、制动系统、变速发电系统、液压系统（44）；其特征是：所述的风能转换储能控制系统的H型风叶（0）位于立轴（1）的顶部，立轴（1）的下部设有齿轮箱（5），齿轮箱（5）内的水平锥齿轮（8）与立式锥齿轮（7）啮合，水平锥齿轮（8）下部设有向心推力轴承（9），齿轮箱（5）上部设有扶正轴承（6），齿轮箱（5）的顶部依次设有制动系统的刹车装置（3）和测速器（2），主动轴（17）的左端设有制动系统的棘轮机构（12）、左主动轴承总成（11），主动轴（17）左端与立式锥齿轮（7）联接，中间依次设有主动齿轮І（19）、主动齿轮Ⅱ（20）、主动齿轮Ш（21）, 主动轴的右端由右主动轴承总成（18）支撑，风吹动风叶（0）带动立轴（1）、水平锥齿轮（8）转动，水平锥齿轮（8）啮合立式锥齿轮（7）带动主动轴（17）使主动齿轮І（19）驱动固定轴（24）上的储能齿轮І（27）旋转储能，固定轴（24）的储能齿轮Ⅱ（28）处于蓄能阶段，固定轴（24）的储能齿轮Ш（29）驱动从动齿轮Ш（32）旋转，带动左端由从动轴承总成（38）支撑的从动轴（33），通过联轴器（39）将动力传递到变速发电系统的阻尼装置（40）、变速器（41）驱动发电机（42）发电。

2.根据权利要求1所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的风能转换储能控制系统的配电柜（43）设有储备自用电源、中央处理器（CPU），中央处理器（CPU）指令储备自用电源驱动上固定螺杆（16）的上空心轴电机І（13）通过拨叉（23）控制主动齿轮І（19）与储能齿轮І（27）啮合，同理上空心轴电机Ⅱ（14）通过拨叉（23）控制主动齿轮Ⅱ（20）与储能齿轮Ⅱ（28）分离，上空心轴电机Ш（15）通过拨叉（23）控制主动齿轮Ш（21）与储能齿轮Ш（29）分离；同样中央处理器（CPU）指令储备自用电源驱动下固定螺杆（37）上的下空心轴电机І（34）通过拨叉（23）控制从动齿轮І（30）与储能齿轮І（27）分离，同理下空心轴电机Ⅱ（35）通过拨叉（23）控制从动齿轮Ⅱ（31）与储能齿轮Ⅱ（28）分离，下空心轴电机Ш（36）通过拨叉（23）控制从动齿轮Ш（32）与储能齿轮Ш（29）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的液压系统（44）通过中央处理器（CPU）指令，启动液压泵（B），打开电磁控制阀（D2），使液压离合器（L2）合，使储能齿轮Ⅱ（28）与固定轴（24）一体，储能齿轮Ⅱ（28）不能转动，电磁控制阀（D1）、电磁控制阀（D3）关闭，使液压离合器（L1）、液压离合器（L3）分离，使储能齿轮І（27）、储能齿轮Ш（29）分别与固定轴（24）分开。

4.根据权利要求1所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的扶正轴承（6）的上部齿轮箱（5）与立轴（1）之间设有上密封圈（4），主动轴（17）与下部齿轮箱（5）之间设有下密封圈（10）。

5.根据权利要求2所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的拨叉（23）为“工”字型，上部设有中心孔（Z）,下部设有开口（K），拨叉（23）分别与主动齿轮І（19）、主动齿轮Ⅱ（20）、主动齿轮Ш（21）的两边之间均设有压力轴承（22）；同样拨叉（23）分别与从动齿轮І（30）、从动齿轮Ⅱ（31）、从动齿轮Ш（32）的两边之间均设有压力轴承（22）。

6.根据权利要求1所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的储能齿轮І（27）、储能齿轮Ⅱ（28）、储能齿轮Ш（29）内均设有平面蜗卷储能弹簧发条（26），储能弹簧发条（26）的里端设有轴承（45），安装在固定轴（24）的槽（A）内，端头外螺纹上有冕型螺母（46），储能弹簧发条（26）的外端与储能齿轮固定，储能弹簧发条（26）上设有压力传感器（25）。

7.根据权利要求1或2所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的主动齿轮、储能齿轮、从动齿轮、上空心轴电机、下空心轴电机均设为n个，在中央处理器（CPU）指令下，主动齿轮n、储能齿轮n、从动齿轮n、上空心轴电机n、下空心轴电机n分别处于不同的工作状态。

8.根据权利要求1或7所述的一种风力储能发电装置，其特征是：所述的储能齿轮n的储能、蓄能、释能在中央处理器（CPU）的指令下按程序运行，使发电机（42）连续运行发电。