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可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术

阅读:464发布:2020-05-08

专利汇可以提供可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且受海上 风 电安装船桩腿的可以在桩井内自由全程升降启发, 发明 了可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术,这几项技术原理类似。把 风 力 发 电机 的主要组件桨叶和塔筒分成两段可伸缩组合,能有效的降低制造成本和运输安装运维成本,为更大型的风电设备制造提供可行性思路,能有效降低风电成本。,下面是可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术专利的具体信息内容。

1.受海上电安装船桩腿的可以在桩井内自由全程升降启发,发明了可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术,这几项技术原理类似。
2.可伸缩桨叶技术是把整只桨叶分为桨根段、桨尖段长度相等的二部分,桨根段的桨骨腔内能容纳桨尖段。
3.桨叶桨尖段根部固定控制缆绳,控制缆绳绕过桨骨末端的定滑轮和绕过轮毂中央控制电机后再度连接到桨尖段根部,形成一个控制回路,这个控制回路能够通过轮毂中央控制电机正反向旋转来控制桨尖段顺桨骨内腔伸出或缩入;伸出时获得二倍桨骨长度的桨叶和四倍扫风面面积;缩入时获得二倍桨骨坚固程度,能有效对抗强风。
4.风速低于额定风速时,桨叶完全伸出展开,变桨发电;风速达到额定风速时,变桨到最佳发电桨叶状态;风速高于额定风速时,桨尖段缩入桨骨,使扫风面积减小到和额定功率匹配;风速超高时,桨尖完全缩入桨骨内,直至超高风速时桨根段顺桨停机。
5.可升降塔筒技术又称桩腿式塔筒技术是把塔筒柱放置在事先挖好的竖井里面进行安装,在低空安装完塔筒和塔筒顶部的风电机组和桨叶后把塔筒通过液压或者电机铰链驱动的方式从井底升起来,升起来后到高空桨叶展开拦风发电,遇到暴风时塔筒在桨叶收起后会缩入井内躲风;如果遇到特别坚硬的地质,很难挖出深井,则适当在地面以上加高井台,使井的地上段和地下段合起来的深度能容纳塔筒柱高度。
6.可升降塔筒技术在海上的应用更加广泛,毕竟海上不需要挖井,只需要建设漂浮式井台,只要深度够深,我们就能升降对应高度的塔筒。
7.可伸缩桨叶技术是可升降塔筒技术前置条件,没有可伸缩桨叶技术,由于桨叶需要占空间,塔筒就不能大幅度升降,小幅度的升降塔筒没有实用意义,可升降塔筒技术是可伸缩桨叶技术的实用延伸;可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术配合使用,使陆上低成本超
10MW巨型风机实现提供了可行性技术支持,同时为海上20MW巨型风机实现提供了可行性技术支持;结合倾斜轴发电机技术,能够实现全塔筒升降。

说明书全文

可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术

技术领域

[0001] 目前发电桨叶长度已经可以做到100米长度,如何开发利用更长的桨叶。如何方便的运输过长桨叶,如何对超大型风机进行运维,一道道难题摆在我们面前。
[0002] 目前我们能看到新款的海上风电安装船,都有四个巨型桩腿插到海底把船体托起来然后施工。

背景技术

[0003] 目前的桨叶都是一根桨叶作为一个整体,通过变桨轴承连接在轮毂上。由于桨叶过长运输困难,陆地风电遇到5MW瓶颈。把桨叶分成几段来组装能有效解决这个问题。
[0004] 目前的塔筒都是需要超过塔筒高度的吊机吊装的,需要的吊装机械设备非常庞大,需要想办法用不超过40米高的重型吊机吊超过100米的塔筒。
[0005] 受限于桨叶长度,不能把塔筒大范围升降,如何改进才能使塔筒大幅度升降。发明内容
[0006] 受海上风电安装船桩腿的可以在桩井内自由全程升降启发,发明了可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术,这几项技术原理类似。
[0007] 图1可伸缩桨叶技术是把整只桨叶分为桨根段、桨尖段长度相等的二部分,桨根段的桨骨腔内能容纳桨尖段。桨叶桨尖段根部固定控制缆绳,控制缆绳绕过桨骨末端的定滑轮和绕过轮毂中央控制电机后再度连接到桨尖段根部,形成一个控制回路,这个控制回路能够通过轮毂中央控制电机正反向旋转来控制桨尖段顺桨骨内腔伸出或缩入;伸出时获得二倍桨骨长度的桨叶和四倍扫风面面积;缩入时获得二倍桨骨坚固程度,能有效对抗强风。风速低于额定风速时,桨叶完全伸出展开,变桨发电;风速达到额定风速时,变桨到最佳发电桨叶状态;风速高于额定风速时,桨尖段缩入桨骨,使扫风面积减小到和额定功率匹配;
风速超高时,桨尖完全缩入桨骨内,直至超高风速时桨根段顺桨停机。
[0008] 图2可升降塔筒技术又称桩腿式塔筒技术是把塔筒柱放置在事先挖好的竖井里面进行安装,在低空安装完塔筒和塔筒顶部的风电机组和桨叶后把塔筒通过液压或者电机铰链驱动的方式从井底升起来,升起来后的高空桨叶展开拦风发电,遇到暴风时塔筒在桨叶收起后会缩入井内躲风。如果遇到特别坚硬的地质,很难挖出深井,则适当在地面以上加高井台,使井的地上段和地下段合起来的深度能容纳塔筒柱高度。此项发明是受海上风电安装船桩腿运作模式启发,风电安装船的桩腿能够在桩井台里任意上下移动,推动数千吨上万吨的风电安装船升降;我们换个思路,假设风电安装船在深海海面静止时,它的桩腿也是能够在桩井台里全程大幅度上下自由移动,如果我们把风电机组安装在桩腿顶端,一款海上可升降桩腿式塔筒风电机就诞生了。
[0009] 可伸缩桨叶技术好处:桨叶由一个整体变成了桨根段、桨尖段二部分;制造成本,运输和维修成本大大降低。桨尖段只需要采用能耐受2倍额定风速的承受力,风速过高时会缩入桨骨,而不像原来整体一根桨叶需要承受远超2倍以上额定风速的暴风,桨叶不需要额外的坚固材料,因此制造成本大大降低。运输安装成本运维成本也大大降低了。
[0010] 可升降塔筒技术好处,只需要能抵抗2倍额定风速的结实程度,不需硬抗超过2倍以上额定风速的暴风了,1-2倍额定风速时 桨叶收起,塔筒就可以往下降到井里,塔筒不需要额外的坚固材料,制造成本大大降低。不要很高的吊机了,安装成本大大降低,我们可以在低空安装奇数三桨叶发电机组甚至在地面安装偶数的二桨叶发电机组。
[0011] 可升降塔筒技术在海上的应用更加广泛,毕竟海上不需要挖井,只需要建设漂浮式井台,只要深度够深,我们就能升降对应高度的塔筒。
[0012] 可伸缩桨叶技术是可升降塔筒技术前置条件,没有可伸缩桨叶技术,由于桨叶需要占空间,塔筒就不能大幅度升降,小幅度的升降塔筒没有实用意义,可升降塔筒技术是可伸缩桨叶技术的实用延伸;可伸缩桨叶技术和可升降塔筒技术配合使用,使陆上低成本超10MW巨型风机实现提供了可行性技术支持,同时为海上20MW巨型风机实现提供了可行性技术支持。结合我前面的发明的倾斜轴发电机技术,塔筒升降可完全不受桨叶影响,我们能够实现全塔筒升降。
附图说明
[0013] 图1 桨叶的伸(左)缩(右)示意图 101伸出桨骨的桨尖段、102缩入桨骨的桨尖段、103桨根段和桨尖段的扁形连接口、104桨骨顶端定滑轮、105桨根段桨面、106桨骨筒、107轮毂和桨叶伸缩控制电机、108变桨系统。
[0014] 图2升出(左)或降入(右)井中的塔筒柱示意图 201 升出井的塔筒柱、202降入井中的塔筒柱、203井口、204地面上部的井台、205地平线、206井筒、207井壁、208井底。

具体实施方式

[0015] 我们取一套三桨叶风机,桨叶长度为100米(桨根段50米、桨尖段50米),额定风速为10米每秒,额定功率为10兆瓦,桨叶额定转速为3圈每分钟的陆上风力发电机讨论。
[0016] 运输,陆上运输桨叶可以拆分为几段分别运输到风电场安装,我们所需要的运输车辆最大运输长度为50米就够,桨尖段藏在50米桨根段里面可以一次性运输。
[0017] 安装,先在陆上风电场挖深竖井,井口建设井台,在井内装好塔筒,塔筒顶置偏航轴承,然后安装主轴、轮毂,然后在桨骨底端安装变桨轴承,变桨轴承连接桨根段和桨根段桨骨里的桨尖段。
[0018] 运行,整套设备装好后,塔筒柱从井中升起,桨叶完全伸展,风速达到3米每秒时,变桨系统启动,桨叶开始在风力作用下由静止切入旋转。达到额定风速时,桨叶变桨到最佳补风姿态。风速超过额定风速时,桨叶桨尖段在伸缩电机作用下缩入桨骨内。风力继续加大,桨尖段完全缩入桨骨后,塔筒柱开始下降,降入塔筒井内。风力超级大时,塔筒柱完全降到井底避风。超级强风过去后再开始一个新的循环。
[0019] 运维,当设备某一部件出现故障后,降下塔筒柱 ,在低空维护或更换损坏部件。
[0020] 海上版本的风机就更省事一些,只用在海面浮筒上造一个井台,用来升降塔筒的井都不用挖了,只要海水深度够深就好。我们也可以把海上风电安装船四个桩腿顶部直接装上风力发电机,直接改装成海上风力发电船。
[0021] 本文中所用数据仅为较佳实例,并非对本发明的任何限制;利用本文所述的技术方案,或本领域的技术人员在本技术方案的启发下,设计出类似的技术方案,而达到上述技术效果的,均是落入本专利要求的保护范围。本文未述及之处适用于现有技术
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