一种自启动式狭管聚风风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术一种自启动式狭管聚风风力发电系统涉及一种聚风结构、风洞特性、流体变迁、狭管效应、基础架构材料、空气动力、结构力学、涡轮效应、电能转换等重大综合性核心技术，属于一种狭管聚风风力发电系统技术领。由圆顶礼帽式聚风装置组件、规避强暴偏转闭合装置组件、多级逐扩空气涡轮发电机装置组件、狭管式工质增速装置组件、壮筋骨抗震构件装置组件、智能控制人机一体组件及附件组成。将上述组合好的圆顶礼帽式聚风装置、规避强暴偏转闭合装置、多级逐扩空气涡轮发电机装置、狭管式工质增速装置、壮筋骨抗震构件装置，按先后顺序就位安装，并将智能控制系统和附件部分按各自位置定位安装后，形成一套完整的自启动式狭管聚风风力发电系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一种自启动式狭管聚风风力发电系统涉及的是一种聚风结构、风洞特性、流体变迁、狭管效应、基础架构材料、空气动力、结构力学、涡轮效应、电能转换等重大综合性核心技术，属于一种狭管聚风风力发电系统

技术介绍
人类利用绿色可再生风能为社会生产、生活提供服务已经有几百年的历史了，从古代的利用帆式风轮提水到利用风帆远航，以及世界著名的荷兰风车，再到近代的水平轴/垂直轴风力发电。随着时代的变迁，风力应用技术不断升级、变革、完善、创新，创造出了一个有一个的技术提升，为人类生产、生活提供服务。就现有传统风力发电系统，从应用角度看，似乎已经达到了风能应用极限。由于风机叶片捕获的风能正比于风机的扫风面积和通过风机风速的三次方，而风速是由气候条件确定的人类无法改变。然而，提高风能利用率和发电效率的有效途径是提高风力叶片的捕风能力，为此，目前常规方法就只有通过不断增加风机叶片尺寸来加大扫风面积，从而捕获更多风能来提升单机有效风电转换量。但结果却是牺牲了发电稳的定性和系统的安全性。纵观现有国内外市场各类风力发电系统的特性，不难看出存在的几大问题1、发电效率低；2、叶片过大过长；3、整机重量大，运输、安装、维护困难；4、投资回报率低；5、安全性差；6、噪声污染严重。各国专家、科技人员、行业精英对这些问题进行不懈努力深入研究，以求争取突破，寻找解决这些难题的替代方法和机型，希望能够为社会可持续发展作出贡献。但是，真正能够推广应用，适应大规模布场，用电口建站又可轻便运输、灵活安装、集约化发电的另类新型专款机型，无论是专业制造技术，专有安装设备，还是专职工程技术人员都寥寥无几。在传统风力发电机领域，我国和世界先进国家相比，制造技术还有一定的差距，很多核心技术还掌握在少数发达国家手中。突破技术瓶颈，创造我国自有的独创技术，参与国际大市场竞争，增强在风电核心
的知名度和占有率，这是我国“十二五”计划中的重要内容之一，也完全适合我国可再生能源利用的大计方针和战略决策。到目前为止，在狭管聚风涡轮式风力发电领域中，无论是在进风罩选型及制作技术、规避恶劣天气突袭保障性技术、还是狭管进口与出口比例匹配技术、骨架抗震和系统建筑一体技术、高效率空气涡轮制造技术和系统控制人机一体技术等，均未见有可参考的基础资料和应用实例。虽然现有少数发达国家，如英国、丹麦等国的狭管式风力发电，也只是利用自然或者是建筑物间形成的狭管，所提升的风速非常有限，完全不同于本技术。经检索及市场调查，未见与本技术完全一致或相似的专家文献及专利报告。
技术实现思路
本技术的目的是针对国内外已知风力发电市场中，各种风力发电机型及少量的专家文献和专利报告，特别针对上述所列出的众多难题和技术缺陷，提供一种自启动式狭管聚风风力发电系统。该系统由特点之一是独特的圆顶礼帽式聚风装置耦合坚固耐用的狭管式工质增速装置，充分利用大开口，可调控等特有构造，随时随地主动瞄准风向目标，可极大地将开口周围的漫散风能聚集在进口中。狭管内置螺旋形引导板，迫使工质流进行螺旋状固相结构规范，形成龙卷风工质流态势。高速前进的龙卷风在产生旋转的同时把窗外的游离散漫风能吮吸进旋流之中，从而增大能量，填实了龙卷风风柱。加强旋转力同时又产生了强大的扭力，提高有效动能转化；特点之二是多组圆形外观设计耦合壮筋骨龙骨架构，增强系统整体结构，采用积极主动规避强暴风阻力面小的圆形设计；并配以圆柱面龙骨和扁圆形层板作为连接件，使整个系统建筑从地面到空中混然一体，解决了采风在空中，发电在地面的重大课题，极大地提高了整个大系统的安全性和稳定性，延长了使用寿命；特点之三是多级逐扩空气涡轮发动机优化耦合多组分流空气引导板，加上新型的龟板式桨叶叶片，能迅速高效地把风能转换成机械能输出，输出功率大，风能聚集率超过100%以上，而风能到机械能的转换效率高达70%以上。并具有强大的后拽力，工作稳定性好，耐久性佳，填补了国内外在狭管风力发动机领域的空白。多组合分流空气引导板运用航空空气动力学理论设计，在消除涡流，归正分割，量化风量分配上起到了举足轻重的作用，解决了大功率风力发电不需要采用增加重量、增大叶片尺寸来捕获能量的重大课题。本技术一种自启动式狭管聚风风力发电系统是采用以下技术方案实现的一种自启动式狭管聚风风力发电系统由圆顶礼帽式聚风装置组件、规避强暴偏转闭合装置组件、多级逐扩空气涡轮发电机装置组件、狭管式工质增速装置组件、壮筋骨抗震构件装置组件、智能控制人机一体组件及附件组成。其中，所述的圆顶礼帽式聚风装置组件由圆顶礼帽龙骨、外弧面蒙皮、内弧面蒙皮、圆环形环筒、中心限位轴筒、轮式护环B、刹车环、环形摩擦圈、防护栅、支撑筋、齿环、聚风口、填料组成。圆顶礼帽龙骨设置成上圆下敞口的圆形球状体；外弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨外侧；内弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨内侧；填料填充在外弧面蒙皮和内弧面蒙皮之间，以辅助增强抗风强度，提高圆顶礼帽的整件防护等级，由此形成一个圆顶礼帽本体。轮式护环B设置在圆顶礼帽本体内，以提高抗压强度，防吸瘪；圆环形环筒铆接在圆顶礼帽龙骨下方敞开处；环形摩擦圈设置在圆环形环筒周向一侧下部；刹车环设置在圆环形环筒周向一侧上部；而齿环设置在环形摩擦圈与刹车环中间并固定在圆环形环筒上；聚风口设置在圆顶礼帽本体一侧；在聚风口上设置有防护栅和支撑筋，以防鸟类及大件杂物进入；圆顶礼帽本体上部居中设置有中心限位轴筒，使圆顶礼帽本体工作时能始终居中。从而形成一套完整的圆顶礼帽式聚风装置。其中，规避强暴偏转闭合装置组件由变速箱、刹车基台、刹车元件、液压制动装置、液压制动装置基台、泄风启闭门、传动齿轮、滚针轴承B组成。变速箱、刹车基台设置在环形平台上；刹车基台上设置有刹车元件；变速箱向心一侧设置有传动齿轮，有利于与齿环紧密咬合；液压制动装置设置在液压制动装置基台上；而液压制动装置基台设置在地面上；泄风启闭门设置在泄风通道的出风口，可以在需要时随时关闭和开启；滚针轴承B设置在管筒圈壁向心一侧壁面上。从而形成一套完整的规避强暴偏转闭合装置。其中，多级逐扩空气涡轮发电机装置组件由发电机、电器控制箱、多级逐扩涡轮发动机主体台、导风规整板A、导风规整板B、导风规整板C、固定环A、固定环B、固定环C、向心环A、向心环B、向心环C、递级动力轴、轴承A、轴承B、龟背形叶片A、龟背形叶片B、龟背形叶片C、连接法兰、壳体、泄风通道、动力输出齿轮、主体台基柱、支撑件A、支撑件B、前置法兰、后置法兰组成。发电机设置固定在机械房靠墙一侧；多级逐扩涡轮发动机主体台设置在主体台基柱上；而主体台基柱设置在地基上，可以和地基融为一体，提高安全性、抗震性；固定环A、向心环A之间设置有导风规整板A ;固定环B、向心环B之间设置有导风规整板B ;固定环C、向心环C之间设置有导风规整板C ;固定环A、固定环B、固定环C设置在壳体内壁周向壁面上；递级动力轴穿过向心环A、向心环B、向心环C设置在支撑件A与支撑件B上；支撑件A设置在导风规整板A与龟背形叶片A之间；而支撑件B则设置在后置法兰和泄风通道之间；轴承A、轴承B则设置在递级动力轴的前端和后端，并固定在支撑件A和支撑件B向心位置上；龟背形叶片A、龟背形叶片B、龟背形叶片C则按逐级扩大原则设置在递级动力轴上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自启动式狭管聚风风力发电系统，其特征在于：由圆顶礼帽式聚风装置组件、规避强暴偏转闭合装置组件、多级逐扩空气涡轮发电机装置组件、狭管式工质增速装置组件、壮筋骨抗震构件装置组件、智能控制人机一体组件及附件组成；所述的圆顶礼帽式聚风装置组件由圆顶礼帽龙骨、外弧面蒙皮、内弧面蒙皮、圆环形环筒、中心限位轴筒、轮式护环B?、刹车环、环形摩擦圈、防护栅、支撑筋、齿环、聚风口和填料组成；圆顶礼帽龙骨设置成上圆下敞口的圆形球状体；外弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨外侧；内弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨内侧；填料填充在外弧面蒙皮和内弧面蒙皮之间，以辅助增强抗风强度，提高圆顶礼帽的整件防护等级，由此形成一个圆顶礼帽本体；轮式护环B?设置在圆顶礼帽本体内，以提高抗压强度，防吸瘪；圆环形环筒铆接在圆顶礼帽龙骨下方敞开处；环形摩擦圈设置在圆环形环筒周向一侧下部；刹车环设置在圆环形环筒周向一侧上部；而齿环设置在环形摩擦圈与刹车环中间并固定在圆环形环筒上；聚风口设置在圆顶礼帽本体一侧；在聚风口上设置有防护栅和支撑筋；圆顶礼帽本体上部居中设置有中心限位轴筒，使圆顶礼帽本体工作时能始终居中；所述的规避强暴偏转闭合装置组件由变速箱、刹车基台、刹车元件、液压制动装置、液压制动装置基台、泄风启闭门、传动齿轮和滚针轴承B?组成；变速箱、刹车基台设置在环形平台上；刹车基台上设置有刹车元件；变速箱向心一侧设置有传动齿轮，有利于与齿环紧密咬合；液压制动装置设置在液压制动装置基台上；而液压制动装置基台设置在地面上；泄风启闭门设置在泄风通道的出风口，在需要时随时关闭和开启；滚针轴承B?设置在管筒圈壁向心一侧壁面上；所述的多级逐扩空气涡轮发电机装置组件由发电机、电器控制箱、多级逐扩涡轮发动机主体台、导风规整板A?、导风规整板B、导风规整板C?、固定环A、固定环B、固定环C、向心环A、向心环B、向心环C、递级动力轴、轴承A、轴承B、龟背形叶片A?、龟背形叶片B、龟背形叶片C?、连接法兰、壳体、泄风通道、动力输出齿轮、主体台基柱、支撑件A、支撑件B、前置法兰和后置法兰组成；发电机设置固定在机械房靠墙一侧；多级逐扩涡轮发动机主体台设置在主体台基柱上；而主体台基柱设置在地基上，和地基融为一体，提高安全性、抗震性；固定环A、向心环A之间设置有导风规整板A?；固定环B、向心环B之间设置有导风规整板B?；固定环C、向心环C之间设置有导风规整板C?；固定环A、固定环B、固定环C设置在壳体内壁周向壁面上；递级动力轴穿过向心环A、向心环B、向心环C设置在支撑件A与支撑件B上；支撑件A设置在导风规整板A?与龟背形叶片A?之间；而支撑件B则设置在后置法兰和泄风通道之间；轴承A、轴承B则设置在递级动力轴的前端和后端，并固定在支撑件A和支撑件B向心位置上；龟背形叶片A?、龟背形叶片B?、龟背形叶片C?则按逐级扩大原则设置在递级动力轴上，成环向均衡逐段布置并固定；连接法兰设置在逐段扩大的壳体两端，有利于螺钉连接；泄风通道前端设置在后置法兰上；而后置法兰则与泄风启闭门框固定连接；递级动力轴动力输出端设置有动力输出齿轮带动发电机发电，将机械能转换成电能输出；所述的狭管式工质增速装置组件由狭管本体、狭管基台、环形平台、安全墙、轮式护环A?、滚针轴承A?、管筒壁体、螺旋形引导板、吮吸窗和狭管内饰组成；狭管本体设置在狭管基台上，并分段与环形圈梁连接加固；而狭管基台则设置在地基上，增强整体的稳定性和抗震性；管筒壁体设置在狭管本体的上部，有利于和圆环形环筒活动对接；管筒壁体周向设置有滚针轴承A?；轮式护环A?设置在狭管本体内，增强整体抗压强度；吮吸窗设置在狭管本体适当位置，有利于当管内流速加快时顺利从窗外吮吸增补空气流；螺旋形引导板设置在狭管环向内壁，通过固相结构强迫工质流形成旋转状，形成龙卷风；狭管内饰设置在狭管内壁面上，有利于提高光洁度，消除乱流、涡流；环形平台设置在狭管本体上端，有利于安装及设置各类器材；安全墙则设置在环形平台外侧周向，从而形成一套完整的狭管式工质增速装置；所述的壮筋骨抗震构件装置组件由主撑柱、环形圈梁、圆拱形防护柱、机械房、压盖、环形圈座组成；主撑柱一端设置在地基上，另一端与环形平台牢固连接；主撑柱分段间隔设置有环形圈梁，将多根主撑柱连成一体，加强抗震性；圆拱形防护柱设置在圆顶礼帽环向外侧，并与环形平台连接固定；机械房设置在地面上，机械房和狭管基台连成一体以提高整体抗震能力；环形圈座设置在圆拱形防护柱顶部交会处，有利于中心限位轴筒定位安装；压盖设置在环形圈座上；??所述的智能控制系统采用DCS智能控制系统，由多...

【技术特征摘要】
1. 一种自启动式狭管聚风风カ发电系统，其特征在干由圆顶礼帽式聚风装置组件、规避强暴偏转闭合装置组件、多级逐扩空气涡轮发电机装置组件、狭管式エ质增速装置组件、壮筋骨抗震构件装置组件、智能控制人机一体组件及附件组成； 所述的圆顶礼帽式聚风装置组件由圆顶礼帽龙骨、外弧面蒙皮、内弧面蒙皮、圆环形环筒、中心限位轴筒、轮式护环B、刹车环、环形摩擦圈、防护栅、支撑筋、齿环、聚风口和填料组成；圆顶礼帽龙骨设置成上圆下敞ロ的圆形球状体；外弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨外侧；内弧面蒙皮设置在圆顶礼帽龙骨内侧；填料填充在外弧面蒙皮和内弧面蒙皮之间，以辅助增强抗风強度，提高圆顶礼帽的整件防护等级，由此形成一个圆顶礼帽本体；轮式护环B设置在圆顶礼帽本体内，以提高抗压强度，防吸瘪；圆环形环筒铆接在圆顶礼帽龙骨下方敞开处；环形摩擦圈设置在圆环形环筒周向ー侧下部；刹车环设置在圆环形环筒周向ー侧上部；而齿环设置在环形摩擦圈与刹车环中间并固定在圆环形环筒上；聚风ロ设置在圆顶礼帽本体ー侧；在聚风口上设置有防护栅和支撑筋；圆顶礼帽本体上部居中设置有中心限位轴筒，使圆顶礼帽本体工作时能始終居中； 所述的规避強暴偏转闭合装置组件由变速箱、刹车基台、刹车元件、液压制动装置、液压制动装置基台、泄风启闭门、传动齿轮和滚针轴承B组成；变速箱、刹车基台设置在环形平台上；刹车基台上设置有刹车元件；变速箱向心ー侧设置有传动齿轮，有利干与齿环紧密咬合；液压制动装置设置在液压制动装置基台上；而液压制动装置基台设置在地面上；泄风启闭门设置在泄风通道的出风ロ，在需要时随时关闭和开启；滚针轴承B设置在管筒圈壁向心一侧壁面上； 所述的多级逐扩空气涡轮发电机装置组件由发电机、电器控制箱、多级逐扩涡轮发动机主体台、导风规整板A、导风规整板B、导风规整板C、固定环A、固定环B、固定环C、向心环A、向心环B、向心环C、递级动カ轴、轴承A、轴承B、龟背形叶片A、龟背形叶片B、龟背形叶片C、连接法兰、壳体、泄风通道、动カ输出齿轮、主体台基柱、支撑件A、支撑件B、前置法兰和后置法兰组成；发电机设置固定在机械房靠墙ー侧；多级逐扩涡轮发动机主体台设置在主体台基柱上；而主体台基柱设置在地基上，和地基融为一体，提高安全性、抗震性；固定环A、向心环A之间设置有导风规整板A ;固定环B、向心环B之间设置有导风规整板B ；固定环C、向心环C之间设置有导风规整板C ;固定环A、固定环B、固定环C设置在壳体内壁周向壁面上；递级动力轴穿过向心环A、向心环B、向心环C设置在支撑件A与支撑件B上；支撑件A设置在导风规整板A与龟背形叶片A之间；而支撑件B则设置在后置法兰和泄风通道之间；轴承A、轴承B则设置在递级动カ轴的前端和后端，并固定在支撑件A和支撑件B向心位置上；龟背形叶片A、龟背形叶片B、龟背形叶片C则按逐级扩大原则设置在递级动カ轴上，成环向均衡逐段布置并固定；连接法兰设置在逐段扩大的壳体两端，有利于螺钉连接；泄风通道前端设置在后置法兰上；而后置法兰则与泄风启闭门框固定连接；递级动カ轴动カ输出端设置有动カ输出齿轮带动发电机发电，将机械能转换成电能输出； 所述的狭管式エ质增速装置组件由狭管本体、狭管基台、环形平台、安全墙、轮式护环A、滚针轴承A、管筒壁体、螺旋形引导板、吮吸窗和狭管内饰组成；狭管本体设置在狭管基台上，井分段与环形圈梁连接加固；而狭管基台则设置在地基上，增强整体的稳定性和抗震性；管筒壁体设置在狭管本体的上部，有利于和圆环形环筒活...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇强，姚伯龙，谢玉琪，杨伟涛，周志刚，
申请(专利权)人：无锡中阳新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：