一种平面式树形风机结构的制作方法

[0001]
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种平面式树形风机结构。


背景技术：

[0002]
风力发电机在工作时易遇到极端天气情况，风力发电机转速不稳定，导致风力发电机的运作性、安全性和使用寿命降低。为了减少风机转速不稳定、风能利用效率低以及因极端天气情况造成风机运转及结构安全的不利影响，各类风机结构设计应运而生。


技术实现要素：

[0003]
本发明针对以上问题的提出，本申请提供一种平面式树形风机结构，以提高风机运行效率及安全性。
[0004]
本发明采用的技术方案如下：一种平面式树形风机结构，风机结构包括风机座、风机立柱、风机架、蜗轮蜗杆机构和控制器，所述风机座采用平台桁架连接平台套筒和三个风机平台，平台套筒设置在三个风机平台的中心处；所述风机立柱与平台套筒为转动连接，采用蜗轮蜗杆机构驱动旋转的风机立柱的下端与平台套筒中的轴承相配合，风机立柱的上部设有风机架，在风机架上设置多个叶轮，叶轮包含叶片和风轮轴，多个叶片通过等长的支杆与风轮轴固定连接，风轮轴的一端与固定在风机架上的发电机连接，另一端与固定在风机架上的轴承连接；所述风机架上设有迎风的风速传感器，在风速大于等于17.2-20.7m/s时，风速传感器的信号传送给控制器，控制器控制蜗轮蜗杆机构的电机继电器让电机正转，使风机架的迎风角变小；在风速小于17.2-20.7m/s时，风速传感器的信号传送给控制器，控制器控制蜗轮蜗杆机构的电机继电器让电机反转，使风机架的迎风角变大。
[0005]
所述风机架采用水平风机架，水平风机架上的水平叶轮以风机立柱为中心轴呈水平对称分布在水平框侧杆与水平框底杆构成的水平框架内，水平风机架上水平设置水平叶轮，一个水平叶轮包含水平叶轮轴、水平叶轮发电机和水平叶片，水平叶轮轴一端通过水平叶轮发电机连接在风机立柱上，其另一端转动连接在水平框侧杆上；水平风机架下部设置水平框第一支撑杆和水平框第二支撑杆，水平框第一支撑杆的一端固定连接在风机立柱上，另一端固定连接水平框底杆的中部；水平框第二支撑杆的一端固定连接在风机立柱上，另一端固定连接水平框底杆的外端部；
[0006]
所述风机架采用垂直风机架，垂直风机架上的立框上横杆、立框侧杆与立框下横杆构成垂直框架，垂直框架以风机立柱为中心轴对称设置，垂直框架中垂直分布有垂直叶轮，一个垂直叶轮包括垂直叶轮轴、垂直叶轮发电机和垂直叶片，垂直叶轮轴的一端转动连接在立框上横杆上，另一端通过垂直叶轮发电机连接在立框下横杆上；垂直风机架下部设置立框第一支撑杆和立框第二支撑杆，立框第一支撑杆的一端固定连接在风机立柱，另一端固定连接在立框下横杆的中部，立框第二支撑杆的一端固定连接在风机立柱上，另一端固定连接在立框下横杆的外端部；
[0007]
所述风机架采用倾斜风机架，倾斜风机架上的斜框上横杆、斜框侧杆、斜框支撑杆
构成倾斜框架，倾斜框架以风机立柱为中心轴对称设置，倾斜框架中倾斜设置倾斜叶轮，倾斜叶轮与水平面的夹角为0-30度；一个倾斜叶轮包含倾斜叶轮轴、倾斜叶轮发电机和倾斜叶片，倾斜叶轮轴的一端转动连接在风机立柱上，另一端通过倾斜叶轮发电机连接在斜框侧杆上；倾斜风机架中还设置斜框下横杆，斜框下横杆的一端固定连接在风机立柱上，其另一端固定连接在斜框支撑杆的中部。
[0008]
本发明的有益效果为：这种平面式树形风机结构包括风机座、风机立柱、风机架、蜗轮蜗杆机构和控制器。平台套筒设置在三个风机平台的中心处，风机立柱与平台套筒为转动连接，采用蜗轮蜗杆机构驱动旋转的风机立柱的上部设有风机架，在风机架上设置多个叶轮。风轮轴的一端与固定在风机架上的发电机连接，另一端与固定在风机架上的轴承连接。风机架可采用水平风机架、垂直风机架和倾斜风机架。该风机结构能够克服风力发电机输出转速不稳定、风能转化效率低及由于台风等强气流天气所造成的风力发电机转速过快等问题，既能够高效率的将风能转化成电能，又可以解决发电机由于极端天气下转速过快导致损坏的问题，使得海上浮式风力发电机在运行过程中更安全和可靠，且增加其风能转化的效率。
附图说明
[0009]
图1是一种平面式树形风机结构采用水平风机架的结构图。
[0010]
图2是一种平面式树形风机结构采用垂直风机架的结构图。
[0011]
图3是一种平面式树形风机结构采用倾斜风机架的结构图。
[0012]
图4是图1中的a放大图。
[0013]
图中：1、风机平台，2、平台桁架，3、平台套筒，4、风机立柱，5、蜗轮蜗杆机构，5a、蜗轮，5a、轴承座，5a、蜗杆，5a、电机，6、防水罩，6a、底座，7、水平叶轮，71、水平框侧杆，72、水平框底杆，73、水平框第一支撑杆，74、水平框第二支撑杆，75、水平叶轮轴，76、水平叶片，77、水平叶轮发电机，8、垂直叶轮，81、立框上横杆，82、立框侧杆，83、立框下横杆，84、立框第一支撑杆，85、立框第二支撑杆，86、垂直叶轮轴，87、垂直叶片，88、垂直叶轮发电机，9、倾斜叶轮，91、斜框上横杆，92、斜框侧杆，93、斜框支撑杆，94、斜框下横杆，95、倾斜叶轮轴，96、倾斜叶片，97、倾斜叶轮发电机。
具体实施方式
[0014]
这种平面式树形风机结构，风机结构包括风机座、风机立柱4、风机架、蜗轮蜗杆机构5和控制器。风机座采用平台桁架2连接平台套筒3和三个风机平台1，平台套筒3设置在三个风机平台1的中心处。风机立柱4与平台套筒3为转动连接，风机立柱4的下端与平台套筒3中的轴承相配合，风机立柱4的上部设有风机架，在风机架上设置多个叶轮，叶轮包含叶片和风轮轴，多个叶片通过等长的支杆与风轮轴固定连接，风轮轴的一端与固定在风机架上的发电机连接，另一端与固定在风机架上的轴承连接。蜗轮蜗杆机构5设置在与平台套筒3固定连接的底座6a上，蜗轮5a安装在风机立柱4上，二个轴承座5b、电机5d固定在底座6a上，由电机5d驱动的蜗杆5c与蜗轮5a啮合，在蜗轮蜗杆机构5的上部设有防水罩6。
[0015]
在风机架的迎风上设有风速传感器，型号：rs485叶轮风速传感器，输出：4-20ma、0-10v，控制器选用s7-200plc控制器，型号：6es7211-0ba23-0xb0，ac/dc/继电器，6点输入4
点输出。在风速大于等于17.2m/s（17.2-20.7m/s相当于8级大风）时，风速传感器的信号传送给控制器，控制器控制蜗轮蜗杆机构5的电机继电器让电机5d正转，使风机架的迎风角变小；在风速小于17.2m/s（17.2-20.7m/s相当于8级大风）时，风速传感器的信号传送给控制器，控制器控制蜗轮蜗杆机构5的电机继电器让电机5d反转，使风机架的迎风角变大；尤其在风速大于20.8m/s（20.8-24.4m/s相当于9级烈风）时，控制器控制蜗轮蜗杆机构5的电机继电器使电机5d转动让风机架的迎风角为0。
[0016]
实施例1
[0017]
图1示出了一种平面式树形风机结构采用水平风机架的结构图。该风机设置在风机座上，风机座采用平台桁架3连接平台套筒3和三个风机平台1，平台套筒3设置在三个风机平台1的中心处；树形风机采用以风机立柱4为轴转动，上风机立柱4的下端插入平台套筒3中；风机立柱4的上端设置水平风机架。水平风机架中水平叶轮7以风机立柱4为中心轴呈水平对称分布在水平框侧杆71与水平框底杆72构成的水平框架内，水平风机架上水平设置八个水平叶轮7，一个水平叶轮7包括水平叶轮轴75、水平叶轮发电机77和三个水平叶片76，水平叶轮轴75一端通过水平叶轮发电机77连接在风机立柱4上，其另一端连接在水平框侧杆71上；水平风机架下部设置水平框第一支撑杆73和水平框第二支撑杆74，水平框第一支撑杆73的一端连接在风机立柱4上，另一端连接水平框底杆72的中部；水平框第二支撑杆74的一端连接在风机立柱4上，另一端连接水平框底杆72的外端部。
[0018]
实施例2
[0019]
图2示出了一种平面式树形风机结构采用垂直风机架的结构图。该风机设置在风机座上，风机座采用平台桁架3连接平台套筒3和三个风机平台1，平台套筒3设置在三个风机平台1的中心处；树形风机采用以风机立柱4为轴转动，风机立柱4的下端插入平台套筒3中；风机立柱4的上端设置垂直风机架，垂直风机架中立框上横杆81、立框侧杆82与立框下横杆83构成垂直框架，垂直框架以风机立柱4为中心轴对称设置，垂直框架中垂直分布有八个垂直叶轮8，一个垂直叶轮8包括垂直叶轮轴86、垂直叶轮发电机88和三个的垂直叶片87，垂直叶轮轴86的一端连接在立框上横杆81上，另一端通过垂直叶轮发电机88连接在立框下横杆83上；垂直风机架下部设置立框第一支撑杆84和立框第二支撑杆85，立框第一支撑杆84的一端设置在风机立柱4上，另一端固定在立框下横杆83的中部，立框第二支撑杆85的一端设置在风机立柱4上，另一端固定在立框下横杆83的外端部。
[0020]
实施例3
[0021]
图3示出了一种平面式树形风机结构采用倾斜风机架的结构图。该风机设置在风机座上，风机座采用平台桁架3连接平台套筒3和三个风机平台1，平台套筒3设置在三个风机平台1的中心处；树形风机采用以风机立柱4为轴转动，风机立柱4的下端插入平台套筒3中；风机立柱4的上端设置倾斜风机架。倾斜风机架中斜框上横杆91、斜框侧杆92、斜框支撑杆93构成倾斜框架，倾斜框架以风机立柱4为中心轴对称设置，倾斜框架中倾斜设置八个倾斜叶轮9，倾斜叶轮9与水平面的夹角为30度；一个倾斜叶轮9包括倾斜叶轮轴95、倾斜叶轮发电机97和三个倾斜叶片96，倾斜叶轮轴95的一端连接在风机立柱4上，其另一端通过倾斜叶轮发电机97连接斜框侧杆92；倾斜风机架中还设置斜框下横杆94，斜框下横杆94的一端连接在风机立柱4上，另一端固定在斜框支撑杆93的中部。
[0022]
采用上述技术方案工作时，树形叶轮的排列方式可有效增强每个风机的风能转化
效率；树形风机迎风角θ（0
°
≤θ≤90
°
），在θ=90
°
时，可保持发电机高效发电，当风机遇到台风等大气天气时，风机可转动使θ=0
°
，此时风轮将停转，从而可保护发电机不会因转速过高而被烧坏。
[0023]
风轮布置方式可采用水平布置、竖直布置及倾斜布置，且风轮数量、大小及倾斜角度等参数可根据实际情况进行调节；发电方式可以是每个风轮带动一个发电机，也可以是每个风轮带动二个发电机。该风机结构可在陆地、海上浮式平台等任何可发电环境下工作。
[0024]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。