多級狹管聚風風力發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電設備技術領域，特別涉及狹管聚風風力發電系統。
【背景技術】
[0002]根據狹管效應而產生的聚風型風力發電機，由于其具有聚集風能、提壓增速、提高風能利用率的優點，在風力發電技術領域具有廣泛的開發應用前景。相關的現有技術中，已有專利，如:專利號為ZL201320279644.X的專利公開了一種雙涵道軸流式風力發電系統；專利號為ZL201420079694.8的專利公開了直通式狹管聚風風力發電系統；專利號為ZL201220394391.6的專利公開了一種自啟動式狹管聚風風力發電系統，上述專利較多的公開了狹管聚風的類型及原理。就上述專利公開的狹管聚風發電系統的結構而言，只是提到狹管中設置有導風錐、葉輪及葉輪上的葉片，葉輪的中心安裝發電裝置，但均未提及大功率成機型的設計思路和制造工藝。眾所周知，若采用狹管聚風方式來發電，功率一旦提增，機型必然增大，其狹管管徑也需相應加大，如果缺乏強有力的支體框架狹管很難成型，而構件越大，重量也越重，運輸安裝也越困難。另外，起到真正狹管作用的管體壁面材料和造型，同樣需要更合適的方法、造型及部件接點的密切配合；其次，對于大功率的狹管發電系統，需要設計更加有利于風在管內增速和減少摩擦損失，又能起到導風和支撐的雙重功能的導風結構；更重要的是，功率加大后，若采用現有公開的葉片，葉片容易變形，因此，需要重新設計能適應在大功率系統中的狹管內完成吸能轉換、電力輸出的新型葉片。
【發明內容】
[0003]本申請人針對上述現有技術存在的上述缺點，進行改進并優化設計，提供一種結構合理、重量輕、便于安裝、發電效率高的多級狹管聚風風力發電系統。該系統能夠在進一步提高風能利用率和提高發電機輸出效率基礎上，使本技術開展規模化生產，模塊化安裝，集群化建站發揮更大競爭優勢。
[0004]本發明所采用的技術方案如下:
[0005]一種多級狹管聚風風力發電系統，包括狹管，狹管中安裝導風裝置，所述導風裝置中安裝有葉輪，葉輪與發電機連接，葉輪上安裝有葉片，所述狹管包括骨架，所述骨架包括交錯連接的軸向支撐梁及環向支撐梁，多根環向支撐梁構成多個環形支撐架，相鄰的軸向支撐梁與相鄰的環向支撐梁之間的圍合區域中安裝有壁面板；
[0006]所述狹管包括前后共軸設置的前狹管及后狹管，前狹管的后部置于后狹管中，前狹管與后狹管的結構相同；
[0007]所述導風裝置包括安裝于前狹管中心的前導風錐、安裝于后狹管中心的后導風錐及尾端整流錐，后導風錐位于前導風錐與尾端整流錐之間；前導風錐中安裝有前發電機，前發電機的電機軸與位于前導風錐后側的葉輪連接，后導風錐中安裝有后發電機，后發電機的電機軸與位于后導風錐后側的葉輪連接；
[0008]所述前導風錐的外壁與前狹管的內壁間對稱安裝有多根第一導風板，所述第一導風板的截面呈波浪曲線型結構，截面的末端朝向前狹管的后部并具有朝向所述葉輪轉動方向的凹曲面；
[0009]所述后導風錐的外壁及尾端整流錐的外壁與后狹管的內壁間分別安裝有導風架，導風架包括與后狹管同軸設置的導風圈及導風圈上徑向對稱安裝的第二導風板，第二導風板的外端與后狹管的內壁固連，其內端與后導風錐或尾端整流錐的外壁固連；所述導風圈的截面及第二導風板的截面分別呈波浪曲線型結構，二者的截面的末端朝向后狹管的后部，第二導風板的截面末端具有朝向所述葉輪轉動方向的凹曲面；
[0010]所述葉輪的結構為:
[0011]所述葉輪包括依次由內至外并共軸設置的軸套管、支撐輪及輪圈，軸套管與支撐輪之間、支撐輪與輪圈之間分別安裝有多根第二支撐桿，軸套管、支撐輪及輪圈間由內向外安裝有多根鋼絲繩；輪圈的外周側安裝有葉片座，葉片座與葉片固連；
[0012]所述葉片的結構為:
[0013]所述葉片為薄壁殼體結構，其殼體內腔由前側的葉板及位于葉板后側的后支撐柱封閉形成，葉片的整體重心位于后支撐柱上，后支撐柱的端部帶有法蘭連接部，法蘭連接部通過法蘭與輪圈上的葉片座固連；
[0014]所述后狹管的后端部安裝有尋風結構，所述尋風結構包括對稱安裝于后狹管兩側的外側向平衡板及設置于兩外側向平衡板之間的內偏航板，相對的兩外側向平衡板之間、相對的兩內偏航板之間分別形成錐形擴口結構，所述擴口的開口端朝向后狹管的尾端。
[0015]作為上述技術方案的進一步改進:
[0016]葉片的葉板由根端的窄條部向外端的柱狀小弧面部扭轉形成，柱狀小弧面部的寬度大于窄條部的寬度，柱狀小弧面部的前側面向葉片的前側傾斜。
[0017]前側面所在的平面與葉片的中心平面間帶有α夾角，α夾角的范圍是1_3度；所述后支撐柱帶有由根端向外端漸變的柱形支撐部及柱狀小弧面支撐部，柱狀小弧面支撐部的寬度大于柱形支撐部的外徑；殼體內腔中帶有沿著葉板的根部向外端延伸的加強板。
[0018]所述前導風錐與后導風錐的結構相同；前導風錐包括錐形結構的導風錐骨架，導風錐骨架的錐形周側及其端面封裝有導風錐殼體及導風錐端板，導風錐骨架的中心安裝有支撐架，支撐架中安裝前發電機，支撐架與導風錐骨架之間安裝有多根第一支撐桿；導風錐骨架上安裝有支架，導風錐殼體上帶有安裝支架的第一安裝槽；所述前導風錐的錐尖端安裝有冷卻進風管，冷卻進風管的管口朝向前發電機，前導風錐的導風錐端板的中心帶有冷卻出風孔；
[0019]所述尾端整流錐包括錐形結構的整流骨架，整流骨架的錐形周側及其端面封裝有整流錐殼體及整流端板，整流骨架上安裝有支架，整流錐殼體上帶有安裝支架的第二安裝槽；
[0020]所述導風錐殼體及整流錐殼體分別由多個板塊構成；所述第一支撐桿交錯連接于導風錐骨架與支撐架之間。
[0021]所述第一導風板中帶有貫通其內外兩端的通孔，所述通孔中插置有兩端分別帶有螺紋的第一連桿，第一連桿的兩端螺紋部分別伸出第一導風板的內外兩端，第一連桿的兩端通過支架分別與前導風錐的外壁及前狹管的內壁固連。
[0022]所述導風圈包括連接于第二導風板兩側的多節弧形板，第二導風板包括外導風板及內導風板，外導風板與內導風板通過貫通其兩端的第二連桿連接，第二連桿的兩端帶有螺紋并分別與支架固連，支架分別固連于后狹管的內壁、后導風錐及尾端整流錐的外壁；所述內導風板的外端帶有第一凸緣，外導風板的內端帶有第二凸緣，所述弧形板的端部帶有卡塊，卡塊帶有卡槽，第一凸緣與第二凸緣配合對接后卡接于卡槽中。
[0023]所述輪圈的軸向兩側對稱帶有向其內側或外側翻折成型的第一翻折緣，位于內側的第一翻折緣上帶有第一安裝孔，輪圈的軸向兩側分別安裝有第一鋼絲繩座；支撐輪的軸向兩側對稱帶有向其外側翻折成型的第二翻折緣，第二翻折緣上帶有第二安裝孔及第二鋼絲繩座，支撐輪的內側帶有第三安裝孔；軸套管的軸向兩側對稱帶有向其外側翻折的第三翻折緣，第三翻折緣的側面帶有第四安裝孔及第三鋼絲繩座；第二支撐桿分別安裝于第四安裝孔與第三安裝孔之間、第二安裝孔與第一安裝孔之間，鋼絲繩的內外兩端分別安裝于軸套管的第三鋼絲繩座及輪圈的第一鋼絲繩座上，鋼絲繩的中部與第二鋼絲繩座固連；
[0024]輪圈與支撐輪之間的第二支撐桿的布置結構為:位于輪圈的軸向一側的第一安裝孔與位于支撐輪的軸向另一側的第二安裝孔間安裝第二支撐桿，相鄰的第二支撐桿間交錯布置；支撐輪與軸套管之間的第二支撐桿的布置結構為:位于支撐輪的軸向一側的第三安裝孔與位于軸套管的軸向另一側的第四安裝孔間安裝第二支撐桿，相鄰的第二支撐桿間交錯布置；所述第二支撐桿的兩端分別固連有桿套，桿套的端部徑向設置有螺紋孔，桿套分別與第一安裝孔、第二安裝孔、第三安裝孔及第四安裝孔通過螺釘連接；所述鋼絲繩的內外端分別帶有內繩套及外繩套，內繩套的端部徑向設置有螺紋孔，內繩套與軸套管側面的第三鋼絲繩座通過螺釘連接，外繩套的端部帶有螺紋，外繩套貫穿輪圈側面的第一鋼絲繩座并通過螺母與其固連；鋼絲繩的中部通過夾套與支撐輪側面的第二鋼絲繩座固連。
[0025]所述壁面板帶有多層結構，包括面板，上下兩面板中安裝有芯板，上層面板的邊緣帶有與軸向支撐梁和環向支撐梁連接的固定緣，固定緣上帶有多個連接孔；所述芯板的端面為方波形結構，包括上下側的橫板部及兩橫板部間的立板部，上下兩橫板部分別與面板連接；所述芯板的立板部呈波浪形結構，芯板的上下橫板部分別與面板膠粘連接。
[0026]所述壁面板帶有多層結構，包括面板，上下兩面板中安裝有兩層鋼絲網及位于兩層鋼絲網之間的泡沫夾芯，所述面板為玻璃鋼材質。
[0027]所述環向支撐梁的端面為幾字形結構，包括槽鋼結構的中部梁及底板；所述軸向支撐梁的端面為幾字形結構，包括中部支撐梁及中部支撐梁兩側的凸緣板，中部支撐梁的端面帶有安裝孔。
[0028]本發明的有益效果如下:
[0029](I)本發明采用前后多級狹管和多級葉輪結構，使進入狹管的風能在被第一級葉輪利用后，尾流向第二級狹管進口排放，會同第二級狹管進口的風能合力做功在第二級葉片上，根據余量再利用理論，前一級的尾流將有60%以上的動能，而新進入的風能只需要40%左右，就可以產出與前一級葉片相同電力，因此對發電效率的提高作用明顯，其產電量得到了大幅度的增加；
[0030](2)本發明中，為適應大功率、大規模生產、模塊化安裝、免維護特性，采用了大結構、高強、輕質材料(如本發明的葉輪、導風錐)，特別是新型復合材料、夾芯材料(如本發明的壁面)設計制造，并以輕鋼龍骨和支撐式壁面板結構特征優化組合，使縱、橫向的支撐力度得到了極大提高，面對正面、側面、湍流、旋流各種風能的抗擊能力得到明顯增強，而本發明整體結構的重量有大幅度降低