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文档序号:16917734 发布日期:2019-02-19 19:06
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本实用新型涉及风力发电领域,具体而言,涉及一种风力发电机。



背景技术:

我国新能源发展迅速,风力发电机的数量位居世界第一。风力发电机提供的电源已经成为我国第三大主力电源。随着风力发电机投入运行的数量的增多,风电发展领域已到达不再只追求规模的阶段。现阶段,提高风力发电机的发电效率、增加风力发电的收益已经日益重要。

现有技术中的风力发电机在风速低时的发电量少;在风速高时,风力发电机全功率运行,不过受电网规模的影响,只能限制部分风力发电机的发电量。这样现有技术中的风力发电机全年的发电量低,风力发电机的年利用小时数小。即现有技术中的风力发电机在风速低的时候发电量小。



技术实现要素:

本实用新型的主要目的在于提供一种风力发电机,以解决现有技术中的风力发电机在风速低的时候发电量小的问题。

为了实现上述目的,本实用新型的提供了一种风力发电机,风力发电机包括:风叶,风叶可转动地设置,以带动风力发电机的电机轴转动;延伸件,延伸件的一端和风叶的朝向风力发电机的一端连接,以增加风叶的叶尖到风力发电机的电机轴的距离。

进一步地,风叶的朝向风力发电机的一端设置有风叶法兰,延伸件的朝向风叶的一端设置有第一延伸件法兰,风叶法兰和第一延伸件法兰连接。

进一步地,风力发电机还包括和电机轴连接的风叶安装座,风叶安装座设置有安装座法兰,延伸件的远离风叶的一端设置有第二延伸件法兰,第二延伸件法兰和安装座法兰连接。

进一步地,延伸件为筒状结构。

进一步地,延伸件由钢材制成。

进一步地,风力发电机还包括叶尖延伸部,叶尖延伸部和风叶的远离风力发电机的一端连接,叶尖延伸部的远离风叶的一端朝远离风叶的方向延伸。

进一步地,叶尖延伸部的结构和风叶的端部结构对应设置。

进一步地,叶尖延伸部和风叶粘接连接。

进一步地,叶尖延伸部由钢材制成。

进一步地,风力发电机还包括增速齿轮箱,增速齿轮箱的输入轴和风叶安装座连接,增速齿轮箱的输出轴和风力发电机的电机轴连接。

应用本实用新型的技术方案,在风叶的朝向风力发电机的一端连接延伸件,即在风叶的风叶根处连接延伸件,增加风叶的叶尖到风力发电机的电机轴的距离,这样风叶的叶轮直径增大;上述设置的风力发电机,增加风叶的扫风面积,这样在同样的风速下,本申请的风力发电机的发电效率高;由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此在风速低时,本申请的风力发电机的发电量大,解决了现有技术中的风力发电机在风速低的时候发电量小的问题;并且由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此风力发电机在其生命周期内的总发电量高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

图1示出了根据本实用新型的实施例的风力发电机的风叶和风叶安装座装配之后的主视图;

图2示出了本实用新型的实施例的风力发电机的风叶、延伸件与叶尖延伸部装配之后的结构示意图;以及

图3示出了根据本实用新型的实施例的风力发电机的风叶、延伸件、叶尖延伸部与风叶安装座装配之后的主视图。

其中,上述附图包括以下附图标记:

10、风叶;20、延伸件;30、风叶安装座;40、叶尖延伸部。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本申请的具体实施例方式中,叶轮指的是风力发电机工作时,风叶10的转动形成的圆形。如图1和图3所示的虚线圆的内部区域。

早期风力发电机受当时技术条件等因素的影响,风力发电机的可靠性和发电效率低,风速低时,风力发电机的发电量小。同时,由于风力发电机的负荷波动大,这对电网的稳定性是一个巨大考验,并且受电网的网架结构不合理等因素制约,电网规模有限,即电网的负载能力有限。因此在风速高时,为了保证电网的运行的稳定,只能限制部分风力发电机的发电量,执行弃风限电策略。这样电网的风力发电机在风速低时发电量小,风速高时需要限制部分风力发电机的发电量,这样电网中的风力发电机的全年实际利用小时数低,不能保障风力发电机的利用小时数,风电企业面临将要亏损的局面。而提高早期风电机组低风速时段的发电能力,在保证电网稳定运行的前提下,能有效提高风力发电机的全年发电量,进而提高风力发电机的全年实际利用小时数。因此提高早期风电机组低风速时段的发电能力是风电企业扭亏增盈的必选之路。

申请人仔细分析某风电机组,其塔筒高度为65m,风叶长的尺寸为34m,叶轮直径的尺寸为70m。其与当前大容量、高塔筒、长风叶的风力发电机相比,风能利用率较低。

而风力发电机功率理论计算公式:

P=0.5CPρSυ3

CP—风能利用系数;ρ—空气密度;S—扫风面积;υ—风速。

申请人经过分析上述公式可知,同类型的风力发电机在风速υ相同的情况下,增加风力发电机的扫掠面积S,可以提高风力发电机的功率P。而风力发电机的功率P提高,则风力发电机在相同时间内的发电量也提高。而增加风力发电机的风叶长度能够增加风力发电机的扫掠面积S。

为此,申请人提出了以下的技术方案。

如图2和图3所示,本实用新型提供了一种风力发电机。本实施例的风力发电机包括风叶10和延伸件20;风叶10可转动的设置,以带动风力发电机的电机轴转动;延伸件20的一端和风叶10的朝向风力发电机的一端连接,以增加风叶10的叶尖到风力发电机的电机轴的距离。

本实施例中,在风叶10的朝向风力发电机的一端连接延伸件20,即在风叶10的风叶根处连接延伸件20,增加风叶10的叶尖到风力发电机的电机轴的距离,这样风叶10的叶轮直径增大;上述设置的风力发电机,增加风叶10的扫风面积,这样在同样的风速下,本申请的风力发电机的发电效率高;由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此在风速低时,本申请的风力发电机的发电量大,解决了现有技术中的风力发电机在风速低的时候发电量小的问题;并且由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此风力发电机在其生命周期内的总发电量高。

本实施例中,风叶10的朝向风力发电机的一端设置有风叶法兰,延伸件20的朝向风叶10的一端设置有第一延伸件法兰,风叶法兰和第一延伸件法兰连接。

本实施例中,延伸件20和风叶10之间通过法兰连接,连接强度大。并且将第一延伸件法兰和风叶法兰组装起来,即可将延伸件20安装至风叶10上,操作简单。

如图3所示,本实施例中,风力发电机还包括和电机轴连接的风叶安装座30,风叶安装座30设置有安装座法兰,延伸件20的远离风叶10的一端设置有第二延伸件法兰,第二延伸件法兰和安装座法兰连接。

本实施例中,风叶安装座30和延伸件20之间通过法兰连接,连接强度大。并且将第二延伸件法兰和安装座法兰组装起来,即可将延伸件20和风叶10安装至风叶安装座30上,操作简单。

优选地,第一延伸件法兰和风叶法兰通过高强度螺栓连接,以及第二延伸件法兰和安装座法兰通过高强度螺栓连接。上述高强度螺栓的强度大。

如图2和图3所示,本实施例中,延伸件20为筒状结构。筒状结构的延伸件20加工方便,并且筒状结构的结构强度大;筒状结构为空心结构,因此筒状结构的质量相对于实心结构小,延伸件20为筒状结构能有效的降低风叶10的质量的增加。本实施例中,延伸件20为钢材质制成。钢材质制成的延伸件20的强度大。

如图2和图3所示,本实施例中,风力发电机还包括叶尖延伸部40,叶尖延伸部40和风叶10的远离风力发电机的一端连接,叶尖延伸部40的远离风叶10的一端朝远离风叶10的方向延伸。

本实施例中,风叶10的远离风力发电机的一端连接叶尖延伸部40,即在风叶10的叶尖处连接叶尖延伸部40,进一步增加风叶10的叶轮直径,这样进一步增加风叶10的扫风面积,因而进一步提高了风力发电机的发电效率。因此上述设置的风力发电机,进一步增加其在风速低时的发电量。

如图2所示,本实施例中,叶尖延伸部40的结构和风叶10的端部结构对应设置。

本实施例中,叶尖延伸部40的结构和风叶10的远离延伸件20的端部的结构对应设置,这样在风叶10和叶尖延伸部40的连接处,风叶10的外形曲面平滑过渡至叶尖延伸部40的外形曲面,这样在风叶10和叶尖延伸部40的连接处的风阻系数小,提高了风力发电机的效率。

本实施例中,叶尖延伸部40和风叶10粘接连接。本实施例通过粘接剂将叶尖延伸部40粘接风叶10上,即可使叶尖延伸部40连接风叶10,操作方便,并且粘接剂的质量轻,连接强度大。

优选地,在风叶10的远离风力发电机的一端裁剪掉部分风叶10,然后将叶尖延伸部40粘接至裁剪口处。

在未给出的实施例中,将叶尖延伸部40朝向风力发电机的一端套设在风叶10的外周,并通过粘接剂将叶尖延伸部40粘接在风叶10上。

本实施例中,叶尖延伸部40为钢材质制成。钢材质制成的叶尖延伸部40的强度大。

本实施例中,风力发电机还包括增速齿轮箱,增速齿轮箱的输入轴和风叶安装座30连接,增速齿轮箱的输出轴和风力发电机的电机轴连接。

本实施例中,在风叶安装座30和风力发电机之间设置增速齿轮箱,因此风叶10的转速被传递至风力发电机的电机轴之前,被增速齿轮箱提高,进一步提高风力发电机的发电效率。

以下与具体的实施例说明本申请的技术方案:

实施例一

如图1所示,某风力发电机的单支风叶10的长度尺寸L1=34m,其叶轮直径尺寸D1=70m。如图3所示,在风叶10的风叶根部增加钢材质制成的延伸件20,以及在风叶10的叶尖所在的一端裁剪掉一段风叶10,并通过粘接剂在裁剪口粘接叶尖延伸部40。使风力发电机的叶轮直径D1=70m延长至D2=82m;上述设置的风力发电机最大限度地捕获风能,提高风力发电机的发电效率。同时改变增速齿轮箱的速比,将增速齿轮箱的速比由90.4的调整至104.125。经过上述改造的风力发电机的发电效率有了明显的提高,其在风速低时的发电量也明显的提高。D1为风叶10的远离风叶安装座30的端面至风叶10的旋转中心线的距离的二倍。D2为叶尖延伸部40的远离风叶安装座30的端面至风叶10的旋转中心线的距离的二倍。

实施例二

如图1所示,某风力发电机的单支风叶10的长度尺寸L1=34m,其叶轮直径尺寸D1=70m。在风叶10的风叶根部增加钢材质制成的延伸件20,以及在风叶10的外周套设叶尖延伸部40,并通过粘接剂将叶尖延伸部40粘接风叶10上,使风力发电机的叶轮直径D1=70m延长至D2=82m;同时改变增速齿轮箱的速比,将增速齿轮箱的速比由90.4的调整至104.125。上述设置的风力发电机最大限度地捕获风能,提高风力发电机的发电效率。经过上述改造的风力发电机的发电效率有了明显的提高,其在风速低时的发电量也明显的提高。D1为风叶10的远离风叶安装座30的端面至风叶10的旋转中心线的距离的二倍。D2为叶尖延伸部40的远离风叶安装座30的端面至风叶10的旋转中心线的距离的二倍。

实施例三

如图1所示,某风力发电机的单支风叶10的长度尺寸L1=34m,其叶轮直径尺寸D1=70m。更换新的风叶10,使风力发电机的叶轮直径D1=70m延长至D2=82m;同时改变增速齿轮箱的速比,将增速齿轮箱的速比由90.4的调整至104.125。上述设置的风力发电机最大限度地捕获风能,提高风力发电机的发电效率。经过上述改造的风力发电机的发电效率有了明显的提高,其在风速低时的发电量也明显的提高。D1为风叶10的远离风叶安装座30的端面至风叶10的旋转中心线的距离的二倍。D2为新的风叶10的远离风叶安装座30的端面至新的风叶10的旋转中心线的距离的二倍。

本申请具有以下的有益效果是:

1、本申请的技术方案增加叶轮直径,进而提高单台风电机组风能利用率,风力发电机的发电效率也相应的提高。

2、应用本申请的技术方案,能够根据每台风力发电机的差别进行精准校核,在风力发电机的控制策略上进行优化,能保证风力发电机的最大输出功率,增加风电场设计寿命内的总发电量。

3、应用本申请的技术方案,用户可以结合自身经济能力,选择不同的增长风叶10长度的方式,做到了综合利用各种型号规格的风力发电机的效果。本申请的风力发电机中,除风叶10、增速齿轮箱、主控程序与整台机组外,其它的部分均可以通用。本申请的技术方案满足原机组整体载荷要求,投资少,节能环保,安装维护简便,符合新能源的发展趋势。

从以上的描述中,可以看出,本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果:在风叶的朝向风力发电机的一端连接延伸件,即在风叶的风叶根处连接延伸件,增加风叶的叶尖到风力发电机的电机轴的距离,这样风叶的叶轮直径增大;上述设置的风力发电机,增加风叶的扫风面积,这样在同样的风速下,本申请的风力发电机的发电效率高;由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此在风速低时,本申请的风力发电机的发电量大,解决了现有技术中的风力发电机在风速低的时候发电量小的问题;并且由于本申请的风力发电机的发电效率高,因此风力发电机在其生命周期内的总发电量高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

再多了解一些
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