海上发电系统技术方案

本公开描述了一种海上发电系统，该系统包括T形毂，该T形毂连接到发电机壳体中的共用轴上的推进器叶片和发电机。毂通过襟翼将各个推进器叶片的可变扭矩传递到一共用轴上，发电机通过联接器连接到该轴。通过联接器连接到该轴。通过联接器连接到该轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】海上发电系统


[0001]本专利技术涉及一种利用风力发电的海上发电涡轮机系统。该系统包括装配在安装于浮动浮体上的桅杆上的风力涡轮机。
[0002]海上发电系统包括连接到推进器叶片的T形毂和在发电机壳体中的共用轴上的多个发电机。

技术介绍

[0003]用于发电的风力涡轮机在过去是众所周知的，并且近年来已经经历了发展。从仅仅固定在陆地上，这种发展也使得安装在海床上和安装在锚定于海床上的浮体上成为可能。
[0004]当输出功率增加时，风力涡轮机的尺寸、重量和建造成本增加，并且这种关系现在是建造和构建具有相关较大推进器直径和位于水面上方较高位置的毂的较大涡轮机的几个限制因素之一。
[0005]虽然推进器(其捕获风并且作为产生能量的基础)的扫掠面积对于规模随着二次方的比例而增加，但是结构元件的体积以及重量将随着接近三次方的比例而增加。
[0006]增加的重量通常导致结构上更大的负载，尤其是由于发电机和桅杆顶部推进器的重量。
[0007]更大的推进器直径将增加位于离桅杆更远处的推进器叶片的偏转，这反过来增加了重量。更大的推进器直径也将遇到从较低位置流入直到叶片到达其顶部位置的空气的速度的巨大变化，例如在海拔50米以上的较低位置中的推进器末端和在海拔450米以上的较高位置中的推进器末端可能经历25％的风速增加，而如今在海拔230米以上的较高位置中的更普通的推进器直径将经历16％的风速增加，这是使用以下运算项发现的:
[0008]V顶＝V底*(Z顶/Z底)^0,1，其中V表示速度，Z表示海拔高度。
[0009]为了补偿推进器叶片升力的差异以及对发电机转矩的贡献，在大约4
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5秒的持续时间内，通过推进器的半转(half turn)，当前实施例中的推进器叶片可绕它们的纵向轴线旋转从而通过升力的相应变化来调节相对于流入空气的角度。随着直径的增加，叶片的重量和相应的质量惯性将变得太大而不允许如此快速的旋转。因此，必须将大直径推进器固定地连接到毂上，并且必须通过使用多个襟翼来改变沿着叶片纵向的旋转角度，这些襟翼在任何时候都可以通过致动器被单独且快速地设置到最佳角度。
[0010]由变化的风力条件引起的推进器叶片的不平衡可能导致结构的振荡和振动，这与增加的负载一起，对单元的构造和基础提出了更高的要求，总的来说，构造成本将显著增加。
[0011]因此，目前期望的产量增加将主要通过从陆地和浅海岸水域中按已知模式增加多个标准化单元来实现，该生产会占据很大面积。
[0012]这种布置往往会产生重大的环境后果，例如，会对鸟类种群构成威胁，嵌入式锚定系统、电力和信号电缆会对海底造成干扰，从而影响海洋生物，进而影响渔业。所需的面积
也将成为捕鱼和航运的障碍。
[0013]因此，需要一种系统来增加发电单元的容量，而不大幅增加尺寸和重量，从而减少单元的数量，从而减少对自然的影响。
[0014]涡轮机的输出由推进器和发电机的效率决定。因此，希望提高推进器在所有变化的风力条件下输送尽可能多的升力和扭矩的能力，并将其与调节发电机上的负载相结合，从而优化涡轮机的总输出。对一直运行的推进器和多个发电机可变表面的最佳设置进行控制的过程由中央单元控制，该中央单元接收来自推进器叶片、发电机和风力涡轮机外部的传感器的数据。
[0015]技术现状的披露
[0016]Teco
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Westinghouse电机公司(www.tecowestinghouse.com)制造DC直流电机，该电机包括共用轴，在该轴上装配有成一排的两个电动转子，相关的独立定子装配在共用壳体的内部。电机不是被设计为通过将转子/定子单元脱离接合来调节性能。这种电机通常用于空间条件要求结构高度较小的地方，如潜艇。
[0017]US8084909B2描述了一种电动机/发电机，该电动机/发电机围绕其旋转轴线在纵向方向上延伸，从而在相同的直径下产生增强的效果。发电机没有分成几个部分，因此发电机上的负载不能通过接合/分离部分来调节。该实施例被提供用于直径很重要的风力涡轮机。
[0018]EP1442216B2描述了一种推进器，其中可以通过改变叶片面积、旋转角度和有效面积与毂的距离来调节空气动力特性。一个实施例显示了分成两个部分的推进器叶片，其中处于缩回位置的外部部分隐藏在内部部分中，并且其可以通过伸缩臂被推出，从而增加机翼面积。另一个实施例在于，整个推进器叶片通过伸缩装置从毂呈现不同的位置。通过在当前可用的风流中尽可能好地随时调整推进器叶片的面积、旋转角度和位置，实施例将能够在变化的风力条件下更好地利用能量。
[0019]EP2087205B1描述了一种沿纵向分成两部分的涡轮叶片，其中外部部分具有由致动器控制的可调节的旋转角度，用线材加固的内部部分也可以旋转到工作位置或停放位置。该实施例将通过相对于进入的风流最佳地连续调节外部部分的旋转角度而具有更高的效率。
[0020]JP2001132615A和DE102004022730A1都是解决方案的例子，其中通过使用可变的推进器叶片长度来寻求增加推进器效率，并且其中外部部分除了可旋转之外，还可旋转并且设置有襟翼以调节升力。
[0021]US9500179B2描述了一种由3个部分构成的推进器叶片，其中这些部分之间的固定连接由能够最好地吸收弯矩和剪切力的管道和角钢的结构组成。

技术实现思路

[0022]在以下整个说明书中，以下术语表示:
[0023]术语“风力涡轮机”用于描述利用动能产生动力的单元。风力涡轮机包括可旋转地布置在毂上的至少一个推进器叶片，优选两个叶片。风作用在推进器叶片上，并使它们在垂直于水平轴线的推进器平面内旋转运动，该水平轴线又连接到产生电能的一个或多个发电机。风力涡轮机布置在桅杆的顶部，高于水面一定高度，相对于风向，推进器平面在发电机
后面。
[0024]术语“发电机壳体”用于描述发电机的圆柱形或近似圆柱形的空间，发电机在共用轴上支撑在横向隔板中。
[0025]术语“后掠(swept
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back)”用于描述在推进器平面内相对于旋转方向的推进器叶片的后掠轮廓。
[0026]术语“毂”用于描述将推进器叶片连接到发电机的T形中央单元，其中心位于发电机轴线与推进器平面相交的位置。
[0027]术语“联接器”用于描述连接两个围绕同一轴线的旋转物体的牢固或进/出单元(in/out unit)，使得该联接器形成共用旋转轴线的整体部分，并且其中联接器由两部分构成，在互连的旋转轴线的每一端各有一半，并且其中，进/出单元具有用于连接/分离这两半的共用装置。
[0028]术语“旋转”用于描述推进器叶片平面在沿叶片的任何位置相对于流入的风的有效角度，并且该角度通过使用襟翼来调节。
[0029]术语“襟翼(flap)”用于描述推进器叶片后缘处的多个单独铰接的部分，这些部分通过致动器可以相对于推进器叶片成一定角度，从而通过干扰轮廓顶部上方的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种海上发电系统(100)，包括T形毂(110)，包括旋转轴(110a)和从旋转轴(110a)径向向外延伸的连接到推进器叶片(120)的两个臂(110b)，以及布置在发电机壳体(130)中的共用轴(133)上的至少两个发电机(135)；其中共用轴(133)通过联接器(134)连接到毂(110)的旋转轴(110a)；并且其特征在于，所述毂(110)将可变扭矩从每个推进器叶片(120)传递到共用轴(133)，其中每个推进器叶片(120)包括多个襟翼(122)，并且其中每个发电机(135)通过联接器(136)连接到共用轴(133)。2.根据权利要求1所述的海上发电系统(100)，其中，所述共用轴(133)固定地或可释放地连接到T形毂(110)的旋转轴(110a)。3.根据前述权利要求中任一项所述的海上发电系统(100)，其中，发电机(135)固定地或可释放地连接到共用轴(133)。4.根据前述权利要求中任一项所述的海上发电系统(100)，其中，发电机壳体(130)包括横向隔板(132)，用于支撑旋转轴(110a)和共用轴(133)并用于将发电机壳体(130)分成单独的隔间。5.根据权利要求4所述的海上发电系统(100)，其中，旋转轴(110a)通过轴承(131)支撑在横向隔板(132)中，共用轴(133)通过轴承(137)支撑在横向隔板(132)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的海上发电系统(100)，其中，推进器平面中的每个推进器叶片(120)具有后掠前缘(121)，所述后掠前缘(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔，
申请(专利权)人：罗尔，
类型：发明
国别省市：