一种风电机组模块及蜂窝式多叶轮风电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组模块及蜂窝式多叶轮风电系统。风电机组模块由支撑框架、发电单元以及连接件构成。支撑框架包含六个边框单元和多个节点连接件，每个边框单元由至少两个主杆件和多个辅助杆件组成。边框单元中的主杆件之间通过辅助杆件连接，两个不同边框单元的主杆件端部都与一个节点连接件连接，并且六个所述边框单元形成闭合框架结构。发电单元由叶轮和发电机等零部件组成，发电单元设置再支撑框架的内部，并通过十二连接件与支撑框架连接。多个风电机组模块无限复制拼接可以较容易地完成容量升级，降低了系统开发的成本，蜂窝式多叶轮风电系统特别适合批量化的生产制造，同时也便于运输和现场安装。同时也便于运输和现场安装。同时也便于运输和现场安装。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组模块及蜂窝式多叶轮风电系统


[0001]在本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种风电机组模块及蜂窝式多叶轮风电系统。

技术介绍

[0002]成本是全球风电发展的瓶颈问题，机组大型化（单机容量增加）是解决成本问题的最有效途径。海上风电项目的不断开展使得机组大型化成为了必然的发展趋势。随着机组容量的增加，传统的单叶轮风电机组的升级遇到的挑战越来越严峻，机组载荷急剧增加，超长、超重叶片和超大扭矩给机组中的各个部件（如变桨执行机构，支撑结构等等）的设计、生产制造和安装等带来了很多难题。
[0003]多叶轮风力发电系统是将多个风力发电单元安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的风电装备。相比于传统单叶轮风电机组，多叶轮风力发电系统无需使用超长、超重的叶片，也避免了超大扭矩的出现，为海上风电机组大型化，降低机组开发成本提供了新途径。
[0004]一般的技术方案中，多叶轮风电系统中单个发电单元的容量和结构形式可以保持不变，通过增加发电单元的个数实现提升多叶轮风电系统总容量的目标。但是，多叶轮风电系统用来固定支撑这些发电单元的支撑结构，在发电单元个数明显增加后，大概率需要重新进行结构设计。原因是发电单元个数增加使得支撑结构的空间尺度发生明显的变化，支撑结构受载的点增多，载荷量级变大（特别是承载需求较大的下半部分），而支撑结构的设计目标是用更少的材料提供符合要求的支撑能力，一成不变的结构形式肯定不能满足受载越来越复杂的大型机组设计要求。例如从GL GH公司前期开发的5MW多叶轮风电系统,到欧洲大型风电项目INNWIND的技术报告中提到的20MW，容量提升后，叶轮排布形式类似的情况下支撑结构的方案明显存在差异。每次类似支撑结构的重新设计无疑都会占用大量研发周期和成本。此外，支撑结构方案包含的多种杆件，它们的直径、壁厚以及长短各不相同，降低了生产、加工和安装时的便利性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种风电机组模块，其通过简单的结构实现中小型风力发电单元固定支撑的功能，包含的结构易批量化生产，增加生产和安装是的便捷性；同时摒弃传统的纯刚性连接，通过拉索或拉杆连接降低了传递发电单元传递到支撑结构上的载荷。
[0006]为达上述目的，本专利技术提供一种风电机组模块，其至少包括支撑框架、发电单元以及连接件；所述支撑框架包含六个边框单元和多个节点连接件，每个所述边框单元由至少两个主杆件和多个辅助杆件组成；每个所述边框单元中，所述主杆件之间通过所述辅助杆件连接；
两个不同所述边框单元的所述主杆件端部都与一个所述节点连接件连接，并且六个所述边框单元形成闭合框架结构；所述发电单元至少包括叶轮和发电机，所述发电单元通过连接件与所述支撑框架连接，所述连接件是拉索或拉杆，所述连接件至少有十二个。
[0007]在进一步技术方案中，所述边框单元中，每个所述主杆件两个端部之间的距离，大于两个所述主杆件之间的距离。
[0008]每个所述边框单元中，与所述主杆件同一侧的端部连接的所述节点连接件之间，设置有至少一个所述辅助杆件。
[0009]在进一步技术方案中，所述节点连接件设置三个主杆件连接法兰，每个所述主杆件连接法兰的边缘与另外两个所述主杆件连接法兰的边缘连接，三个所述连接法兰的轴线互相形成120度的夹角。
[0010]所述支撑框架的十二个所述主杆件中，每六个主杆件能够通过所述节点连接件形成闭合的连接。
[0011]所述连接件的两端与固定结构连接，所述固定结构包含第一固定结构和第二固定结构；所述叶轮沿着所述叶轮转动轴线方向的两侧，都设置所述第一固定结构；所述节点连接件都设置有所述第二固定结构。
[0012]在进一步技术方案中，所述发电单元的叶轮沿着所述叶轮转动轴线方向的两侧分别设置有至少六个所述第一固定结构，所述叶轮在所述连接件之间旋转。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种蜂窝式多叶轮风电系统，其采用了多个相同结构的风电机组模块，实现系统容量的提升。整个支撑结构的设计借鉴了蜂窝，其形式不会随着系统容量的提升而变化，既降低了研发成本，也降低了制造成本。
[0014]为达上述目的，本专利技术提供一种蜂窝式多叶轮风电系统，其包括本专利技术第一方面所述的一种风电机组模块；所述蜂窝式多叶轮风电系统至少包含三个所述发电单元和多个所述边框单元以及塔架系统。
[0015]在进一步技术方案中，所述一种蜂窝式多叶轮风电系统包含至少三个所述支撑框架，两个相邻的所述支撑框架共用一个所述边框单元。
[0016]所述塔架系统至少包含四个主支柱，所述主支柱与所述节点连接件连接。
[0017]上述技术方案的有益效果是：风电机组模块的支撑框架由六个相同结构的框架构成，多个风电机组模块拼接可以组成超大容量的风电系统。风电系统的支撑结构不仅能够重复性使用支撑框架，并且通过结构共用节省了材料，降低了成本。这种风电系统特别适合批量化的生产制造，容量升级更简单，开发周期短，同时也便于运输和现场安装。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的多叶轮系统扫掠圆排布示意图；图2为本专利技术实施例的多叶轮系统蜂窝式支撑框架示意图；图3为本专利技术实施例的一种风电机组模块正面示意图；图4为本专利技术实施例的一种风电机组模块侧视图；图5为本专利技术实施例的一种风电机组模块轴侧图；
图6为本专利技术实施例的一种风电机组模块局部第一示意图；图7为本专利技术实施例的一种风电机组模块局部第二示意图；图8为本专利技术实施例的一种风电机组模块边框单元第一示意图；图9为本专利技术实施例的一种风电机组模块边框单元第二示意图；图10为本专利技术实施例的一种风电机组模块节点连接件正视图；图11为本专利技术实施例的一种风电机组模块节点连接件轴侧图；图12为本专利技术实施例的一种风电机组模块节点连接件侧视图；图13为本专利技术实施例的一种蜂窝式多叶轮风电系统正示图；图14为本专利技术实施例的一种蜂窝式多叶轮风电系统轴侧图；图15为本专利技术实施例的一种蜂窝式多叶轮风电系统侧视图。
[0019]附图标号说明：1、支撑框架；1.1、边框单元；1.11、共用边框单元；1.101、主杆件；1.1011、主杆件端部；1.102、辅助杆件；1.2、节点连接件；1.201、主杆件连接法兰；1.202、第二固定结构；1.203、辅助杆件接头；2、发电单元；2.1、叶轮； 2.101、叶片；2.102、轮毂；2.103、第一固定结构；2.104、叶轮扫掠圆；2.2、主轴；2.3、发电机；2.4、机舱；3、连接件； 4、塔架；4.1、主支柱；4.2、辅助支柱。
[0020]值得注意的是上述附图是用于说明本专利技术的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本专利技术的原理，并且为了避免不必要的细节使本专利技术的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本专利技术时不会带来不便，而实际风电机组模块和多叶轮系统可以包括更多的部件。
具体实施方式
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组模块，其特征是：所述风电机组模块至少包括支撑框架、发电单元以及连接件；所述支撑框架包含六个边框单元和多个节点连接件，每个所述边框单元由至少两个主杆件和多个辅助杆件组成；每个所述边框单元中，所述主杆件之间通过所述辅助杆件连接；两个不同所述边框单元的所述主杆件端部都与一个所述节点连接件连接，并且六个所述边框单元形成闭合框架结构；所述发电单元至少包括叶轮和发电机，所述发电单元通过连接件与所述支撑框架连接；所述连接件是拉索或拉杆，所述连接件至少有十二个。2.根据权利要求1所述的一种风电机组模块，其特征是：所述边框单元中，每个所述主杆件两个端部之间的距离，大于两个所述主杆件之间的距离。3.根据权利要求1所述的一种风电机组模块，其特征是：每个所述边框单元中，与所述主杆件同一侧的端部连接的所述节点连接件之间，设置有至少一个所述辅助杆件。4.根据权利要求3所述的一种风电机组模块，其特征是：所述节点连接件设置三个主杆件连接法兰，每个所述主杆件连接法兰的边缘与另外两个所述主杆件连接法兰的边缘连接，三个所述主杆件连接法兰的轴线互相形成120度的夹角。5.根据权利要求1所述的一种风电机组模块，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔新维，崔逸南，杨帅，段辰玥，
申请(专利权)人：苏州新三力风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：