CN111852755A - 一种垂直轴风力发电机增功降噪装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，属于风力发电领域。一种垂直轴风力发电机增功降噪装置由上顶座、下底座、集风板和多孔导流板组成；所述多孔导流板上设置有多个均匀分布的圆形小孔；所述圆形小孔的排列方式可以是矩形、圆形和三角形。本发明通过所述多孔导流板改变自然来流风的方向，设置多个圆形小孔有效降低流场湍流强度，从而提升垂直轴风力发电机功率，降低风力机流场噪音；多孔导流板位于泄风限位位置时实现弃风泄风，提高垂直轴风力发电机抗风能力和安全性；多孔导流板设置多个限位位置，适合不同工况不同类型的垂直轴风力发电机，有利于实现批量生产，降低单台成本。

Description

一种垂直轴风力发电机增功降噪装置
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种垂直轴风力发电机增功降噪装置。
背景技术
垂直轴风力机发电机因不需要偏航系统结构简单等而得到广泛应用，其中H型垂直轴风力机是一种典型的升力型垂直轴风力发电机。该类风力发电机在运行时因叶片翼型攻角不断变化，导致风轮总体效率不高，且低风时难以自启动。为解决H型垂直轴风力机风能利用效率低和自启动难等问题，有变桨技术、聚能遮蔽和聚风等技术。变桨技术通过机械式或电控式调整叶片翼型攻角，使其工作在合适的范围内，该技术复杂且成本较高，因而目前绝大部分H型垂直轴风力机为固定叶片升力型。聚能遮蔽与聚风等技术使得风力发电机性能有一定提升，但是实质上相当于在叶片来流的前方设置了挡板，对流场产生较大干绕，湍流旋涡加剧，转动的风力机叶片与静止的聚风罩使得流体冲击耦合激振，整机运行噪声污染更加严重；同时由于结构固定缺少灵活性，存在非设计工况性能低下、强风时风力发电机和聚风罩受到巨大的风载荷等问题，为结构安全性带来更大成本代价；此外，还需要根据H型垂直轴风力机具体型号参数进行设计定制才能发挥作用，单台成本高，限制了该技术的实际应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，能够有效降低噪声，改善变工况条件下H型垂直轴风力发电机综合性能，提高抗风能力和安全性，并且能适应多种类型的H型垂直轴风力发电机，有利于实现批量生产，降低单台成本。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，其特征在于：一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，其特征在于：由上顶座、下底座、集风板和多孔导流板组成；所述上顶座和下底座与集风板为薄板焊接成型整体结构；所述集风板和多孔导流板数目一致且在圆周方向均匀分布；所述上顶座和下底座为开口空心圆台结构，所述上顶座和下底座分别包含大小形状一致的上圆锥板、下圆锥板和上圆环形平板、下圆环形平板；所述集风板沿所述上圆锥板、下圆锥板径向固定安装；所述多孔导流板与所述集风板通过合叶首尾连接；所述多孔导流板绕着所述合叶的轴心转动；所述下圆环形平板上设置有多组限位孔；所述限位孔组数与所述多孔导流板的数目一致；所述多孔导流板上设置有多个均匀分布的圆形小孔；所述圆形小孔的排列方式可以是矩形、圆形和三角形；所述多孔导流板底部设置有限位销；所述限位销与所述下圆环形平板上的限位孔配合实现定位和固定。
进一步地，本发明所述多组限位孔的每一组限位孔包含多个限位孔并且以所述轴心为圆心呈扇形均布；所述多个限位孔的其中的与所述限位销定位固定后使得所述导流板与所述下圆环形平板的径向重合的限位孔称之为零度限位孔；所述多个限位孔的其中的与所述限位销定位固定后使得所述导流板与所述下圆环形平板的内圆相切的限位孔称之为泄风限位孔；所述泄风限位孔包含右偏泄风限位孔和左偏泄风限位孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、所述多孔导流板上设置有多个均匀分布的圆形小孔，能够降低来流风的湍流强度，有效降低流场噪声。
2、所述多孔导流板绕着所述合叶的轴心转动，能够自由旋转实现角度调整，对于不同工况条件、不同翼型及不同安装角度的固定叶片H型垂直轴风力机，均可以通过改变多孔导流板角度来调整风向，适用于多种类型的H型垂直轴风力机，有利于实现批量生产，降低单台成本。
3、所述多孔导流板底部设置有限位销，当多孔导流板的限位销与左偏泄风限位孔及左偏泄风限位孔左侧的限位孔或者右偏泄风限位孔及右偏泄风限位孔右侧的限位孔进行配合固定时，使得大部分气流绕开H型垂直轴风力机风轮实现弃风泄风，提高垂直轴风力发电机在强风工况下抗风能力和安全性。
附图说明
图1为一种垂直轴风力发电机增功降噪装置的主视示意图。
图2为一种垂直轴风力发电机增功降噪装置的轴测示意图。
图3为一种垂直轴风力发电机增功降噪装置的限位孔局部放大示意图。
图4为一种垂直轴风力发电机增功降噪装置的多孔导流板结构局部放大示意图。
图中标号说明：上顶座1，上圆锥板11，上圆环形平板12，集风板2，合叶3，轴心31，多孔导流板4，圆形小孔41，限位销5，下底座6，下圆锥板61，下圆环形平板62，外圆63，内圆64，限位孔7，右偏泄风限位孔71，零度限位孔72，左偏泄风限位孔73。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利进行进一步描述：
如图1、图2和图3所示，本发明的一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，其特征在于：由上顶座1、下底座6、集风板2和多孔导流板4组成；所述上顶座1和下底座6与集风板2为薄板焊接成型整体结构；所述集风板2和多孔导流板4数目一致且在圆周方向均匀分布；所述上顶座1和下底座6为开口空心圆台结构，所述上顶座1和下底座6分别包含大小形状一致的上圆锥板11、下圆锥板61和上圆环形平板12、下圆环形平板62；所述集风板2沿所述上圆锥板11、下圆锥板61径向固定安装；所述多孔导流板4与所述集风板2通过合叶3首尾连接；所述多孔导流板4绕着所述合叶3的轴心31转动；所述下底座6的下圆环形平板62上设置有多组限位孔7；所述限位孔7组数与所述多孔导流板4的数目一致；所述多孔导流板4上设置有多个均匀分布的圆形小孔41；所述圆形小孔41的排列方式可以是矩形、圆形和三角形；所述多孔导流板4底部设置有限位销5；所述限位销5与所述下圆环形平板62上的限位孔7配合实现定位和固定。
如图4所示，本发明所述多组限位孔7的每一组限位孔包含多个限位孔并且以所述轴心31为圆心呈扇形均布；所述多个限位孔7的其中的与所述限位销5定位固定后使得所述导流板4与所述下圆环形平板62的径向重合的限位孔称之为零度限位孔72；所述多个限位孔7的其中的与所述限位销5定位固定后使得所述导流板4与所述下圆环形平板62的内圆64相切的限位孔称之为泄风限位孔；所述泄风限位孔包含右偏泄风限位孔71和左偏泄风限位孔73。
本发明装置的具体工作过程为：
当风经过多孔导流板4时，部分气流从多孔导流板的圆形小孔41流过，使得流场更加均匀平稳，减小了气流形成的漩涡，降低了湍流强度，从而降低了流场噪声。
当自然风速低于启动风速时，转动多孔导流板4，使多孔导流板4的限位销5与左偏泄风限位孔73和右偏泄风限位孔71之间的限位孔进行配合固定，从而改变多孔导流板4的安装角度得到不同方向的来流风，从而实现改变风力机翼型攻角增大启动扭矩。
当自然风速低于额定风速时，转动多孔导流板4，使多孔导流板4的限位销5与左偏泄风限位孔73和右偏泄风限位孔71之间的限位孔进行配合固定，从而改变多孔导流板4的安装角度得到不同方向的来流风，从而改变风力机翼型攻角，使得风力机在不同风速下攻角始终处于最佳范围内，提高风力机变工况风能利用系数。
当来流风速大于安全风速时，转动多孔导流板4，使多孔导流板4的限位销5与左偏泄风限位孔73及左偏泄风限位孔73左侧的限位孔或者右偏泄风限位孔71及右偏泄风限位孔71右侧的限位孔进行配合固定，使得大部分气流绕开风力机风轮实现弃风，提高发电机抗风能力和安全性。
当H型垂直轴风力机翼型不同或叶片安装角不同时，转动多孔导流板4，使多孔导流板4的限位销5与零度限位孔72和左偏泄风限位孔73之间的不同限位孔进行配合固定时，得到不同方向的顺时针旋转气流；使多孔导流板4的限位销5与零度限位孔72和右偏泄风限位孔71之间的不同限位孔进行配合固定，得到不同方向的逆时针旋转气流；使得该装置能够适应不同翼型和叶片安装角度的H型垂直轴风力机。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，其特征在于：由上顶座、下底座、集风板和多孔导流板组成；所述上顶座和下底座与集风板为薄板焊接成型整体结构；所述集风板和多孔导流板数目一致且在圆周方向均匀分布；所述上顶座和下底座为开口空心圆台结构，所述上顶座和下底座分别包含大小形状一致的上圆锥板、下圆锥板和上圆环形平板、下圆环形平板；所述集风板沿所述上圆锥板、下圆锥板径向固定安装；所述多孔导流板与所述集风板通过合叶首尾连接；所述多孔导流板绕着所述合叶的轴心转动；所述下圆环形平板上设置有多组限位孔；所述限位孔组数与所述多孔导流板的数目一致；所述多孔导流板上设置有多个均匀分布的圆形小孔；所述圆形小孔的排列方式可以是矩形、圆形和三角形；所述多孔导流板底部设置有限位销；所述限位销与所述下圆环形平板上的限位孔配合实现定位和固定。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机增功降噪装置，其特征在于：所述多组限位孔的每一组限位孔包含多个限位孔并且以所述轴心为圆心呈扇形均布；所述多个限位孔的其中的与所述限位销定位固定后使得所述导流板与所述下圆环形平板的径向重合的限位孔称之为零度限位孔；所述多个限位孔的其中的与所述限位销定位固定后使得所述导流板与所述下圆环形平板的内圆相切的限位孔称之为泄风限位孔；所述泄风限位孔包含右偏泄风限位孔和左偏泄风限位孔。
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