CN109578200A - 一种风力发电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电装置及方法，涉及风力发电技术领域。该风力发电装置通过控压阀供给汽轮机稳定的气压，使汽轮机稳定工作，发电电压稳定，可不经过任何处理并入国家电网或直接供给用户。同时风轮相对比现有常规风轮提高了风力利用率，且不受风速限制，风速2‑10级都可以正常工作。还将发电设备、变压器从空中转为到地面，利用屏蔽罩隔绝电磁辐射和电磁信号干扰，防止影响当地的居民和周边动物的正常生活，避免电磁干扰通信设备。

Description

一种风力发电装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电装置及方法。

背景技术

风力发电是把风的动能转为电能。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。现有风电发电装置受风速限制，2级以下和7级风以上的情况不能正常工作，同时当风速不稳时产生的电压也就不稳，电压需要二次整流变压后才能使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电装置及方法，解决了风力发电电压不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种风力发电装置，包括风轮、竖直传动轴、第一齿轮、第二齿轮、横向传动轴、空气压缩机、储气罐、控压阀、汽轮机和发电机；

所述风轮的中心轴与所述竖直传动轴的顶端固定连接，所述竖直传动轴底端与所述第一齿轮的中心固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮的咬合连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮的中心轴互相垂直；所述第二齿轮的中心与所述横向传动轴一端固定连接，所述横向传动轴的另一端与所述空气压缩机驱动部连接，所述空气压缩机的出气口与所述储气罐的进气口通过第一管道连接，所述储气罐的出气口与所述控压阀的进气口通过第二管道连接，所述控压阀的出气口与所述汽轮机的进气口通过第三管道连接，所述汽轮机的输出轴与所述发电机的驱动部机械连接。

可选的，所述风轮包括纵向杆、多个横向杆和多个叶片；多个所述叶片均匀分布在所述纵向杆的周围；所述横向杆的数量为所述叶片的两倍；

每个所述叶片的两端分别通过一个所述横向杆与所述纵向杆连接；

所述纵向杆与所述竖直传动轴固定连接。

可选的，每个所述横向杆水平设置，每个所述叶片所对应的两个横向杆处于不同水平线上。

可选的，所述叶片由长方形片按照预设角度弯曲形成。

可选的，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为锥型齿。

可选的，所述第二齿轮的数量为4个，4个所述第二齿轮均匀分布在所述竖直传动轴的周围；所述横向传动轴的数量为4个，每个所述第二齿轮均与一个所述横向传动轴固定连接。

可选的，所述空气压缩机和所述储气罐的数量均为4个；

每个所述横向传动轴均与一个所述空气压缩机固定连接，每个所述空气压缩机均与一个所述储气罐通过第一管道连接；

每个所述空气压缩机和每个所述储气罐均与所对应的所述第二齿轮处于所述竖直传动轴的同一方向。

可选的，所述控压阀的数量为2个，每两个所述储气罐与一个所述控压阀通过第二管道连接；

2个所述控压阀均匀分布在所述风轮的两侧。

可选的，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩于所述发电机外。

一种风力发电方法，应用于上述的风力发电装置；

所述风力发电方法包括：

所述风轮在风力的驱动下旋转带动竖直传动轴转动；

所述竖直传动轴通过转动带动第一齿轮发生转动；

所述第一齿轮通过转动带动第二齿轮发生转动；

所述第二齿轮通过转动带动横向传动轴发生转动；

所述横向传动轴通过转动带动空气压缩机工作产生压缩空气；

所述空气压缩机将压缩空气通过管道送入储气罐进行储能；

当所述储气罐内的压力达到所述控压阀的预设值时，所述控压阀打开，使所述储气罐内的压缩空气通过管道被输送至汽轮机，驱动所述汽轮机旋转；

所述汽轮机通过输出轴带动发电机转动，使所述发电机发电。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的风力发电装置通过控压阀供给汽轮机稳定的气压，使汽轮机稳定工作，发电电压稳定，可不经过任何处理并入国家电网或直接供给用户。同时风轮相对比现有常规风轮提高了风力利用率，且不受风速限制，风速2-10级都可以正常工作。还将发电设备、变压器从空中转为到地面，利用屏蔽罩隔绝电磁辐射和电磁信号干扰，防止影响当地的居民和周边动物的正常生活，避免电磁干扰通信设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例风力发电装置的结构图；

图2为本发明实施例齿轮箱的结构图。

其中，1、风轮；2、竖直传动轴；3、第一齿轮；4、第二齿轮；5、横向传动轴；6、空气压缩机；7、储气罐；8、控压阀；9、汽轮机；10、发电机；11、屏蔽罩；12、电网；13、用户。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种风力发电装置，包括风轮、竖直传动轴、第一齿轮、第二齿轮、横向传动轴、空气压缩机、储气罐、控压阀、汽轮机和发电机；

风轮的中心轴与竖直传动轴的顶端固定连接，竖直传动轴底端与第一齿轮的中心固定连接，第一齿轮与第二齿轮的咬合连接，第一齿轮与第二齿轮的中心轴互相垂直；第二齿轮的中心与横向传动轴一端固定连接，横向传动轴的另一端与空气压缩机驱动部连接，空气压缩机的出气口与储气罐的进气口通过第一管道连接，储气罐的出气口与控压阀的进气口通过第二管道连接，控压阀的出气口与汽轮机的进气口通过第三管道连接，汽轮机的输出轴与发电机的驱动部机械连接。

风轮包括纵向杆、多个横向杆和多个叶片；多个叶片均匀分布在纵向杆的周围；横向杆的数量为叶片的两倍。

每个叶片的两端分别通过一个横向杆与纵向杆连接。

纵向杆与竖直传动轴固定连接。

每个横向杆水平设置，每个叶片所对应的两个横向杆处于不同水平线上。

叶片由长方形片按照预设角度弯曲形成。

第一齿轮和第二齿轮均为锥型齿。

第二齿轮的数量为4个，4个第二齿轮均匀分布在竖直传动轴的周围；横向传动轴的数量为4个，每个第二齿轮均与一个横向传动轴固定连接。

空气压缩机和储气罐的数量均为4个。

每个横向传动轴均与一个空气压缩机固定连接，每个空气压缩机均与一个储气罐通过第一管道连接。

每个空气压缩机和每个储气罐均与所对应的第二齿轮处于竖直传动轴的同一方向。

控压阀的数量为2个，每两个储气罐与一个控压阀通过第二管道连接。

2个控压阀均匀分布在风轮的两侧。

还包括屏蔽罩，屏蔽罩罩于发电机外。

实施例2

一种风力发电方法，应用于一种风力发电装置；

该风力发电方法包括：

风轮在风力的驱动下旋转带动竖直传动轴转动。

竖直传动轴通过转动带动第一齿轮发生转动。

第一齿轮通过转动带动第二齿轮发生转动。

第二齿轮通过转动带动横向传动轴发生转动。

横向传动轴通过转动带动空气压缩机工作产生压缩空气。

空气压缩机将压缩空气通过管道送入储气罐进行储能。

当储气罐内的压力达到控压阀的预设值时，控压阀打开，使储气罐内的压缩空气通过管道被输送至汽轮机，驱动汽轮机旋转。

汽轮机通过输出轴带动发电机转动，使发电机发电。

实施例3

图1为本发明实施例风力发电装置的结构图；图2为本发明实施例齿轮箱的结构图。参见图1及图2，一种风力发电装置，包括风轮1、竖直传动轴2、第一齿轮3、第二齿轮4、横向传动轴5、空气压缩机6、储气罐7、控压阀8、汽轮机9和发电机10。齿轮箱包括第一齿轮3和第二齿轮4。

风轮1的中心轴与竖直传动轴2的顶端固定连接，竖直传动轴2底端与第一齿轮3的中心固定连接，第一齿轮3与第二齿轮4的咬合连接，第一齿轮3与第二齿轮4的中心轴互相垂直；第二齿轮4的中心与横向传动轴5一端固定连接，横向传动轴5的另一端与空气压缩机6驱动部连接，空气压缩机6的出气口与储气罐7的进气口通过第一管道连接，储气罐7的出气口与控压阀8的进气口通过第二管道连接，控压阀8的出气口与汽轮机9的进气口通过第三管道连接，汽轮机9的输出轴与发电机10的驱动部机械连接。

风轮1包括纵向杆、多个横向杆和多个叶片；多个叶片均匀分布在纵向杆的周围；横向杆的数量为叶片的两倍。

每个叶片的两端分别通过一个横向杆与纵向杆连接。

纵向杆与竖直传动轴2固定连接。

每个横向杆水平设置，每个叶片所对应的两个横向杆处于不同水平线上。

叶片由长方形片按照预设角度弯曲形成。

第一齿轮3和第二齿轮4均为锥型齿。

第二齿轮4的数量为4个，4个第二齿轮4均匀分布在竖直传动轴2的周围；横向传动轴5的数量为4个，每个第二齿轮4均与一个横向传动轴5固定连接。

空气压缩机6和储气罐7的数量均为4个。

每个横向传动轴5均与一个空气压缩机6固定连接，每个空气压缩机6均与一个储气罐7通过第一管道连接。

每个空气压缩机6和每个储气罐7均与所对应的第二齿轮4处于竖直传动轴2的同一方向。

控压阀8的数量为2个，每两个储气罐7与一个控压阀8通过第二管道连接。

2个控压阀8均匀分布在风轮1的两侧。

风力发电装置还包括屏蔽罩12，屏蔽罩12罩于发电机10外。

风轮1在风力的驱动下旋转带动竖直传动轴2转动。

竖直传动轴2通过转动带动第一齿轮3发生转动。

第一齿轮3通过转动带动第二齿轮4发生转动。

第二齿轮4通过转动带动横向传动轴5发生转动。

横向传动轴5通过转动带动空气压缩机6工作产生压缩空气。

空气压缩机6将压缩空气通过管道送入储气罐7进行储能。

当储气罐7内的压力达到控压阀8的预设值时，控压阀8打开，使储气罐7内的压缩空气通过管道被输送至汽轮机9，驱动汽轮机9旋转。

汽轮机9通过输出轴带动发电机10转动，使发电机10发电。

发电机10将电力并入电网13，电网13将电力输送给用户14。屏蔽罩12用于屏蔽发电机10工作时产生的磁场。

风能资源以内蒙古自治区鄂尔多斯市为例：据1971年至2010年40年的气象分析该地区平均风速3.7M/S，最大风速24.7≥10M/S，大风天数91-10年均71.5天，71-10年均99.6天。本实施例的风力发电装置年发电量约3亿KWh，等效年利用小时数为8000小时。电气部分：发电机组发出40-50Hz、电压为660v的三相交流电输入PWM-A/A逆变变流单元系统换成稳定电压和频率的三相交流电，三相交流电并入电网。

本实施例的风力发电装置将发电设备、变压器从空中转为到地面，利用屏蔽罩隔绝电磁辐射和电磁信号干扰。不会影响当地的生态环境，鸟类安全、电磁干扰及电视、广播、通信和雷达等。可以将不稳定风能转换为稳定气压的气能，使发动机稳定工作，发电电压更加稳定。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括风轮、竖直传动轴、第一齿轮、第二齿轮、横向传动轴、空气压缩机、储气罐、控压阀、汽轮机和发电机；

所述风轮的中心轴与所述竖直传动轴的顶端固定连接，所述竖直传动轴底端与所述第一齿轮的中心固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮的咬合连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮的中心轴互相垂直；所述第二齿轮的中心与所述横向传动轴一端固定连接，所述横向传动轴的另一端与所述空气压缩机驱动部连接，所述空气压缩机的出气口与所述储气罐的进气口通过第一管道连接，所述储气罐的出气口与所述控压阀的进气口通过第二管道连接，所述控压阀的出气口与所述汽轮机的进气口通过第三管道连接，所述汽轮机的输出轴与所述发电机的驱动部机械连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风轮包括纵向杆、多个横向杆和多个叶片；多个所述叶片均匀分布在所述纵向杆的周围；所述横向杆的数量为所述叶片的两倍；

每个所述叶片的两端分别通过一个所述横向杆与所述纵向杆连接；

所述纵向杆与所述竖直传动轴固定连接。

3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，每个所述横向杆水平设置，每个所述叶片所对应的两个横向杆处于不同水平线上。

4.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述叶片由长方形片按照预设角度弯曲形成。

5.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为锥型齿。

6.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述第二齿轮的数量为4个，4个所述第二齿轮均匀分布在所述竖直传动轴的周围；所述横向传动轴的数量为4个，每个所述第二齿轮均与一个所述横向传动轴固定连接。

7.根据权利要求6所述的风力发电装置，其特征在于，所述空气压缩机和所述储气罐的数量均为4个；

每个所述横向传动轴均与一个所述空气压缩机固定连接，每个所述空气压缩机均与一个所述储气罐通过第一管道连接；

每个所述空气压缩机和每个所述储气罐均与所对应的所述第二齿轮处于所述竖直传动轴的同一方向。

8.根据权利要求7所述的风力发电装置，其特征在于，所述控压阀的数量为2个，每两个所述储气罐与一个所述控压阀通过第二管道连接；

2个所述控压阀均匀分布在所述风轮的两侧。

9.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩于所述发电机外。

10.一种风力发电方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的风力发电装置；

所述风力发电方法包括：

所述风轮在风力的驱动下旋转带动竖直传动轴转动；

所述竖直传动轴通过转动带动第一齿轮发生转动；

所述第一齿轮通过转动带动第二齿轮发生转动；

所述第二齿轮通过转动带动横向传动轴发生转动；

所述横向传动轴通过转动带动空气压缩机工作产生压缩空气；

所述空气压缩机将压缩空气通过管道送入储气罐进行储能；

当所述储气罐内的压力达到所述控压阀的预设值时，所述控压阀打开，使所述储气罐内的压缩空气通过管道被输送至汽轮机，驱动所述汽轮机旋转；

所述汽轮机通过输出轴带动发电机转动，使所述发电机发电。