CN201391419Y - 可避让强风的立轴风力发电系统 - Google Patents

可避让强风的立轴风力发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种能够有效避让恶劣的强风环境对系统造成损毁，高效利用风能，运行更为安全稳定的立轴风力发电系统。利用风能直接驱动立轴风力发电系统的主风翼，通过主悬臂、主悬臂固定轮毂及主轴以带动发电机发出电力；而当出现恶劣的强风环境时，通过变换主风翼的竖向开张角度、主风翼伸缩、折叠、变形及百叶窗形式的叶片开张角度的调整等方式来调节主风翼迎风面积，以实现有效避让强风对系统造成的风毁，不仅如此，还特别设置了强风预警系统，当侦测到有超过警戒风速值的强风来袭时，可提前对系统发出指令以采取强风避让措施，极大地改善了风力发电系统的运行状态和安全性。

Description

可避让强风的立轴风力发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种可避让强风的立轴风力发电系统，用于利用风能获取清洁能源的技术领域。即可高效利用风能，又可有效避让恶劣的强风环境对系统造成的损毁，极大地改善了系统运行的安全性，使立轴风机由理论向实际应用有了实质性的突破。
背景技术
现有的立轴风力发电系统对如何避让恶劣的强风环境对系统造成的风毁损失尚无很好的解决办法，从而限制了立轴风力发电系统诸多技术优势的使用和发挥。
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种能够有效避让恶劣的强风环境对系统造成损毁，高效利用风能，运行更为安全稳定的立轴风力发电系统。
本实用新型的一种可避让强风的立轴风力发电系统，包括：主风翼，安装在主悬臂外端，在主风翼的中部设有离心力衰减翼，在主风翼的上下端部分别设有整流副翼，在主悬臂上安装主风翼控制电机，在主悬臂的外端部设有主风翼迎风角度控制器和主风翼连接轴，在主风翼和主风翼控制电机之间连接有主风翼控制拉索或液压拉杆或伸缩螺杆，主悬臂内端与主悬臂固定轮毂及主轴连接，主悬臂固定轮毂及主轴上部设有主悬臂控制拉索固定轮毂，主悬臂控制拉索固定轮毂固定主悬臂控制拉索，主悬臂控制拉索固定轮毂上方设有风速仪和预警接收装置，主悬臂固定轮毂及主轴下部设有发电机系统和维护平台，发电机系统设在塔柱上，在发电机系统下部设有控制中心，主悬臂固定轮毂及主轴中设有主悬臂横向扭矩加强拉索；测风预警哨塔，在测风预警哨塔上设有预警测风仪和预警发射装置。
利用风能直接驱动立轴风力发电系统的主风翼，通过主悬臂、主悬臂固定轮毂及主轴以带动发电机发出电力；而当出现恶劣的强风环境时，通过变换主风翼的竖向开张角度、主风翼伸缩、折叠、变形及百叶窗形式的叶片开张角度的调整等方式来调节主风翼迎风面积，以实现有效避让强风对系统造成的风毁，不仅如此，还特别设置了强风预警系统，当侦测到有超过警戒风速值的强风来袭时，可提前对系统发出指令以采取强风避让措施，极大地改善了系统的运行状态和安全性。
附图说明
图1是本实用新型可避让强风的立轴风力发电系统结构示意图。
图2是本实用新型可避让强风的立轴风力发电系统的预警系统示意图。
图3是本实用新型可避让强风的立轴风力发电系统的双梁主悬臂示意图。
图4表示本实用新型主风翼张角的调整也可采用液压拉杆及伸缩螺杆结构。
图5表示本实用新型主风翼全收缩状态。
图6表示本实用新型主风翼迎风面积的调整可采用风翼折叠形式。
图7表示本实用新型可折叠主风翼的全收缩状态。
图8表示本实用新型主风翼迎风面积的调整可采用百叶窗形式的结构。
图8a和图8b表示本实用新型百叶窗形式的主风翼百叶的张开状态。
图8c和图8d表示本实用新型百叶窗形式的主风翼百叶的闭合状态。
图9表示主风翼迎风面积的调整可通过翼面的伸缩、变形来实现。
图10表示本实用新型主悬臂控制拉索9的缩放可改变主悬臂的支撑角度。
具体实施方式
本实用新型主要是通过以下方法来实现的。
一种可避让强风的立轴风力发电系统，包括主风翼1、整流副翼2、离心力衰减翼3、主风翼迎风角度控制器4、主风翼连接轴5、主风翼控制拉索6、主风翼控制电机7、主悬臂8、主悬臂控制拉索9、主悬臂控制拉索固定轮毂10、主悬臂固定轮毂及主轴11、主悬臂横向扭矩加强拉索12、发电机系统13、维护平台14、塔柱15、预警接收装置16、控制中心17、测风预警哨塔18、预警测风仪19，预警发射装置20、双梁主悬臂21、风速仪22。
当主风翼1在风的驱动下产生旋转动力时，通过主风翼连接轴5、主悬臂8、主悬臂固定轮毂及主轴11带动发电机系统13运转以发出电力；在系统运行过程中，整流副翼2用来减小主风翼翼端的振动；离心力衰减翼3用来减弱风机转动时产生的巨大离心力；固定在主悬臂控制拉索固定轮毂10上的主悬臂控制拉索9用来加强主悬臂的支撑力，并通过主悬臂控制拉索9的缩放可改变主悬臂的支撑角度，以实现不同工作状态下对主悬臂支撑角度的要求；主风翼迎风角度控制器4可调整主风翼的迎风夹角，以使系统在弱风状态下顺利启动；主悬臂横向扭矩加强拉索12用来加强主风翼1通过主悬臂8对主悬臂固定轮毂及主轴的拉动扭矩；维护平台14便于系统维护；塔柱15支撑并固定系统。主悬臂横向扭矩加强拉索的作用还可通过采用双梁主悬臂21的形式来实现。
当系统遇到恶劣的强风环境时，通过主风翼控制电机7和主风翼控制拉索6来实现主风翼1的竖向开张角度的调整直至完全水平收缩，从而极大地减小主风翼1在强风环境中的迎风面积，减小风阻，有效克服系统的风毁危险。在实现主风翼1竖向开张角度的调整直至完全水平收缩的过程中，除采用主风翼控制电机7和主风翼控制拉索6外，还可采取液压拉杆及伸缩螺杆等结构来实现。
在克服系统的风毁危险的过程中，主风翼迎风面积的调整还可通过主风翼翼面的伸缩、折叠、变形及百叶窗形式的叶片开张角度的调整来实现。主风翼百叶可横向设置，也可竖向设置。
主风翼1的迎风面积可根据系统的运行需要随机调整。配合系统发电负荷需求，在不同负荷、不同风速情况下配合以不同的主风翼迎风面积，以使系统处于最佳运行状态。
恶劣的强风环境往往在很短的时间里即会对系统造成损毁，根据环境和设备需要，可设置强风预警系统。在立轴风力发电机或发电机群周边来风方向适当距离及适当高度设置若干测风预警哨塔18，随时将预警测风仪19测得的风速值通过预警发射装置20及预警接收装置16以有线或无线电形式传回到控制中心17，以作为系统运行的依据和提前采取强风避让措施的依据。当测风预警哨塔18及控制中心17侦测到有超过警戒风速值的强风来袭时，可提前发出指令以采取强风避让措施。

Claims (6)

1、一种可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：包括主风翼(1)，安装在主悬臂(8)外端，在主风翼(1)的中部设有离心力衰减翼(3)，在主风翼(1)的上下端部分别设有整流副翼(2)，在主悬臂(8)上安装主风翼控制电机(7)，在主悬臂(8)的外端部设有主风翼迎风角度控制器(4)和主风翼连接轴(5)，在主风翼(1)和主风翼控制电机(7)之间连接有主风翼控制拉索(6)或液压拉杆或伸缩螺杆，主悬臂(8)内端与主悬臂固定轮毂及主轴(11)连接，主悬臂固定轮毂及主轴(11)上部设有主悬臂控制拉索固定轮毂(10)，主悬臂控制拉索固定轮毂(10)固定主悬臂控制拉索(9)，主悬臂控制拉索固定轮毂(10)上方设有风速仪(22)和预警接收装置(16)，主悬臂固定轮毂及主轴(11)下部设有发电机系统(13)和维护平台(14)，发电机系统(13)设在塔柱(15)上，在发电机系统(13)下部设有控制中心(17)，主悬臂固定轮毂及主轴(11)中设有主悬臂横向扭矩加强拉索(12)；测风预警哨塔(18)，在测风预警哨塔(18)上设有预警测风仪(19)和预警发射装置(20)。
2、根据权利要求1所述的可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：主风翼(1)通过主风翼连接轴(5)、主悬臂(8)、主悬臂固定轮毂及主轴(11)带动发电机系统(13)运转。
3、根据权利要求1所述的可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：由主悬臂控制拉索(9)的缩放改变主悬臂的支撑角度。
4、根据权利要求1所述的可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：所述主悬臂(8)为双梁主悬臂(21)。
5、根据权利要求1所述的可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：由主风翼(1)翼面的伸缩、折叠、变形及百叶窗形式的叶片开张角度调整主风翼(1)的迎风面积，主风翼(1)翼面百叶横向设置或竖向设置。
6、根据权利要求1所述的可避让强风的立轴风力发电系统，其特征在于：预警测风仪(19)测得的风速值通过预警发射装置(20)及预警接收装置(16)以有线或无线形式传回到控制中心(17)。
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