CN112682260A - 风力发电电机桨叶分离技术 - Google Patents

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Abstract

风力发电电机桨叶分离技术是指把桨叶安装在塔筒顶端，发电机安装在塔筒底部，桨叶轴和电机轴通过中间轴或铰链传递动力。电机桨叶分离技术能有效降低整体设备重心，增加抗强风能力，降低塔筒承重能力和建造成本。电机桨叶分离技术增加了传递动力的中间轴或者铰链，但能方便后期发电机的维护。电机桨叶分离技术主要应用在深海漂浮式巨型风力发电站上，解决漂浮式风电站头重脚轻的问题。

Description

风力发电电机桨叶分离技术
技术领域
电机桨叶分离技术是指把桨叶安装在塔筒顶端，发电机安装在塔筒底部，把桨叶轴和发电机轴分开，桨叶轴和发电机轴通过中间轴或铰链传递动力。电机桨叶分离技术能有效降低整体设备重心，增加抗强风能力，降低塔筒承重能力和建造成本。电机桨叶分离技术增加了传递动力的中间轴或者铰链，但能方便后期发电机的维护。电机桨叶分离技术主要应用在深海漂浮式巨型风力发电站上，解决漂浮式风电站头重脚轻的问题。
背景技术
目前主流技术中，水平轴风力发电机的桨叶和发电机都放在塔筒顶部；垂直轴风力发电机的桨叶在塔筒顶部，但是发电机在塔筒底部。随着科技进步，风力发电机做的越来越大，塔筒越来越高，桨叶越来越长越重，发电机组也越来越重，头重脚轻成为水平轴风力发电机越来越突出的问题。能不能结合水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机各自优点，解决这个问题呢？
发明内容
电机桨叶分离技术是指把桨叶安装在塔筒顶端，发电机安装在塔筒底部，把桨叶轴和发电机轴分开，桨叶轴和发电机轴通过中间轴或铰链传递动力。机桨分离技术能有效降低整体设备重心，增加抗强风能力，降低塔筒承重能力和建造成本。机桨分离技术增加了传递动力的中间轴或者铰链，但能方便后期发电机的维护。机桨分离技术主要应用在深海漂浮式巨型风力发电站上，解决漂浮式风电站头重脚轻的问题。
陆地版电机桨叶分离技术的中间轴传递动力技术图1：桨叶轴水平安装在塔筒顶端，在偏航轴承中央和塔筒中轴安装垂直传递动力的中间轴，桨叶轴后端和垂直中间轴上端安装动力转换齿轮，通过两个垂直齿轮的咬合，把桨叶轴的旋转传递到中间轴的旋转，最终推动塔筒底部的风力发电机发电。
海上版电机桨叶分离技术除了可以采用陆上版的中间轴传递动力技术。采用海上单锚链漂浮式自寻风的风力发电机还可以采用铰链来传递动力图2。这和我们自行车原理一样，脚蹬相当于桨叶产生动力，后轮相当于发电机消化动力，脚蹬齿轮和后轮齿轮通过铰链来传输动力。
附图说明
图1陆地版电机桨叶分离技术的中间轴传递动力技术，101桨叶齿轮、102桨叶轴、103垂直中间轴齿轮、104垂直中间轴、105垂直放置的发电机。
图2海上版电机桨叶分离技术的铰链传递动力技术，201桨叶齿轮、202桨叶轴、103铰链、104发电机齿轮、105水平放置的发电机轴。
具体实施方式
截止到2019年10月，世界上最大风机为12MW，单桨叶重量50吨，桨叶长107米，配套塔筒高度约130米，塔筒顶发电机和机箱重量约500吨，总体造价4亿美元，每年约发电6千万千瓦时。以此套系统为例，加装电机桨叶分离的陆上版，依靠动力转换齿轮和中间轴，把动力传输到塔筒底部的发电机发电，能把约一半的塔筒顶部机组重量转移到塔筒底部，有效的减轻了塔筒负荷，方便电机设备检修。图1的陆地版不妨碍偏航轴承转动，但是造价较高。陆上版实施过程如下，先进行地基施工，地基完成后地基中央上方安装放置垂直轴的发电机，然后围绕发电机，放置基础塔筒，把塔筒一级一级垒起来，塔筒高度装到一半时把垂直中间轴插入到已装好塔筒，然后再把剩余的上半段塔筒装好；塔筒顶端装偏航装置和把垂直中间轴的固定装置和垂直中间轴齿轮；吊装上端机箱，机箱内置桨叶轴和桨叶轴齿轮、桨叶接口；最后在桨叶接口安装三片桨叶；安装其他附属设备后整体设备安装完成。塔筒顶部搜集的动力通过桨叶轴，桨叶轴齿轮，传递到垂直中间轴齿轮，顺着垂直中间轴传递到塔筒底部的发电机发电。
海上漂浮版单锚链自寻风版的风力发电系统中，加入成本更低的铰链式电机桨叶分离技术后，能有效降低整体设备重心，降低塔筒负荷，增强整套设备抗台风能力，更方便检修，有助于降低海上风电成本。降低重心这点对海上漂浮式和半潜式等非固定基底有致命的吸引力，图2的海洋版只能在不设置偏航轴承的深海漂浮式或半潜式单锚链基底上使用，造价较低。
以上数据仅为较佳的实例数据，并非对本发明的任何限制，利用本文所述的技术方案，或本领域的技术人员在本技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本专利要求的保护范围。本文未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.电机桨叶分离技术是指把桨叶安装在塔筒顶端，发电机安装在塔筒底部，把桨叶轴和发电机轴分开，桨叶轴和发电机轴通过垂直中间轴或铰链传递动力。
2.陆地版电机桨叶分离技术利用齿轮和中间轴传递动力，101桨叶齿轮、102桨叶轴、103垂直中间轴齿轮、104垂直中间轴、105垂直放置的发电机；把水平轴的桨叶动力传递到垂直轴的发电机发电。
3.海上版电机桨叶分离技术利用铰链传递动力，201桨叶齿轮、202桨叶轴、103铰链、104发电机齿轮、105水平放置的发电机轴；把塔筒顶水平轴的桨叶动力传递到塔筒底的水平轴的发电机发电。
4.电机桨叶分离技术能有效降低整体设备重心，增加抗强风能力，降低塔筒承重能力和建造成本，方便后期发电机的维护，电机桨叶分离技术主要应用在深海漂浮式巨型风力发电站上，有效解决漂浮式风电站头重脚轻的问题。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113864123A (zh) * 2021-10-15 2021-12-31 西安热工研究院有限公司 一种海上移动风力发电站
CN114233569A (zh) * 2022-01-12 2022-03-25 谢沛鸿 一种摩天轮链式风力发电机及其浮体平台海上风力发电站

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