CN211287968U - 在浓缩风能型竖轴风力发电系统中应用的增速机系统 - Google Patents
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Abstract
一种在浓缩风能型竖轴风力发电系统中应用的增速机系统，属于风力发电技术领域。包括风力机动力轴、发电机、电磁离合器、增速机箱体、增速机、高速轴、低速轴、梅花形弹性连接轴、风能收集系统、喇叭口风道；风能收集系统是由4‑10个喇叭口风道构成，位于整个发电机外部，风力机动力轴与发电机相连；发电机通过电磁离合器与增速机的高速端连接，增速机装在增速机箱体内，低速轴通过梅花形弹性联轴器与风力机动力轴相连接；低速轴通过增速机连接4个高速轴；梅花形弹性连接轴连接风力机和增速机箱体。优点在于，解决了启动刹车停止发电及浪费了风能的问题；能够在不同自然风量下，实现发电机高效率发电。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，特别是提供了一种在浓缩风能型竖轴风力发电系统中应用的增速机系统。
背景技术
风力发电是全世界公认的作为一种绿色发电方式，得到广泛的应用。但是目前中小型风力发电系统中，风力机与发电机容量之间的匹配是一个难点，普遍存在以下两个缺点：
在风量足时，现行风力发电系统，在发电机交流侧和整流后的直流侧，分别装有能耗电阻，将发电机发出的多余电量通过多块电阻消耗掉，以确保发电机发出的电压不会过高。如此：浪费了风力发电的电能，相当于降低了发电机发电效率。当风速过大时，只能启动刹车系统，停止发电。
在风量不足时，风力机还是要带同样大的发电机，风力机转速太低，不能带动发电机转速高速运行，发电机发出的电压经过整流后的直流电压也很低，逆变器不能启动工作，也就不能将发电机发出的电能送入电网。另外还要克服同样的摩擦力，浪费了风能。
能够解决以上两点不足。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种在浓缩风能型竖轴风力发电系统中应用的增速机系统，解决了启动刹车停止发电及浪费了风能的问题；能够在不同自然风量下，实现发电机高效率发电。
本实用新型包括风力机动力轴1、发电机2、电磁离合器3、增速机箱体4、增速机5、高速轴6、低速轴7、梅花形弹性连接轴8、风能收集系统9、喇叭口风道10。
风能收集系统9是由4-10个喇叭口风道10构成，位于整个发电机2外部，风力由风能收集系统9收集后，推动风力机动力轴1，风力机动力轴1与发电机2相连。
发电机2通过电磁离合器3与增速机5的高速端连接，增速机5装在增速机箱体4内，低速轴7通过梅花形弹性连接轴8与风力机动力轴1相连接；低速轴7通过增速机5连接4个高速轴6。
梅花形弹性连接轴8连接风力机11和增速机箱体4，它是用来解决接风力机11和增速机箱体4之间的径向偏差、角度偏差和轴向偏差，使风力机11和增速机箱体4能够稳定、可靠地连接起来。
增速机5装在增速机箱体4内，增速机箱体4中间是低速轴7，通过梅花形弹性连接轴8与风力机动力轴1相连；低速轴7周围是4个高速轴6，低速轴7通过增速机5连接4个高速轴6，通过两级增速机5，将高速轴6的转速提高至低速轴4的30倍。所述系统电磁离合器3最高转速1500转/分钟，为了保证一定的超速预留，系统高速端额定转速按1000转/分钟设计，低速端风力机额定转速按25转/分钟设计。
发电机2通过电磁离合器3增速机5连接。目的是为了在风量变化不定时，投切不同台数的发电机2发电。当风速增加时，导致风力机转速比加快，为了防止转数超转，通过电磁离合器3增加投入发电机2的数量，使投入运行的发电机2总容量加大，风力机转速恢复正常。当风速减小时，导致风力机转速下降，为防止转速下降过多，通过电磁离合器3减少发电机2的数量，风力机转速恢复正常。总之通过电磁离合器3投切发电机2，使投入运行的发电机2的总容量与风能相匹配，风能得到充分利用。所述系统电磁离合器3最高转速1500转/分钟，为了保证一定的超速预留，系统高速端额定转速按1000转/分钟设计。
发电机2是由4台互独立的发电机构成，通过电磁离合器3与增速机5相连，其目的是为了适应不同的风量，保证系统达到高效运行。这四台发电机2容量根据不同地域实际风能情况，可以设计成一小三大，也可以四台容量一样大。发电机2通过电磁离合器3与增速机5高速端相连，由于电磁离合器3最高转速1500转/分钟，为了保证一定的超速预留，系统高速端额定转速按1000转/分钟设计，因此选择额定转速为1000转/分钟、极数为6极的发电机2。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：
1、在风量足时，现行风力发电系统，将发电机2发出的多余电量通过多块电阻消耗掉。如此：浪费了电能，相当于降低了发电机发电效率。
本实用新型在风量足时，发电机2随着风能的变化进行投切，使发电机2的能力始终与风能相匹配，不会造成风能的浪费。本实用新型的增速机5与多台发电机2电磁离合器3连接，当风量由小增大时，发电机2由一台增加至多台发电机2工作。如此：既能将风能完全转换成电能，也提高了发电机2的工作效率。安装电磁离合器3的另一重要特点是：风量波动时发电机2仍能保持高效率发电状态。风量波动是指风量在短时内由大至小或由小变大。当风量由大变小时，可由多台电机2发电变为单台或较少台数电机发电2。发电机2的容量是按照所在地最大风速下的风能设计的，即使在最大风速下，也不用启动刹车系统，提高了最大可利用风速值。这样就提高了风能利用率，发电量大幅提高，也就提高了经济效益。
2、在风量不足时，现行风力发电系统，风力机还是要带同样大的发电机，风力机转速太低，不能带动发电机2转速高速运行，发电机2发出的电压经过整流后的直流电压也很低，逆变器不能启动工作，也就不能将发电机2发出的电能送入电网。另外还要克服同样的摩擦力，浪费了风能。
本实用新型在风量不足时，由于在系统内安装了增速机箱4和电磁离合器3，风力机只带动一台小容量的发电机2运行，带来两个好处，首先小发电机2比大发电机2的摩擦力小，减少了风能损耗，风能更多的转化为电能；其次发电机2运行速度高，发出的电压足够高，经过整流后的直流电压能够达到逆变器的启动电压值，也就能将发电机2发出的电能送入电网。降低了风力发电系统的有效利用风速值，这样就使得原来不能利用的低速风能也得到利用，提高了年发电时间和风能利用率发电量大幅提高，也就提高了经济效益。
3.有了增速机5后，风力机转速始终很低，风力机扇叶前后的风速差始终很大，也提高了风能的利用率。发电量大幅提高，也就提高了经济效益。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为增速机示意图。
图3为增速机剖面示意图。
图4为风能收集系统示意图。
图中，风力机动力轴1、发电机2、电磁离合器3、增速机箱体4、增速机5、高速轴6、低速轴7、梅花形弹性连接轴8、风能收集系统9、喇叭口风道10、风力机11。
具体实施方式
本实用新型包括风力机动力轴1、发电机2、电磁离合器3、增速机箱体4、增速机5、高速轴6、低速轴7、梅花形弹性连接轴8、风能收集系统9、喇叭口风道10。
风能收集系统9是由4-10个喇叭口风道10构成，位于整个发电机2外部，风力由风能收集系统9收集后，推动风力机动力轴1，风力机动力轴1与发电机2相连。
发电机2通过电磁离合器3与增速机5的高速端连接，增速机5装在增速机箱体4内，低速轴7通过梅花形弹性连接轴8与风力机动力轴1相连接；低速轴7通过增速机5连接4个高速轴6。
风能经过风能收集系统9吹到竖轴风力机的扇叶上，将风能转化为风力机的动能，通过竖轴传递到增速机的低速轴上。见图2。
风力机竖轴通过梅花形弹性联轴器与增速机低速轴相连接。梅花形弹性联轴器可以有效消除风力机竖轴与增速机低速轴之间的径向偏差、角度偏差、轴向偏差，使风力机竖轴与增速机低速轴连接得可靠、稳定，不会产生偏心摩擦。见图2、图3。
增速机由两级齿轮增速机组成，增速比1:30。低速轴作为动力输入端在中间，将风力机的动力导入，四周有四个高速轴作为动力输出端，将风力机的动力导出，输送到发电机。见图2、图3。
高速轴输出端通过电磁离合器与发电机相连，可以根据风能大小投切发电机，使发电机投入的总容量与风能相匹配，将风能全部转换为电能输送到电网。见图2、图3。当风速增加时，导致风力机转速比加快，为了防止转数超转，通过电磁离合器投入一台发电机，使投入运行的发电机总容量加大，风力机转速恢复正常。当风速减小时，导致风力机转速下降，为防止转速下降过多，通过电磁离合器切除一台发电机，风力机转速恢复正常。总之通过电磁离合器投切发电机，使投入运行的发电机的总容量与风能相匹配，风能得到充分利用。
发电机系统由4台发电机组成，4台发电机容量可以是一小三大，也可以是四台容量相同，根据所在地风能情况确定。见图2、图3。
Claims (3)
1.一种在浓缩风能型竖轴风力发电系统中应用的增速机系统，其特征在于，包括风力机动力轴(1)、发电机(2)、电磁离合器(3)、增速机箱体(4)、增速机(5)、高速轴(6)、低速轴(7)、梅花形弹性连接轴(8)、风能收集系统(9)、喇叭口风道(10)；
风能收集系统(9)是由4-10个喇叭口风道(10)构成，位于整个发电机(2)外部，风力机动力轴(1)与发电机(2)相连；
发电机(2)通过电磁离合器(3)与增速机(5)的高速端连接，增速机(5)装在增速机箱体(4)内，低速轴(7)通过梅花形弹性连接轴(8)与风力机动力轴(1)相连接；低速轴(7)通过增速机(5)连接4个高速轴(6)；
梅花形弹性连接轴(8)连接风力机(11)和增速机箱体(4)；
增速机箱体(4)中间是低速轴(7)，通过梅花形弹性连接轴(8)与风力机动力轴(1)相连；低速轴(7)周围是4个高速轴(6)，低速轴(7)通过增速机(5)连接4个高速轴(6)。
2.根据权利要求1所述的增速机系统，其特征在于，所述的发电机(2)是由4台互独立的发电机构成，四台发电机容量为一小三大或四台容量相同。
3.根据权利要求1所述的增速机系统，其特征在于，所述系统电磁离合器(3)最高转速1500转/分钟，系统高速端额定转速按1000转/分钟设计，低速端风力机额定转速按25转/分钟设计。
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