卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元制造技术

一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，它属于风力发电领域，其单台叶齿机取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接构成，而单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的中心轴与发电机通过传动装置连接构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；由多个单台叶齿机取风单元通过传动轴串联连接后形成叶齿机串与发电机相连接而构成；拦风坝相同高度上多个叶齿机取风单元(南北方向)由通风通道相连接并且与旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级取风的单层发电场单元；发电场单元中的发电机根据叶齿机以及与之相连接的传动机构的传递能力设置在拦风坝水平方向上的中间部位。

【技术实现步骤摘要】
卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元
本技术涉及一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，它属于风力发电领域。
技术介绍
近些年水平轴风力发电高速发展，促进了风力发电技术的不断进步，为风力发电的更大规模发展提供了可能，但是水平轴风力发电的第一个严重的缺点就是谐波污染，通常认为风电在局部电网容量中超过10％时将无法保证电网的稳定运行，当然这也取决于局部电网的特性和控制能力，然而现有的风电的发电量还很低，在局部电网容量中的占比也是微乎其微；水平轴风力发电的第二个缺点是无法消除风灾的危害，当风级达到一定程度(V＝25m/s)时，水平轴风电机组順桨后便不再发电；水平轴风力发电的第三个缺点是风能利用率很低，以20m/s风速为例，其最大风能利用率不大于8％。现有的垂直轴风力发电机的风轮均为敞开式结构，转轴上的叶片至少有一半无法产生扭转而且具有一定的阻力矩抵消相当数量的风动力矩，其风能利用率(风轮对应的面积)小于50％；无论风轮直径尺寸多大，其风轮对应截面均无法使其风力增速；由于风轮结构为敞开式，其风轮半径范围内所受风力无法集中于最大半径处，风能利用率无法达到最大值。
技术实现思路
水平轴风力发电机是指其叶片与其安装的传动轴相垂直，而传动轴的中心线与所受风力的方向大致相同，传动轴通过其它装置如稳速系统装置与风力发电机直接相连接。垂直轴风力发电机是指其叶片与其安装的传动轴相平行，而传动轴的中心线与所受风力的方向相垂直，其传动轴即可与水平面垂直也可与水平面平行，本专利所述的垂直轴风力发电机其传动轴与水平面平行。本技术在于克服了已有技术的缺点，提供一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，适用风速6.0m/s-47.2m/s(风级5级-14级)，拦风增速、逐级取能使风能利用率大幅度提高，外部风级越高风能利用率越高(59％～99％之间)，并可按设计要求控制取能级数达到控制拦风坝出口风速不大于6.0m/s以消除风灾的目的。单台取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与集风口(双向)、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接组成，且单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的传动轴与发电机通过传动装置连接而构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；拦风坝之相同高度的列上(南北方向)多个单台卧装封闭式垂直轴叶齿机取风单元由通风通道相连接且与旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级连续取风的列上发电单元，本设计为七级连续取风且可根据风力的大小开通相对应数量的卧装封闭式垂直轴叶齿机；拦风坝之相同高度的行上(东西方向)多台卧装封闭式垂直轴叶齿机通过其传动轴由万向联轴器连接形成卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串与发电机连接，发电机传动轴采用双轴伸结构可双端连接卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串，根据卧装封闭式垂直轴叶齿机传动轴的扭曲强度本设计采用双端各连接五台卧装封闭式垂直轴叶齿机，发电机的安装位置在拦风坝所占有的空间由拦风坝外斜立面使风力均分到与发电机双端连接的第一台卧装封闭式垂直轴叶齿机之上；同一平面上由万向联轴器行上连接、由通风通道列上连接的卧装封闭式垂直轴叶齿机形成了卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场平面单元，多层(预计四十层)阵列风电场平面单元组成小规模风电场，多个小规模风电场(沿东西方向)相连接组成大规模风电场。拦风坝的取风单元由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门与卧装封闭式垂直轴叶齿机相连接而构成；其中的拦风坝取风单元的集风口由钢板或混凝土材料制作而形成上底为通风通道出(入)风口、下底为取风单元(拦风坝建筑外边沿)之面积的侧立梯形结构，侧立梯形的下底面积约为30～35m2，通风通道出(入)风口面积约为2m2，进入通风通道之风力增速在2.5～3.0倍，且仅作用于封闭式垂直轴叶齿机的叶齿之上；通风通道由钢质材料制成，连接封闭式垂直轴叶齿机出(入)风口和集风口的上底；旁路通道设置在封闭式垂直轴叶齿机的上、下两侧，用于根据拦风坝外部风速调节封闭式垂直轴叶齿机启动或关闭以及在风速低至某一数值时旁路封闭式垂直轴叶齿机；旁路通道的出(入)风口处(在集风口之上、下侧斜立面内)、通风通道出(入)风口处设置调风门用于开通或关闭封闭式垂直轴叶齿机；调风门由电控螺旋伸缩机构控制其开通或关闭。多个取风单元在同一平面内由出(入)风口相互串联连接组成单层逐级取风的发电单元结构，由多台封闭式垂直轴叶齿机通过通风通道相连接、通风通道与相邻的旁路通道相连接、多台相连接的封闭式垂直轴叶齿机在两端设置集风口，通风通道和旁路通道在其两端的出(入)风口处、通风通道与旁路通道的分界墙上设置的出(入)风口处以及旁路通道内分别设置调风门，用于启动或关闭相对应的封闭式垂直轴叶齿机，并且可根据拦风坝外部风速的变化通过关闭或开启相对应的调风门以实现一级或多级取能的控制。封闭式垂直轴叶齿机由封闭式通道框架总成、叶齿轴总成、上端盖总成和下端盖总成相连接而构成；其中封闭式通道框架总成由方钢管框架、连接钢板组成，框架的上边和下边开设出(入)风口；叶齿轴由中心轴通过辐射状连接方钢管与组合外钢管连接构成的大直径框架轴上连接均布的叶齿而构成；叶齿在大直径框架轴圆周上均布18～36片，叶齿的背面(圆弧的凸面)由安装在大直径叶齿轴上的立筋与叶齿焊接连接，叶齿圆弧的中心线与大直径叶齿轴中心线平行，叶齿宽度与封闭式通道框架总成出(入)风口宽度尺寸相当；上、下端盖框架由其中心的钢质轴承座通过按辐射状分布的方钢管与外边框焊接构成，且在其封闭式垂直轴叶齿机内侧由钢板密封，组装时封闭式通道框架总成两端由上、下端盖框架通过螺栓或焊接连接而构成。列上分布的发电机与其两端行上分布的串联垂直轴叶齿机的传动轴通过换行机构在风力变化时(北风转南风)其发电机与垂直轴叶齿机实现自动换行而使发电机的功率与垂直轴叶齿机所受风功率大致上相匹配，发电机换行后其受南风作用的动作顺序与受北风作用时相同。附图说明图1-1为叶齿机主视图图1-2为叶齿机俯视图图1-3为叶齿机左视图图2-1为单台叶齿机拦风坝主视图图2-2为单台叶齿机拦风坝俯视图图2-3为单台叶齿机拦风坝左视图图3-1为七台串联连接叶齿机拦风坝俯视图图3-2为七台串联连接叶齿机拦风坝左视图图4-1为单层七行十列叶齿机拦风坝主视图图4-2为单层七行十列叶齿机拦风坝俯视图图5为风速V≤5.797m/s时叶齿机开通图图6为风速V≤5.797～7.822m/s时叶齿机开通图图7为风速V≤7.822～10.555m/s时叶齿机开通图图8为风速V≤10.555～14.243m/s时叶齿机开通图图9为风速V≤14.243～19.220m/s时叶齿机开通图图10为风速V≤19.220～25.935m/s时叶齿机开通图图11为风速V≤25.935～35.000m/s时叶齿机开通图图12为风速V≤35.000～47.223m/s时叶齿机开通图图13为拦风坝基础主视图图14为拦风坝基础俯视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，其特征在于其单台取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接组成，且单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的传动轴与发电机通过传动装置连接而构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；拦风坝之相同高度的列上在南北方向多个单台卧装封闭式垂直轴叶齿机取风单元由通风通道相连接且与由旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级连续取风的列上发电单元，本设计为七级连续取风且可根据风力的大小开通相对应数量的卧装封闭式垂直轴叶齿机；拦风坝之相同高度的行上在东西方向多台卧装封闭式垂直轴叶齿机通过其传动轴由万向联轴器连接形成卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串与发电机连接，发电机传动轴采用双轴伸结构可双端连接卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串，根据卧装封闭式垂直轴叶齿机传动轴的扭曲强度本设计采用双端各连接五台卧装封闭式垂直轴叶齿机，发电机的安装位置在拦风坝所占有的空间由拦风坝外斜立面使风力均分到与发电机双端连接的第一台卧装封闭式垂直轴叶齿机之上；同一平面上由万向联轴器行上连接、由通风通道列上连接的卧装封闭式垂直轴叶齿机形成了卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场平面单元，多层阵列风电场平面单元组成小规模风电场，多个小规模风电场相连接组成大规模风电场。/n...

【技术特征摘要】
1.一种卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，其特征在于其单台取风单元由单台卧装封闭式垂直轴叶齿机与由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门组成的拦风坝单元相连接组成，且单台卧装封闭式垂直轴叶齿机的传动轴与发电机通过传动装置连接而构成单台卧装封闭式垂直轴叶齿机发电单元；拦风坝之相同高度的列上在南北方向多个单台卧装封闭式垂直轴叶齿机取风单元由通风通道相连接且与由旁路通道、调风门组成的调风通道构成逐级连续取风的列上发电单元，本设计为七级连续取风且可根据风力的大小开通相对应数量的卧装封闭式垂直轴叶齿机；拦风坝之相同高度的行上在东西方向多台卧装封闭式垂直轴叶齿机通过其传动轴由万向联轴器连接形成卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串与发电机连接，发电机传动轴采用双轴伸结构可双端连接卧装串联封闭式垂直轴叶齿机串，根据卧装封闭式垂直轴叶齿机传动轴的扭曲强度本设计采用双端各连接五台卧装封闭式垂直轴叶齿机，发电机的安装位置在拦风坝所占有的空间由拦风坝外斜立面使风力均分到与发电机双端连接的第一台卧装封闭式垂直轴叶齿机之上；同一平面上由万向联轴器行上连接、由通风通道列上连接的卧装封闭式垂直轴叶齿机形成了卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场平面单元，多层阵列风电场平面单元组成小规模风电场，多个小规模风电场相连接组成大规模风电场。


2.根据权利要求1所述的卧装串联封闭式垂直轴叶齿机阵列风电场单元，其特征在于其拦风坝的取风单元由双向集风口、通风通道、旁路通道、调风门与卧装封闭式垂直轴叶齿机相连接而构成；其中的拦风坝取风单元的集风口由钢板或混凝土材料制作而形成上底为通风通道出、入风口、下底为取风单元即拦风坝建筑外边沿之面积的侧立梯形结构，侧立梯形的下底面积约为30～35m2，通风通道出、入风口面积约为2m2，进入通风通道之风力增速在2.5～3.0倍，且仅作用于封闭式垂直轴叶齿机的叶齿之上；通风通道由钢质材料制成，连接卧装封闭式垂直轴叶齿机出、入风口和集风口的上底；旁路通道设置在卧装封闭式垂直轴叶齿机的上、下两侧，用于根据拦风坝外部风速调节卧装封闭式垂直轴叶齿机启动或关闭以及在...

【专利技术属性】
技术研发人员：生瑞涛，
申请(专利权)人：生瑞涛，
类型：新型
国别省市：山东;37