双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车制造技术

本实用新型专利技术涉及一种超大功率的发电风车，创新设计圆轨承载Y字形复叶片装置，液压集能或气压集能多机组发电系统，能够大规模高效率地利用风力能源，并具有以下优点：“圆轨承载Y字形复叶片”使风车扫风直径达到3000米以上；“双向对转Y字形复叶片”设计使风车叶片实度比达到100％；“单叶片自转对风结合复叶片公转”设计，达到工作风速时调节叶面保持最佳受风角度，风速过大时，逐层调节高层单叶片以最小面积抗风而仅让低层单叶片作业，风车的叶片最大切线速度不超过风速，尖速比最大为1，所以它可以在强风中工作；液压集能或气压集能多机组发电系统布置在地面，因而安装保养方便、建设成本低、装机容量大，发电机组装机容量可以达到几百万千瓦以上。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于利用可再生清洁能源——风力能源的新技术，涉及一种超大功率的发电风车，其特征是创新设计圆轨承载复叶片装置，风车直径大、叶片实度比高，液压集能或气压集能多机组发电系统，生产电能多，能够大规模高效率地利用风力能源。 
技术介绍
以往的发电风车是单塔式风车，单机发电量小、发电效率低，主要存在以下技术难题：一是按比例扩大风轮直径可以产生更多电力，也带来风轮和发电机自重将大幅增加、轴承载荷加大导致疲劳降低使用寿命，所以已有的最大风力发电机叶片直径不会超过200米；二是提高风车叶片的实度比，使同等扫风面积获得更大捕风面积，可以产生更多电力；而传统风车叶片的实度比在5％-20％之间，浪费风力资源；三是提高额定风速，增加最有效——满负荷发电时间，而传统风车截止风速一般都是25m/s；而风能大小与风速的3次方成正比，这就是说，我们仅仅利用了较低风速的能量，而不得不放弃高风时的可观的风能；本技术双向对转圆轨承载Y字形复叶片多机组集能发电风车则可克服所述技术难题。 
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够充分利用风力资源、能够以较低成本建成的超巨型风电站；本技术设计的双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集 能多机组发电风车，可以解决传统风电“三大技术难题”：“复叶片圆轨承载”使风车扫风直径达到3000米以上；“双向对转、复叶片”设计使风车叶片实度比达到100％；“单叶片自转对风结合复叶片公转”设计，可提高风叶的受风运转效果，风车的叶片最大切线速度不超过风速，尖速比最大为1，所以它可以在强风中工作；液压集能或气压集能多机组发电系统，使风车装机容量大、输出电能质量好、建设成本低；该发电风车可大可高任由设计，以风车直径3000米、高度150米计算，其横截面扫风面积3000×150＝450000平方米、叶片面积450000×13＝5850000平方米，发电机组容量可以达到几百万千瓦以上。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 这种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，包括风车远程自动控制系统(1)，单叶片组合而成的Y字形复叶片(2)，承载复叶片的圆轨风车车体(3)，支撑风车车体运行的圆形风车轨道(4)，用斜拉索(209)钭拉圆轨风车的在圆形拉索车轨道上运行的圆轨连体拉索车(5)，液压集能多机组发电系统(6)或气压集能多机组发电系统(7)；其中，Y字形复叶片(2)由三圈圆轨风车车体(3)承载，按等距依次排布在圆轨风车车体(3)上；圆轨风车车体(3)有六圈，内三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度与外三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度相反，使圆轨风车双向对转；所述圆形拉索车轨道有四圈，圆形拉索车轨道上面运行着圆轨连体拉索车(5)，每两圈圆轨连体拉索车(5)通过斜拉索(209)与中间的Y字形复叶片(2)相连接。 本技术提供一种“圆轨承载Y字形复叶片”，所述Y字形复叶片(2)包括中间复叶面(20301)、左右两个侧复叶面(20302)，三个面之间夹角120度， 长度相等，俯视呈Y字形；侧复叶面(20302)的顶部安装有前倾45度角的侧前倾复叶面(20303)；复叶面由垂直于地面转为向前倾45度角，使得在复叶面迎风时借助风力对前倾叶面形成一定的向上的升力，从而降低了桅杆(201)根部的受力；所述Y字形复叶片(2)的复叶面由网格框架(204)、单叶片和桅杆组合而成，网格框架(204)由横向多个、上下多层的网格组成，能够很灵活报扩展叶片；Y字形复叶片(2)按等距排布在圆轨风车车体(3)上，风车直径大小不受限制，可以达到3000米以上。 本技术提供两种流体集能发电方法，液压集能多机组发电系统(6)用于能量转换传递循环系统内的介质是水，适用于常年不结冰的地区；气压集能多机组发电系统(7)用于能量转换传递循环系统内的介质是空气，适用于高寒地区。 液压集能多机组发电系统(6)安装在内三圈与外三圈圆轨风车之间，各组液压集能多机组发电系统(6)沿圆轨风车轨道一侧按等距圆周排布；每组液压集能多机组发电系统(6)包括可逆工作液压泵(601)、液压泵入水管(602)、液压泵出水管(603)、回水主管(606)、供水主管(605)、水管阀门(607)、高压储气压水罐(613)、空气压缩机(612)、循环水水池(609)、液体添加泵(608)、水轮发电机组(616)；其中，水轮发电机组(616)通过串联并联有多重智能组合，电机水管阀门(619)由远程自动控制系统(1)控制打开使高压水流快速冲向水轮发电机，使水轮发电机组(616)按不同组合完成不同功率输出过程；水轮发电机组(616)连接在电机出水管(618)与电机入水管(614)之间，与发电机组并联设置有压力释放回水装置----回流管和单向自控阀门(615)，当发电机组甩负荷时，高 压水流可以从水轮发电机分流一部分从回流管流过。 所述气压集能多机组发电系统(7)安装在内三圈与外三圈圆轨风车之间，多组气压集能多机组发电系统(7)沿圆轨风车轨道一侧按等距圆周排布；每组气压集能多机组发电系统(7)包括可逆工作气泵(701)、气压调节阀门(702)、供气主管(703)、回气主管(704)、气泵进气管(705)、气泵排气管(706)、气管阀门(707)、气轮发电机组(709)、电机进气管(710)、电机排气管(711)、低压储气罐(712)、高压储气罐(713)、电机气管阀门(714)；气轮发电机组(709)通过串联并联有多重智能组合，能完成发电机不同功率输出过程。 下面解释叶片传动系统的关系和运转情况： 圆轨风车车体(3)公转与单叶片自转结合，所谓单叶片自转是单叶片相对于叶片自转轴(21202)中心轴线的连续圆周运动；所谓风车公转是复叶片带动圆轨风车车体(3)按圆形轨道连继做圆周运动； 如图2所示，具体描述风叶在自转与公转结合情况下，风车叶片在几个关键位置时叶片角度、受力状况和运动表现；图中，设定内三圈圆轨承载的Y字形复叶片(2)公转以顺时针方式进行，外三圈圆轨承载的Y字形复叶片(2)公转以逆时针方式进行，粗箭头为风向； 先看顺时针方式运行的内三圈圆轨承载的Y字形复叶片(2)，在7点到11点的区域时段运行时，各单叶片的叶面平行覆盖在复叶面的网格框架(204)上，使复叶面平面成不透风的墙，从而受到压力，在压力作用下推动风车旋转； 两个侧复叶面(20302)与前面一个中间复叶面(20301)的平面形成两个夹角为60度的“V”形集风口，且夹角与前面一个中间复叶面(20301)间距等于中间 复叶面(20301)长的1/3，留有这一中空位置，以利于集风口首次完成做功气流通过再力推另一叶面作功，提高了风车效率， 复叶面平面的受风角度不同，其产生公转效益的区域时段也不同；如图2所示风向由南向北吹，内三圈复叶片顺时针公转时，中间复叶面(20301)平面在7点到11点、内侧复叶面(20302)平面在5点到11点、外侧复叶面(20302)平面在7点到1点的区域时段运转时能产生公转效益，此时段单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，包括单叶片组合而成的Y字形复叶片(2)，承载Y字形复叶片(2)的圆轨风车车体(3)，承载圆轨风车车体(3)运行的圆形风车轨道(4)，用斜拉索(209)钭拉圆轨风车的在圆形拉索车轨道上运行的圆轨连体拉索车(5)，液压集能多机组发电系统(6)或气压集能多机组发电系统(7)，其中 所述Y字形复叶片(2)由三圈圆轨风车车体(3)承载，按等距依次排布在圆轨风车车体(3)上； 所述圆轨风车车体(3)有六圈，内三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度与外三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度相反，使圆轨风车双向对转； 所述圆形拉索车轨道有四圈，圆形拉索车轨道上面运行着圆轨连体拉索车(5)，每两圈圆轨连体拉索车(5)通过斜拉索(209)与中间的Y字形复叶片(2)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，包括单叶片组合而成的Y字形复叶片(2)，承载Y字形复叶片(2)的圆轨风车车体(3)，承载圆轨风车车体(3)运行的圆形风车轨道(4)，用斜拉索(209)钭拉圆轨风车的在圆形拉索车轨道上运行的圆轨连体拉索车(5)，液压集能多机组发电系统(6)或气压集能多机组发电系统(7)，其中 
所述Y字形复叶片(2)由三圈圆轨风车车体(3)承载，按等距依次排布在圆轨风车车体(3)上； 
所述圆轨风车车体(3)有六圈，内三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度与外三圈圆轨风车车体(3)承载的Y字形复叶片(2)开口角度相反，使圆轨风车双向对转； 
所述圆形拉索车轨道有四圈，圆形拉索车轨道上面运行着圆轨连体拉索车(5)，每两圈圆轨连体拉索车(5)通过斜拉索(209)与中间的Y字形复叶片(2)相连接。 
2.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述Y字形复叶片(2)包括中间复叶面(20301)、左右两个侧复叶面(20302)，三个面之间夹角120度，长度相等，俯视呈Y字形；侧复叶面(20302)的顶部安装有前倾45度角的侧前倾复叶面(20303)；复叶面由垂直于地面转为向前倾45度角。 
3.根据权利要求2所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述Y字形复叶片(2)的复叶面由网格框架(204)、单叶片和桅杆组合而成，所述网格框架(204)由横向多个、上下多层的网格组 成，所述网格框架(204)的网格中安装固定菱形单叶片(212)、绕桅杆旋转的单叶片(211)、五边形单叶片、三角形单叶片(213)、多边形连体叶片(216)。 
4.根据权利要求3所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述的菱形单叶片(212)由单叶片自转轴(21202)、单叶片支架杆(21203)、单叶片边框(21204)、叶片加强绳(21205)、叶片表面(21201)、单叶片支撑柱(21206)、单叶片牵引绳(21207)、单叶片自转轴齿轮(21208)组合而成； 
单叶片的自转轴与单叶片边框(21204)固定连接，单叶片边框(21204)内设有单叶片支架杆(21203)，所述单叶片支撑柱(21206)垂直穿过叶片中心与叶片自转轴(21202)固定连接，单叶片支撑柱(21206)通过多条单叶片牵引绳(21207)与单叶片边框(21204)、单叶片支架杆(21203)、叶片自转轴(21202)相连固定，单叶片牵引绳(21207)在叶片正反面对称分布。 
5.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述单叶片间安装有对风调向装置，对风调向装置中的环状传动链条(21109)联接多个单叶片形成一组复合联动单叶片。 
6.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述承载圆轨风车车体运行的圆形风车轨道(4)两侧面有下轨道(401)和上轮槽(402)，上面中部有中轮槽(403)，内部安装有垂直轴的齿轮(404)和圆轮(405)；所述圆轨风车车体(3)两侧安装着车体侧轨(301)、侧轨上安装着下车轮(302)和上车轮(303)，车体上面安装着中间左车 轮(304)、中间右车轮(305)，承载着液压泵(306)或气压泵(307)、伺服电机(308)、Y字形复叶片(2)；所述风车车体侧轨(301)的外侧设有齿条固定槽与垂直轴的齿轮(404)相啮合；所述风车车体侧轨(301)的内侧为平轨与圆轮(405)相接合，上车轮(303)上顶着上轮槽(402)，下车轮(302)下压着下轨道(401)，中间左车轮(304)、中间右车轮(305)向中间夹着中轮槽(403)。 
7.根据权利要求1、3、5或6所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述复叶片的桅杆(201)为空心圆柱，内部安装有油管(309)、变速调控马达装置(21110)，在每个桅杆(201)下都安装着一个储气压水罐(311)、一组串并联的液压泵(306)，多个液压泵(306)通过与各个上车轮(303)配合连接，上车轮(303)的转动使液压泵(306)加压形成高压传动液沿油管(309)循环往返运行，将能量输送到桅杆(201)内的变速调控马达装置(21110)，为复合联动单叶片提供动力；桅杆(201)下部安装一台伺服电机(308)和其驱动的液压泵(306)，当风车达到启动风速，而单叶片需要对风调向时，启动伺服电机(308)，驱动液压泵(306)使传动液循环传动，以使所有单叶片对风调向，而风车转动后则关闭伺服电机(308)而切换为由上车轮(303)转动驱动液压泵(306)提供动力调向； 
在高寒地区，圆轨风车车体(3)上的液压泵(306)改用气压泵(307)；在每个桅杆(201)下都安装着一个储气罐(312)、一组串并联的气压泵(307)，多个气压泵(307)通过与各个上车轮(303)配合连接，上车轮(303)的转动使气压泵(307)加压形成高压气体输送到储气罐(312)，储气罐(312)连接桅杆(201)内气管(310)将能量输送到桅杆(201)内的变速调控马达装置(21110)上，为复合联 动单叶片提供动力；当风车达到启动风速而储气罐(312)气压不足时，启动伺服电机驱动气压泵(307)为储气罐(312)加气加压。 
8.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述圆形风车轨道(4)所在的地面上按等距依次安装着可逆工作液压泵(601)或可逆工作气泵(701)；圆形风车轨道(4)内安装的各组垂直轴的齿轮(404)和圆轮(405)夹着风车车体侧轨(301)，每个垂直轴的齿轮(404)通过垂直轴(406)各连接一个地面上的可逆工作液压泵(601)或可逆工作气泵(701)，垂直轴(406)上安置着离合器装置(407)。 
9.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述圆轨风车车体(3)首尾相连，在圆的两个均分点或四个均分点上设置可控活动连接处。 
10.根据权利要求1所述的一种双向对转圆轨承载Y字形复叶片流体集能多机组发电风车，其特征在于，所述液压集能多机组发电系统(6)安装在内三圈与外三圈圆轨风车之间，各组液压集能多机组发电系统(6)沿圆轨风车轨道一侧按等距圆周排布；每组液压集能多机组发电系统(6)包括可逆工作液压泵(601)、液压泵入水管(602)、液压泵出水管(603)、回水主管(606)、供水主管(605)、水管阀门(607)、高压储气压水罐(613)、空气压缩机(612)、循环水水池(609)、液体添加泵(608)、水轮发电机组(616)，其中 
所述液压集能多机组发电系统(6)用于能量转换传递循环系统内的介质是水，适用于常年不结冰的地区； 
所述高压储气压水罐(613)内的高压水能通过电机入水管(614)接入水轮发 电机组(616)发电转换成电能后，水沿电机出水管(618)流到循环水水池(609)； 
所述循环水水池(609)T接有加水管、水阀门、液体添加泵(608)，可以加水； 
所述高压储气压水罐(613)内气体能在一定压力下保持较大的体积空间、减小系统液体压力水击作用，高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海龙，
申请(专利权)人：刘海龙，
类型：新型
国别省市：河北;13