CN110685855A - 一种用于风力发电机组的风速变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机组的风速变速器，包括变速主框架、导轨、活动支架和动力源，变速主框架整体呈类喇叭状结构，自然风通过类喇叭状结构，起到增加或降低局域风速的作用，变速主框架安装在活动支架的水平回转部分上，可随该水平回转部分进行水平旋转运动，完成其正对风力发电机组的大、小端面转换，进而实现降低或增加局域风速，活动支架安装在导轨上，并在动力源的驱动下，可在导轨上移动，跟随风向调节位置，以确保其上的变速主框架永远处于风力发电机组的迎风向位置。本发明在不更改风力发电机组的前提下，更改风场工况，可提高风力发电机组输出功率和年发电量，增加年发电时数，拓展了风力发电机组的场地使用范围。

Description

一种用于风力发电机组的风速变速器
技术领域
本发明涉及风力发电的技术领域，尤其是指一种用于风力发电机组的风速变速器。
背景技术
目前风场不使用任何改变风场的设备，仅针对特定风场设计对应风力发电机组。随着优质风场的不断减少，开发新的风场不可避免。对于风速低的风场，存在风力发电机组发电效率低的情况；而对于风速很高的风场，存在风力发电机组结构强度不够，容易发生破坏的情况；因此，需要进一步开发新的风力发电机组，以适应风场的不同情况，存在较大挑战。
若能够使风场发生变化，则能在不开发新风力发电机组的情况下进一步开发新的风场。若使用在现有风场，也可明显提高发电时数。
发明内容
本发明的目的在于解决电力传输不便区域的能源难题，同时使不具备开发条件的低风速区域和高风速区域能够竖立风力发电机组，并延长其等效发电时数，提出了一种用于风力发电机组的风速变速器，在不更改风力发电机组的前提下，更改风场工况，可提高风力发电机组输出功率和年发电量，增加年发电时数，拓展了风力发电机组的场地使用范围。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种用于风力发电机组的风速变速器，包括用于改变局部风场风速分布的变速主框架、导轨、活动支架和动力源，其中，所述变速主框架整体呈类喇叭状结构，自然风通过该类喇叭状结构，由于变截面的存在，能够使风速增加或减小，起到增加或降低局域风速的作用，所述变速主框架安装在活动支架的水平回转部分上，能够随该水平回转部分进行水平旋转运动，完成其正对风力发电机组的大、小端面转换，当所述变速主框架的大端面正对风力发电机组时，实现的是降低局域风速，而当所述变速主框架的小端面正对风力发电机组时，实现的是增加局域风速，所述活动支架安装在导轨上，并在动力源的驱动下，能够在导轨上移动，跟随风向调节位置，以确保其上的变速主框架永远处于风力发电机组的迎风向位置。
进一步，所述导轨以风力发电机组的安装点为圆心，形成为围绕该风力发电机组的圆环形结构。
进一步，所述变速主框架为可折叠的柔性结构。
进一步，所述变速主框架由多个不同直径的充气环组成，该多个充气环通过绳索连接固定为一个整体。
进一步，所述充气环外表面铺设有蒙皮，以降低风力摩擦。
进一步，所述活动支架通过滚轮在导轨上活动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的变速主框架可以改变局部风场风速分布，可以增加局域风速，也可以降低局域风速。
2、本发明的变速主框架为柔性结构，其重量轻，且在运输状态可以卷曲折叠，大幅降低运输体积与运输成本。
3、本发明的变速主框架可以采用耐疲劳柔性高强纤维，保证结构强度的同时，提高了机组的满发时数。
4、本发明的变速主框架采用充气的方式，当风速靠近额定风速时，变速主框架可以放气收起。
5、当风向变化时，活动支架可以在导轨上跟随风向调节位置，当然，风力发电机组也相应调整位置。
6、本发明的变速主框架损坏后，可折叠运输至处理厂加工处理，不含碎裂刚性纤维，环保性高。
总之，本发明在不更改风力发电机组的前提下，更改风场工况，可提高风力发电机组输出功率和年发电量，增加年发电时数，拓展了风力发电机组的场地使用范围，具有实际应用价值，值得推广。
附图说明
图1为本发明所述风速变速器(加速)的立体图之一。
图2为本发明所述风速变速器(加速)的立体图之二。
图3为本发明所述风速变速器(加速)的侧视图。
图4为本发明所述风速变速器(减速)的立体图之一。
图5为本发明所述风速变速器(减速)的立体图之二。
图6为本发明所述风速变速器(减速)的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，本实施例所提供的用于风力发电机组的风速变速器，其功能有加速(请见图1至图3)和减速(请见图4至图6)两种，它包括用于改变局部风场风速分布的变速主框架1、导轨2、活动支架3和动力源(图中未画出)；其中，所述变速主框架1为可折叠的柔性结构(当然，也可以采用刚性结构，但优选柔性结构，因为柔性结构重量轻，可折叠，方便运输)，整体呈类喇叭状，其具体是由多个不同直径的充气环11(也可为多边形结构)组成，充气环11上可以铺设蒙皮，以降低风力摩擦，该多个充气环11通过绳索12连接(当然，也可以采用其它连接方式，只要能将多个充气环固定即可)固定为一个整体，当自然风通过该呈类喇叭状的变速主框架1时，由于变截面的存在，能够使风速增加或减小，起到增加或降低局域风速的作用，其原理是：当风速较低时(小于音速的40％)，由流速变化而引起的压强变化不足以使空气密度有明显改变，可以假定为常数，即可以将空气在变速主框架1中的流场看作不可压缩的一维定常流，不同截面上通过的气体流量相等，通俗来讲，风速和截面成反比，即风通过变截面可以使风速增加或减小。变速主框架1安装在活动支架3的水平回转部分上，可以随该活动支架3的水平回转部分进行水平旋转运动，完成其正对风力发电机组4的大、小端面转换；参见图1至图3所示，当变速主框架1的小端面正对风力发电机组4时，实现的是增加局域风速；参见图4至图6所示，当变速主框架1的大端面正对风力发电机组4时，实现的是降低局域风速；导轨2位于平整的地面上，并与地面进行固定，且该导轨2以风力发电机组4的安装点为圆心，形成为围绕该风力发电机组4的圆环形结构；活动支架3安装在导轨2上，并可在动力源的驱动下，通过其底部的滚轮5能够在导轨2上移动，跟随风向调节位置，以确保其上的变速主框架1永远处于风力发电机组4的迎风向位置，当风向发生变化时，风力发电机组4的测风系统返回风向数据，经处理器处理后转化为动力源的驱动指令，使风速变速器始终指向风向。另外，也可以在活动支架3上安装充气系统6，根据实际情况为充气环11进行充气和补充，该充气系统6包括空气压缩机和充气管。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：包括用于改变局部风场风速分布的变速主框架、导轨、活动支架和动力源，其中，所述变速主框架整体呈类喇叭状结构，自然风通过该类喇叭状结构，由于变截面的存在，能够使风速增加或减小，起到增加或降低局域风速的作用，所述变速主框架安装在活动支架的水平回转部分上，能够随该水平回转部分进行水平旋转运动，完成其正对风力发电机组的大、小端面转换，当所述变速主框架的大端面正对风力发电机组时，实现的是降低局域风速，而当所述变速主框架的小端面正对风力发电机组时，实现的是增加局域风速，所述活动支架安装在导轨上，并在动力源的驱动下，能够在导轨上移动，跟随风向调节位置，以确保其上的变速主框架永远处于风力发电机组的迎风向位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：所述导轨以风力发电机组的安装点为圆心，形成为围绕该风力发电机组的圆环形结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：所述变速主框架为可折叠的柔性结构。
4.根据权利要求3所述的一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：所述变速主框架由多个不同直径的充气环组成，该多个充气环通过绳索连接固定为一个整体。
5.根据权利要求4所述的一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：所述充气环外表面铺设有蒙皮，以降低风力摩擦。
6.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组的风速变速器，其特征在于：所述活动支架通过滚轮在导轨上活动。
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