專利名稱：風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以組合的形式將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成液壓能給發(fā)電機(jī)提供動(dòng)能，再帶動(dòng)大功率發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都是風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)變速、調(diào)整裝置直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，長期運(yùn)作存在以下問題
1、由于現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大多是數(shù)噸的重量，全部架設(shè)在30米-60米高的立柱上， 對(duì)于立柱的強(qiáng)度、鋼度、穩(wěn)定度以及安全等要求極高，增加了制造成本、運(yùn)輸、架設(shè)、監(jiān)測(cè)、維修的難度。2、由于自然界風(fēng)力能變化無常和隨意，對(duì)于發(fā)電機(jī)恒速發(fā)電的調(diào)整要求非常嚴(yán)格，調(diào)速裝置設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，精度要求極高，增加了制造和生產(chǎn)成本。3、為適應(yīng)各種風(fēng)力變化，一般將發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成三組發(fā)電，即風(fēng)力為3-5級(jí)時(shí)風(fēng)力發(fā)電為低速低功率發(fā)電；風(fēng)力為5-8級(jí)時(shí)風(fēng)力發(fā)電為中速中功率發(fā)電；風(fēng)力為8-12級(jí)時(shí)風(fēng)力發(fā)電為高速大功率發(fā)電。發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)成三組發(fā)電，需隨時(shí)根據(jù)風(fēng)力大小進(jìn)行發(fā)電機(jī)功率轉(zhuǎn)換和不同功率的輸電切入轉(zhuǎn)換。故設(shè)備結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，故障多，并且在這三種風(fēng)力區(qū)間時(shí)只能保證額定的低功率、中功率、大功率發(fā)電，其中每種風(fēng)力區(qū)間發(fā)電都有超速下調(diào)時(shí)大量的無功功率存在，在調(diào)速時(shí)損失掉了。當(dāng)出現(xiàn)1 2級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)時(shí)，還要?jiǎng)佑每箯?qiáng)風(fēng)裝置，故而大大降低了風(fēng)能利用率。4、在實(shí)際中風(fēng)輪直徑是隨著發(fā)電機(jī)額定功率的需求而確定的，例如WOOkw的發(fā)電機(jī)需要風(fēng)能電力密度在200W時(shí)風(fēng)輪直徑為80米，單片風(fēng)葉長為40米，為了保證風(fēng)葉所需要的強(qiáng)度和鋼度，就要極其重視對(duì)其結(jié)構(gòu)和材料的性能要求，在保證其強(qiáng)度和鋼度的條件下，盡量減輕風(fēng)葉的重量。由于動(dòng)靜平衡的要求，對(duì)一組風(fēng)葉質(zhì)量致密性的要求相當(dāng)高， 調(diào)整時(shí)難度較大、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，風(fēng)葉越長，制造、調(diào)試難度和工時(shí)費(fèi)用就越大。故要增大發(fā)電機(jī)的額定功率，就要受到因風(fēng)葉長度的增加而增加了制造難度，以及增加了安裝工作調(diào)試的限制。5、日前國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電，基本都是以WOOkw為一個(gè)發(fā)電機(jī)組，由若干個(gè)機(jī)組并網(wǎng)供電。由于制造成本和設(shè)備安裝成本大，使風(fēng)力發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)最高達(dá)0.9元/ kwh，超過火電上網(wǎng)電價(jià)許多，還需要國家政策優(yōu)惠扶持和補(bǔ)助來解決上網(wǎng)超價(jià)部分，故而影響了政府和企業(yè)辦風(fēng)電的熱情和積極性，投資和發(fā)展緩慢，使我國對(duì)可再生利用、綠色環(huán)保、零污染的風(fēng)力能源的開發(fā)利用受到了一定的限制，影響了我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易、成本小、風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)要接近或低于火電上網(wǎng)電價(jià)的一種大功率風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，發(fā)電功率單臺(tái)可達(dá)到數(shù) 10兆瓦級(jí)，同時(shí)在不增大風(fēng)輪直徑和增長風(fēng)葉的長度條件下，由風(fēng)輪數(shù)量組合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的基本原理是為增大發(fā)電機(jī)功率而又不增大風(fēng)輪直徑，所需的風(fēng)能面積由η個(gè)原直徑的風(fēng)輪組合來完成；為集合η組風(fēng)輪的動(dòng)能，將直接的機(jī)械傳動(dòng)改變?yōu)橐簤簜鲃?dòng)后，由液壓系統(tǒng)集合至一個(gè)強(qiáng)大的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)大功率發(fā)電機(jī)發(fā)電；用液壓調(diào)整傳動(dòng)機(jī)和變速器達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；以變功率發(fā)電機(jī)的功率變化來適應(yīng)和匹配自然風(fēng)能功率的變化；由電腦控制通過計(jì)算機(jī)軟件來自動(dòng)控制和調(diào)整液壓傳動(dòng)衡定轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)變功率、輸出電流電壓及切入上網(wǎng)等工作。為達(dá)到上述目的本發(fā)明的技術(shù)解決方案風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，基本由風(fēng)能機(jī)，以及控制調(diào)節(jié)和輸出電能的電腦控制器18連接發(fā)電機(jī)15組成，其特征是風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備是由η個(gè)并聯(lián)風(fēng)能機(jī)組合經(jīng)過液壓裝置共同連接到獨(dú)立件發(fā)電機(jī)15上，并由能夠調(diào)節(jié)控制和輸出電能的電腦控制器18連接單一發(fā)電機(jī)15組成，其中在η個(gè)并聯(lián)組合風(fēng)能機(jī)中，每個(gè)風(fēng)能機(jī)的立柱20上架設(shè)的風(fēng)輪1經(jīng)過變速箱2連接油泵3，油泵3輸出連接單向活門5 ；在液壓裝置中，各個(gè)單向活門5的輸出并聯(lián)共同依次經(jīng)過蓄壓器6、集壓筒7、 調(diào)壓器8、卸荷活門9、電磁閥10、單向活門11連接到獨(dú)立件傳動(dòng)機(jī)13，同時(shí)傳動(dòng)機(jī)13有兩個(gè)輸出，一個(gè)是液壓輸出并聯(lián)各個(gè)儲(chǔ)油箱4，各個(gè)儲(chǔ)油箱4的輸出連接各自的油泵3，卸荷活門9的另一個(gè)輸出端也并聯(lián)各個(gè)儲(chǔ)油箱4，傳動(dòng)機(jī)13的另外一個(gè)機(jī)械輸出經(jīng)過獨(dú)立件變速器14連接到發(fā)電機(jī)15 ；獨(dú)立件發(fā)電機(jī)1 5的電能經(jīng)過電腦控制器18輸出。本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括
所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是所述的η個(gè)并聯(lián)風(fēng)能機(jī)組合，η個(gè)風(fēng)能機(jī)為同樣的零部件、結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)。所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備.其特征是所述的在液壓裝置中，油壓傳感器 12兩端分別連接在集壓筒7的輸入端和單向活門11的輸出端。所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是獨(dú)立件發(fā)電機(jī)15的電能輸出端和調(diào)節(jié)控制端由三相交流電纜16和勵(lì)磁調(diào)節(jié)線路17連接電腦控制器18，電腦控制器18的三相交流電電能輸出經(jīng)過輸出變壓器19連接上網(wǎng)供電的變電站。所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是獨(dú)立件傳動(dòng)機(jī)13是一種由液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能的平動(dòng)液壓傳動(dòng)機(jī)13。 1所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是獨(dú)立件傳動(dòng)機(jī)13是一種由液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能的轉(zhuǎn)動(dòng)液壓傳動(dòng)機(jī)13。所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是發(fā)電機(jī)15是一種三相交流勵(lì)磁變功率發(fā)電機(jī)15。所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是發(fā)電機(jī)15是一種三相交流勵(lì)磁額定功率發(fā)電機(jī)15。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果
1、由于本發(fā)明采用了組合風(fēng)能液壓結(jié)構(gòu)和方法，使發(fā)電機(jī)功率增大時(shí)不必增大風(fēng)輪直徑，而只需增加風(fēng)輪的數(shù)量，這就減少了因風(fēng)葉長度增大而使制造工藝、材料選用和制造、 調(diào)整增大的難度；能夠在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下完成大功率風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造和安裝發(fā)電。2、由于本發(fā)明采用了液壓控制來調(diào)整變速運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到恒定轉(zhuǎn)速，使原來由十分復(fù)雜的機(jī)械調(diào)速變成了由簡(jiǎn)單的液壓控制來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，從而使調(diào)速更加準(zhǔn)確，同時(shí)也降低了制造難度和生產(chǎn)成本。3、由于本發(fā)明采取了變功率發(fā)電機(jī)，它可根據(jù)自然風(fēng)能的變化而隨動(dòng)變化發(fā)電機(jī)功率，保證與變化后的風(fēng)能功率相匹配，從而減少許多用調(diào)整風(fēng)能來符合發(fā)電機(jī)額定功率而形成的無功功率，使風(fēng)能利用率提高20% 一 30%。
4、由于本發(fā)明采用了由原來將發(fā)電機(jī)和變速箱安裝在立柱頂端變?yōu)榘惭b在地面上，從而簡(jiǎn)便了架設(shè)和維修，同時(shí)因立柱頂端壓力減少，可使立柱的直徑變小，用材更省，制造成本下降。5、由于本發(fā)明采用了組合風(fēng)能液壓變功率發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)了大功率風(fēng)力發(fā)電，將原來由許多個(gè)中、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，組合成一個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電廠，由若干同類設(shè)備合成了一個(gè)設(shè)備，如變速箱、發(fā)電機(jī)、電腦控制器、變壓器等由η個(gè)變成了一個(gè)，節(jié)約了設(shè)備費(fèi)用，降低了投資成本。6、由于本發(fā)明采用了風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，減少了許多風(fēng)力發(fā)電中的無功功率，使發(fā)電量增加了 30%，投資成本降低2/5，從而使上網(wǎng)電價(jià)隨著發(fā)電功率的大型化，而逐漸接近或低于火電上網(wǎng)電價(jià)。7、風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備經(jīng)過統(tǒng)計(jì)、核算，因降低了設(shè)備的制造難度、減少了許多同類調(diào)整設(shè)備和增加發(fā)電量，故使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備投資成本降低約2/5，逐漸經(jīng)近或低于火電上網(wǎng)的電價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益十分客觀，使政府、企業(yè)和個(gè)體大大提高了投資風(fēng)電的積極性和熱情，將對(duì)我國風(fēng)電的發(fā)展起到推動(dòng)作用。風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備在國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，有十分廣闊的發(fā)展前景和開發(fā)前途，為解決我國電力供應(yīng)緊張，發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起到無可估量的作用。


本發(fā)明的附圖是整體結(jié)構(gòu)工作原理示意圖，圖中標(biāo)號(hào)說明
1 (或稱為1-η[η表示數(shù)量，下同])一風(fēng)輪，2 (2_η)—變速箱，3 (3_η)—油泵，4 (4-η) 一儲(chǔ)油箱，5 (5-η)—單向活門閥門，6-蓄壓器，7—集壓筒，8-調(diào)壓器，9 一卸荷活門卸載閥門，10-電磁閥，11 -單向活門，12 -液壓傳感器，13 -傳動(dòng)機(jī)，14 -變速器，15.發(fā)電機(jī)、16 一三相交流電纜，17-勵(lì)磁調(diào)整線路，18 -電腦控制器，19 -變壓器，20 (20-η) —立柱。
具體實(shí)施例方式新研制設(shè)計(jì)的4兆瓦風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，發(fā)電機(jī)15的最大輸出功率為 4000kwX120%=4800kw，需單臺(tái)風(fēng)輪直徑為 180米，現(xiàn)采用4個(gè)半徑40米的風(fēng)輪1，帶動(dòng)相應(yīng)的4個(gè)大功率的油泵3工作，油泵3輸出經(jīng)過單向活門5、蓄壓器6、集壓筒7、調(diào)壓器8連接傳動(dòng)機(jī)13，給傳動(dòng)機(jī)1 3提供大壓力油壓，傳動(dòng)機(jī)13經(jīng)過數(shù)個(gè)平動(dòng)液壓筒將液壓傳動(dòng)變?yōu)樗韬愣ǖ臋C(jī)械轉(zhuǎn)速輸出，再經(jīng)變速器14帶動(dòng)發(fā)電機(jī)15發(fā)出三相交流電。當(dāng)風(fēng)力減小風(fēng)能降低時(shí)，液壓傳動(dòng)功率減少，此時(shí)經(jīng)電腦控制器18調(diào)整勵(lì)磁線圈線路17的勵(lì)磁強(qiáng)度， 使發(fā)電機(jī)15的功率變小，使之與液壓功率相匹配。當(dāng)風(fēng)力變大功率增加時(shí)，油壓升高，此時(shí)發(fā)電機(jī)15功率也隨之增加，當(dāng)動(dòng)力增加時(shí)阻力也增大，使變速器14轉(zhuǎn)速保持恒定。同時(shí)減少了額定功率發(fā)電機(jī)需要風(fēng)能變化時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生的大量無功功率，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電量增加30%。當(dāng)液壓傳動(dòng)功率超過發(fā)電機(jī)功率20%時(shí)，由電腦控制器18調(diào)整卸荷活門9實(shí)現(xiàn)卸壓，若發(fā)生在15級(jí)以上的災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)時(shí)，電腦控制器18控制轉(zhuǎn)動(dòng)鳳輪1的受封面積達(dá)到正常使用的目的。經(jīng)電腦控制器18調(diào)整后以安全可靠的切入輸電點(diǎn)，將三相交流電送到變壓器19，經(jīng)變壓后輸送入220kv的變電所并網(wǎng)供電；也可離網(wǎng)單獨(dú)用電。同時(shí)傳動(dòng)機(jī)13 有兩個(gè)輸出，一個(gè)是液壓輸出到各個(gè)儲(chǔ)油箱4，各個(gè)儲(chǔ)油箱4的輸出連接各自的油泵3，卸荷活門(9)的另一個(gè)輸出端也并聯(lián)各個(gè)儲(chǔ)油箱G)，傳動(dòng)機(jī)(1 的另外一個(gè)機(jī)械輸出經(jīng)過獨(dú)立件變速器14連接到發(fā)電機(jī)15 ；獨(dú)立件發(fā)電機(jī)15的電能經(jīng)過電腦控制器18輸出。油壓傳感器12兩端分別連接在集壓筒7的輸入端和單向活門11的輸出端。
根據(jù)以上試驗(yàn)、計(jì)算和分析，可以認(rèn)定采用風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備進(jìn)行并網(wǎng)離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電是可行的，解決了原來大功率風(fēng)力發(fā)電所需特長風(fēng)葉的難題。由于采用了變功率發(fā)電機(jī)、液壓調(diào)速裝置和電腦控制裝置，使風(fēng)能利用率提高了 20-30%，即實(shí)際發(fā)電量增加了 30%，使上網(wǎng)電價(jià)接近或低于火電上網(wǎng)電價(jià)，這種既節(jié)能又無污染的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，無疑將對(duì)我國風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，基本由風(fēng)能機(jī)，以及控制調(diào)節(jié)和輸出電能的電腦控制器連接發(fā)電機(jī)組成，其特征是風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備是由η個(gè)并聯(lián)風(fēng)能機(jī)組合經(jīng)過液壓裝置共同連接到獨(dú)立件發(fā)電機(jī)上，并由能夠調(diào)節(jié)控制和輸出電能的電腦控制器連接單一發(fā)電機(jī)組成，其中在η個(gè)并聯(lián)組合風(fēng)能機(jī)中，每個(gè)風(fēng)能機(jī)的立柱上架設(shè)的風(fēng)輪經(jīng)過變速箱連接油泵，油泵輸出連接單向活門；在液壓裝置中，各個(gè)單向活門的輸出并聯(lián)共同依次經(jīng)過蓄壓器、集壓筒、調(diào)壓器、卸荷活門、電磁閥、單向活門連接到獨(dú)立件傳動(dòng)機(jī)，同時(shí)傳動(dòng)機(jī)有兩個(gè)輸出，一個(gè)是液壓輸出并聯(lián)各個(gè)儲(chǔ)油箱，各個(gè)儲(chǔ)油箱的輸出連接各自的油泵，卸荷活門的另一個(gè)輸出端也并聯(lián)各個(gè)儲(chǔ)油箱，傳動(dòng)機(jī)的另外一個(gè)機(jī)械輸出經(jīng)過獨(dú)立件變速器連接到發(fā)電機(jī)；獨(dú)立件發(fā)電機(jī)的電能經(jīng)過電腦控制器輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備，其特征是所述的在液壓裝置中， 油壓傳感器兩端分別連接在集壓筒的輸入端和單向活門的輸出端；獨(dú)立件發(fā)電機(jī)的電能輸出端和調(diào)節(jié)控制端由三相交流電纜和勵(lì)磁調(diào)節(jié)線路連接電腦控制器，電腦控制器的三相交流電電能輸出經(jīng)過輸出變壓器連接上網(wǎng)供電的變電站。
全文摘要
發(fā)明涉及一種以組合的形式將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成液壓能給發(fā)電機(jī)提供動(dòng)能，再帶動(dòng)大功率發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。目前的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備都是風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)變速、調(diào)整裝置直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，存在問題有增加了立柱成本，降低了風(fēng)能利用率；增加了安裝工作調(diào)試的限制；使風(fēng)力發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)超過火電上網(wǎng)電價(jià)許多等。本發(fā)明的目的是研制一種風(fēng)能液壓組合式發(fā)電設(shè)備。結(jié)構(gòu)原理集合n組風(fēng)輪的動(dòng)能，將直接的機(jī)械傳動(dòng)改變?yōu)橐簤簜鲃?dòng)后，由液壓系統(tǒng)集合至一個(gè)強(qiáng)大的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)大功率發(fā)電機(jī)發(fā)電；由電腦控制和調(diào)整液壓傳動(dòng)衡定轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)變功率、輸出電流電壓。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易、成本小、發(fā)電功率單臺(tái)能達(dá)到數(shù)10兆瓦級(jí)。
文檔編號(hào)F16H47/02GK102477947SQ20101055516
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
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