一种改变大型风电机组机型的方法
【专利摘要】一种改变大型风力发电机组机型的方法，尤其是对现已建成的大型水平轴风电机组在保留利用原有塔架基础的情况下进行机型改造变化的方法，其通过拆卸原有叶片、机舱，在保留塔架的中部拆解分离后加装立轴巨能风电机组的结构设置10个主要步骤实现；实施机型改造变化的原因和动力源自于对大型风电机组应该如何形成更大出力能力的拓展方式和应该伴随形成更大调控幅度科学道理的深刻认知，以及在该认知下发明的拥有全面巨大结构性能优势的创新机型所产生的巨大社会经济效益和投资回报价值的市场化追求。
【专利说明】—种改变大型风电机组机型的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改变大型风力发电机组机型的方法，尤其是对现已建成的大型水平轴风电机组在保留利用原有塔架基础的情况下进行机型改造变化的方法。
[0002]【背景技术】
发明名称就意味着是对现有大型水平轴风电机组整机机型的全面否定，改变行业主体应用机型之事涉及广泛，影响深远，因此在提出发明创新技术方案之前细致分析、充分论证、深入研讨导致形成机型全面否定与实施机型改变的原因理由，既可从中反衬体会出本发明技术之所以能够产生重大社会经济效益的原因理由，又可从中体现出其产业化实施的重要性、必要性、紧迫性的原因理由及通过机型改变能够快速获得巨额投资回报的原因理由。
[0003]新能源是相对传统能源而言的，对它的认识难在“新”字。所以，开发利用新能源的全过程更需要重视研究科学道理和规律，避免凭直觉或仅依以往经验做决策。许多科学道理并不深奥，然而历史却反复证明，真正做到遵循科学规律，并不是一件容易事。一引自:国家能源局新能源和可再生能源司司长王骏的文章《新能源发展探讨》的开篇语。
[0004]研究发现，现有风电机组在向着大型化出力能力拓展的进程中存在着与‘并不深奥’的科学道理渐行渐远的问题，这是导致现实各种问题渐行渐多、渐行渐大、渐行渐难解决表面现象背后的根本成因。现有大型风电机组的机型是在小型风机形态下通过逐步放大规格形成的，尚且没有针对大型化风电机组的需求特点、应用特点形成深入认知和进行专门设计。
[0005]当前对大型化风电机组应用规律的认知结果是:㈠实现风电机组的大型化设计是实现风电产业优质化规模发展的前提基础；(二)大型化风电机组只有设置了 ‘多发电机调控系统’才能形成经济适应性的功能表现；㈢大型风电机组只有形成了特大出力能力才能具备设置‘多发电机调控系统’的经济必要条件实现风电机组捕获风能能力的大幅增加是实现风电机组大型化拓展设计的动力来源；㈤采用正确的大型化拓展理论和方法是实现出力能力大幅增加的前提要素；(六)如果采用了错误的拓展理论方法，即便实现了 ‘表面形态体积的大型化’也无法形成全面的功能表现、功率能力和优质效果，还不能算是真正的大型化机组。
[0006]何为正确的大型化拓展理论方法？其最基本的构成条件是:在同一个风轮叶片上采用的‘拓展出力能力’与‘调控出力能力’的理论方法应该相同一致，如不相同其中必有一种是错误的；而现有大型风电机组拓展出力是按照‘扫风面积’理论，调控出力是按照‘乘风面积’理论，因此其中必有一种按照的理论是错误的。
[0007]查找错误理论首先要从‘扫风’和‘乘风’的名称概念做起；同一个风轮叶片可形成‘扫风一一乘风’功能角色的相互转化，导致角色转变的区分之处在于:谁是主动力。叶片是主动力称为扫风，其形成‘电能一风能’的转换；风力是主动力称为乘风，其形成‘风能—电能’的转换，区分方式简单明确。
[0008]‘扫风’是近些年随着风机大型化发展产生的新名词，目前尚未找到可以明确阐明内在科学含义的标准定义。过去国家风电发展计划称为‘乘风计划’而非‘扫风计划’，公众常识认为:叶片是主动力才能称作‘扫风’，而风电叶片完全是处于乘风、迎风、受风的状态。
[0009]风扇叶片通过电机驱动旋转可归属于‘扫风’的范畴，其产生的气流称为‘出风’；高速风扇的叶片细窄且稀少但如果转速极高同样可以形成很高的‘出风’速度；当其转速降低后‘出风’速度大为减低；当其转速降到叶片可视移动速度时‘出风’近乎消失。
[0010]此外，如将直径相同的高速风扇、低速风扇断电后并列迎风设置，使‘扫风叶片’转变为‘乘风叶片’，低速风扇将首先被风力驱动运转且乘风出力能力大于高速风扇。
[0011]上述2种现象表明:随着风轮转速的增高可使高速风扇的叶片之间拥有的很大间隔区域内的空气、或是说可使叶片旋转空间内某点位置处的空气‘在同一时间内获得叶片连贯反复接触驱动影响’的比率大增从而形成完全的‘扫风效应’；当转速降低后空气受到叶片接触影响的频率、强度大幅降低使‘扫风效应’下降；当转速降到叶片可视移动速度时叶间多数空气没有受到叶片的接触影响使‘扫风效应’消失，其只能通过增加叶片接触空气的幅面维持相同的‘出风’速度，因此低速风扇的叶片很宽大、叶间距离很小，但其形成的‘出风’增加不能算作‘扫风效应’的功劳。
[0012]可见，形成‘扫风效应’的关键因素是叶片高速、高频、连续接触驱动无叶片存在区域内的空气导致‘瞬间难于区分某点位置处有无叶片存在’；因此可见，即便是在扫风状态下如果风轮转速很低‘增加扫风面积就是增加出风能力’的说法也不成立；况且大型化风电机组的风轮运行缓慢还是处于乘风状态下，叶间距离超大更不可能形成‘扫风效应’，因此在大型风电领域‘扫风面积’的名称概念是想象的、假设的、是不存在的。
[0013]‘乘风’是指风力是主动力驱动叶片旋转产生乘风出力效果，在自然界相同风速下叶片乘风出力能力的大小与叶片有效乘风面积的多少呈现等比例变化的关系，在风帆式乘风状态下更是呈现完全对应变化的关系，因此拓展叶片的有效乘风面积就是拓展风轮的乘风出力能力；增减叶片的有效乘风幅面就是调控风轮的乘风出力能力，‘拓展’与‘调控’采用的出力理论与设计方法是完全相同一致的。
[0014]当前的大型风电机组的风轮叶片同时存在着两种不同的出力设计理论，并且形成了相互矛盾、相互影响、相互制约，相关描述如下:
(一)其拓展出力能力是采用延长叶片长度增加‘扫风面积’的设计理论，该理论将关注目标确定在增加风轮的旋转面积上，相关观点认为“叶片旋转运行的面积称为‘扫风面积’；通过‘扫风面积’可以计算在此面积内通过的风能总量，用以计算风力机的效率、发电
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[0015]该理论导致，无论是2个叶片还是10个叶片只要叶片长度相同形成的扫风面积、通过的风能总量、形成的出力效果就完全相同，该理论将叶片的乘风幅面大小、风力攻击叶片角度大小、叶片乘风力矩大小均变为‘无作用意义的指标’；对此其在‘转换效率’中包含了这些影响，通过‘转换效率系数’的设置将通过扫风面积的风能总量进行了分解，使绝大部分风能确定为无功过流风能，这事实上已经承认了是叶片乘风面积占据‘扫风面积’的比例系数在发挥真实出力作用，但随着叶片超级延长‘扫风面积’数值快速增长，而叶片有效乘风面积的增量确是极其缓慢的，因此导致‘转换效率’越来越低。
[0016](二)其调控出力增减是采用旋转叶片改变风力攻击角度、改变有效乘风面积的设计理论，该理论将关注目标确定在每个叶片的乘风状态变化上，也就是说关注在上述‘无作用意义的指标’上。该理论导致如果直径相同的2叶片风轮与10叶片风轮同时旋转叶片调控乘风出力，其增减调控变化的幅度差距是5倍，从而自我否定了 ‘扫风面积’的理论观点。
[0017]通过上述分析已经认定，通过扩大‘扫风面积’是不可能产生一丁点出力能力增加的，那么现有大型化风机出力能力增加的效果是从何而来的？真实原因是:在以延长叶片增加‘扫风面积’设计目标的实现过程中，‘意外’获得了叶片乘风面积的伴随增加才是出力增加的实际贡献者；因此可形象地将该大型化拓展方式简称为:意外拓展方式；但是如果延续采用‘意外拓展方式’将带来5个方面的情况恶化:
(I)使调控能力恶化:叶片超级延长将导致叶片整体比例更加细窄，这直接影响到采用旋转叶片增减乘风面积方式的调控能力变化的幅度效果，从而使调控能力本应伴随大型化拓展增加，反而伴随减小了。
[0018](2)使风轮结构恶化:超级延长叶片可致使风轮超重、转速降低，使叶根部受力强度急剧放大，使叶尖部运行速度超快形成空气阻力；使叶尖部的乘风面积不足其运行面积的1%，使风轮对风旋转占用空间放大，从而导致风电场单位面积内的风能利用程度越来越低。
[0019](3)使整机结构恶化:超级延长叶片将迫使塔架加高形成‘杠杆撬动基础效应’加大加剧了倒塌危险；从而迫使塔架与基础规格、强度、建设成本大幅度增加；还导致在超高塔架上设置的叶片、发电机、齿轮箱、电控设备的吊装、维护、更换难度与成本快速放大。
[0020](4)使拓展前景恶化:采用‘意外拓展方式’在付出全面结构性能损失代价后所能产生的叶片有效乘风面积的增加量并不多、并不易、并不快，受到多方制约在还没有实现大型化时(1.5兆瓦一 2兆瓦)就已经达到、超过了结构、性能、材料、工程、应用、成本、安全……容许的极限，继续意外拓展将导致全面恶化的加剧。
[0021](5)使多发电机调控系统无法设置:当大型化机组乘风出力能力获得数倍、十数倍增加后，如不伴随风轮乘风出力能力的大幅度调控变化和发电机功率的大幅增减调控变化的跟进设置，将导致单机功率设计越大机组机组适应风能强度变化的能力就越小，使弱小风力甚至中等强度风力都无法启动运行，逐渐失去投资应用价值；解决问题的方式是配备‘多发电机调控系统’，该系统将机组整体设计功率分由2个-4个发电机的功率配合相加构成，可根据风力强度的变化实现发电机投入数量的增减调控操作；但该系统占地面积、体积、重量很大难于实现在超高塔架的顶部设置。
[0022]因错误的拓展理论和重要的功能缺失造成了当前的大型风电机组难于形成更大出力拓展，更无法形成真正大型化机组的性能表现，也引发了全方位应用问题形成，如:设备价格高、运行效率低、上网电价贵(需依靠财政补贴维持生存)，运行稳定性差(垃圾电，并网调控难)、低风速应用难，小时利用率与风能利用率大幅下降，结构强度与难度危险快速放大……等。其中每个‘结构原理问题’都在‘应用表现问题’中获得对应展现，每个‘应用表现问题’又都可在‘结构原理问题’中找到对应的形成原因，这说明‘病情-病因-病源’诊断过程结果正确，因此也可对应形成治疗的对策方案，但是形成的优质对策方案是:其无法采用在原有机型形态下通过局部结构变化的方式实现全面、系统、根本解决问题。
[0023]一次性共同化解上述问题的唯一途径是机型创新；一次性共同化解上述问题的创新机型是中国发明专利201310578819.1提出的立轴巨能风电机组，最佳解决方案是利用原有塔架基础条件进行机型变化的改造。[0024]要介绍机型变化改造的实施方法和步骤，首先要了解创新机型立轴巨能风电机组的功能结构，描述如下:
特大化机型采用立轴风机是最佳选择，这可形成许多天生便利及成本减低因素，立轴风机的形成出力=迎风侧乘风出力一回转侧逆风阻力，立轴巨能风电机组形成了乘风出力能力的最大化与调控乘风出力能力的最大化，其乘风出力与出力调控采用的乘风出力理论方法是完全相同一致的。
[0025]①立轴巨能风电机组的风轮结构、出力方式与调控出力方式和调控系统结构: 在塔架上部设置立式风轮，立式风轮均布4-6个旋转风力板，更大直径的风轮可设置
6-8个旋转风力板，旋转风力板由风轮架与排列叶片组合形成，在风轮轴的顶部集中设置斜拉钢丝绳分别连接各个旋转风力板，同时通过将上中下风轮架串联形成一体化框架结构。
[0026]其采用通过一处驱动控制的定向盘调控系统实现风轮各种乘风面积、乘风能力的调控变化，该系统结构中的定向盘是由一侧大于标准圆形的移动凸盘与标准圆形的固定圆盘叠加配合构成，通过在各旋转风力板风轮架内设置的推拉杆端部的滚动轮与可实现调控变化形状轨迹的定向盘周边形成紧密配合运行，各推拉杆外侧通过微型轴承连接排列叶片中的各个叶片实现共同推拉，通过定向盘内部驱动调控装置控制驱动移动凸盘平移使定向盘周边形状轨迹发生变化带动推拉杆携带的排列叶片实现环绕塔架一周的周期性推拉距离变化，移动凸盘移出固定圆盘的最大距离与排列叶片实现从完全收缩到完全伸展动作变化幅度所需推拉移动的距离相同，对于移动凸盘移动运行中间位置的调控确定达成对于排列叶片不同封闭程度与风轮不同乘风出力能力的调控，在推拉杆适当位置设置回复驱动装置实现推拉杆被定向盘推动后的状态自动回复。
[0027]②其风轮对风调控结构与方式是通过在塔架顶部设置的驱动定向盘旋转的齿轮盘及驱动电机实现定向盘的对风旋转，使凸或扁盘形结构的中心线始终与风向垂直。
[0028]③其动力传动结构是将风轮轴延伸到地面与发电机或多发电机调控系统配合；塔架的顶部位于立式风轮中部，通过塔架顶部的塔架顶部平台形成托举安装定向盘调控系统结构中固定圆盘的作用，同时实现托举加强型定向盘外壳形成支撑中部风轮架的作用。
[0029]④多发电机调控系统是由若干个发电机+齿轮箱组合结构体配合形成，通过离合器控制传动结构中某一传动齿轮或是传动轴结构的连接运行与控制分离达成调控投入发电机工作数量的功能目标。由于风轮轴延伸到达位于塔架内部的中心位置，通常采用在塔架内部设置一级传动齿轮箱，通过接续传动加速后形成垂直方向的传动结构变化，由垂直于塔筒壁的传动轴穿过塔架底部很小开口面积将乘风动力输出于塔架之外；或是采用齿轮箱仍然延续直线传动的结构，在接近于塔筒壁处通过小直径水平传动的齿轮穿过塔架底部较小开口面积将风轮乘风动力输出于塔架之外，加之在塔架外部周边分布设置的‘发电机+齿轮箱组合结构体’形成完整的多发电机调控系统结构，可通过离合器控制上述传动结构中某一传动齿轮或是传动轴结构的连接咬合与控制分离达成调控投入发电机工作数量的功能目标。
[0030]立轴巨能风电机组的运行方法是:通过在风轮中部设置的定向盘调控系统的周期性小幅自动推拉，使排列叶片在运行到迎风一侧时完全展开，形成风帆式乘风推力；运行到逆风一侧时完全收缩实现敞开泻风，形成最小回转阻力，从而使乘风推力几乎完全转换成旋转出力；在风轮中部乘风力矩较小的区域不设置排列叶片。[0031]风轮各种调控方式与调控状态:通过定向盘调控系统实现调控变化迎风侧排列叶片封闭程度的大小达成适应风力强弱变化与机组出力能力变化的调控，还可调控所有排列叶片全部实现敞开泻风形成回避台风状态及维修停机状态；风轮对风调控方式是通过风向标控制随时驱动旋转定向盘调控系统实现的，可见，风轮的一切调控功能皆由定向盘调控系统完成。
[0032]机组双重价值化调控方式:风轮乘风出力通过与风轮轴延伸直接到达地面连接多发电机调控系统形成风力发电，风轮调控与多发电机调控系统配合形成双重价值化调控，即:风轮调控是在多发电机调控系统增减发电机工作数量调控形成的运行速度梯级变化的间隔之间进行微调，使其达成无速度变化阶梯差距的过渡；实现双重价值化调控对于大型化风电机组可形成最佳风能利用、最大发电时空利用、最大稳定性运行的关键作用。
[0033]综上可见，实施机型改造变化工程的市场化动力，源自于对大型风电机组应该如何形成更大出力能力拓展方式和应该伴随形成更大功率调控幅度科学道理、应用规律的深刻认知，以及在该认知下发明的拥有全面巨大结构性能优势的创新机型所产生的巨大社会经济效益和投资回报价值的追求。
【发明内容】
[0034]本发明提出的改变大型风电机组机型的方法是指对现已建成的大型水平轴风电机组在保留利用原有塔架基础条件下进行机型改造变化使其变为立轴巨能风电机组，其操作过程方法简易方便，可分为10个主要组成部分与步骤完成:
1、通过吊装拆卸原有的风机叶片和设备机舱，保留利用原有塔架和基础；
2、在塔架的中部将原来连接塔筒的螺栓拆解，通过吊装使上部塔筒与下部塔筒从中间拆解分离后将上部塔筒起吊后放置在地面上；
3、如果需要可进行塔架加高修正与加强加固，即:如认为原有水平轴风电机组的功率过小，在机型改变后设计安装的立轴巨能机组的设计功率较大，改装后不匹配，可在上部塔筒的上面再加设一个有一定高度的塔筒形成一体化串联连接紧固；如认为原有塔架基础强度不足以承担改造后设计的较大功率立轴巨能机组风轮的出力承载能力，通常是指原有风机功率较小时可在塔架底部附加支撑加固结构，如:附加4个斜柱支撑架、支撑板形成加固结构，加固结构可与在塔架底部设置的多发电机调控系统的设备机舱罩实现含盖一体化设计，上述修正加固或加高方式属于少数情况下的做法；
4、根据改装的立轴巨能风电机组的立式风轮设计高度与安装规格确定的安装位置，在塔架的内部对应确定定位轴承轮架的安装位置，并且将定位轴承轮架固定安装在塔架的内上部和内下部；
5、在塔架内部的地面中心处设置支撑风轮轴的安装基座，在安装基座上安装下部风轮轴及风轮轴动力输出齿轮，并且与下部定位轴承轮架形成配合；
6、在塔架的内部底部设置一级传动齿轮组并与风轮轴动力输出齿轮形成配合传动与分离调控的设置，也可通过在传动结构中通过离合器控制形成配合传动与分离调控功能结构的设置方式；在塔架的外部地面上分布设置2个-4个发电机+齿轮箱组合结构体，其与在塔架内部设置的一级传动齿轮组的位置与数量形成对应配合，在塔架的底部壁上开设使传动轴或传动齿轮形成连接输出的通道，使风轮轴动力通过塔筒壁输出传递给发电机+齿轮箱组合结构体上。
[0035]7、在上部塔筒的顶部安装塔架顶部平台和定向盘调控系统的定向盘结构及随后安装形成全部定向盘系统结构，并与随后安装的风轮架、排列叶片的结构形成调控结构的配合组装，然后形成上部塔筒与立式风轮配合安装的一体化结构。
[0036]8、在塔架底部建设设备机舱，在其内安装电气设备并且连接电气线路；
9、通过吊装将上部塔筒与立式风轮的一体化结构放置在下部塔筒的顶部，通过原有塔筒螺栓孔实现螺栓紧固相互对接连接；然后在塔筒内部将风轮轴上部与风轮轴下部通过连接结构对接紧固形成上下一体化的风轮轴结构，在塔架内部将风轮轴上部与定位轴承轮架形成定位配合。
[0037]10.试车运行，完成机型改造。
[0038]其中以上3、4、5、6、7、8、的施工操作顺序可按照现实需要选择完成。
[0039]实施风机改造后可形成真正的大型化风电机组的优势功能表现
现有风机的整机机型问题业已成为妨碍风电产业健康发展的核心障碍，通过实施机型改变可就地形成全面巨大的性能变化和快速巨大的投资回报，这可从10个方面加以体现:(一)可方便廉价大幅拓展乘风面积:立式风轮的出力拓展效果直接明确是以扩大乘风面积达到的，其可通过排列叶片高度、宽度、乘风力矩以及风力板设置数量四种拓展手段的相互配合轻易达到7.5兆瓦-30兆瓦单机出力能力设计(可按照排列叶片有效乘风面积、乘风力矩、乘风能效同比现有风机叶片增加倍数估算，但不建议过大，如:30-50兆瓦以上)。
[0040](二)实现双重价值化的宽幅精准调控:①可通过多发电机调控系统结构调控发电机全部撤出达成风轮在无负荷条件下启动运行，消除了携机发电机启动的惯性阻力对于初始运行风速的制约，为微风发电打下基础；②在2.5级-4级微小风力时可带动I个发电机运行发电，在4级-6级风力下可带动2-3个发电机共同运行，在6-8级强风力下带动4个发电机共同运行形成满负荷发电；在8-10级风力下可调控排列叶片部分敞开泻风，回避超强风力继续满负荷发电(以上为举例，可按安装地区常态风力状况自由确定发电机的设置数量和在不同风力下携带几个发电机运行的功率和数量)通过双重价值化调控可使上述发电机数量增减变化的过程达成‘无运行速度阶梯差距变化’的过渡。
[0041](三)回避台风的全新调控方式:可通过上述调控方式充分利用初期、后期与外围强风发电，可随时调控排列叶片完全敞开泻风形成停机状态，有效回避台风中心路径时间形成的破坏。
[0042](四)适合低风速轻型化设计:常态低风速机型设计可将风轮框架结构、叶片结构、传动结构及多发电机调控系统进行轻型化设计，如:在设置2个发电机下形成价值化调控，使单位千瓦造价大幅度降低，在相同投资额度下形成更多的风机建设数量与乘风面积的获得。
[0043](五)风轮轻型耐用价低:立式风轮为钢结构框架，斜拉钢丝绳形成无悬空吃力结构，风力板的根部没有支撑需求，定向盘主体重量由塔架支撑不计算在运行的风轮重量内，排列叶片无结构性受力价格便宜，更换容易。其通过‘定向盘调控系统’ 一同替代了现有风机复杂、昂贵、沉重的偏航系统和变桨距调控系统的功能设置，使制造成本与风轮重量大为降低，方便吊装；风轮单位乘风面积的造价很低，单机功率越大造价越低；风轮的对风调控结构轻便自动，立式风轮对风旋转不携带主机电缆旋转。[0044](六)实现发电机与各种设备地面设置:这将极大方便建设安装、日常维护、部件更换的操作；也为庞大的多发电机调控系统的设置提供了方便安装环境，地面设置可消除暴晒、极冷导致的机械故障、维护费用增加与使用寿命降低的影响程度。
[0045](七)在原有超强塔架基础强度上可形成5-15倍装机容量增加:通过“立式风轮大力臂环绕塔架旋转的乘风出力方式+在塔架中下部承载风轮主体重量+发电机系统地面设置”三个因素的配合，消除了大型化水平轴风机因“杠杆撬动基础效应”加大引发的倒塌危险，因此可利用现有800千瓦、I兆瓦、1.5兆瓦、2.5兆瓦水平轴风机的塔架和基础强度条件形成7.5兆瓦、10兆瓦、15兆瓦、20兆瓦、30兆瓦以上的功率拓展，从而使同一风电场方便廉价地增加5-15倍的装机容量。通过风机改造可使优质性能风机充分利用优质风能区域的资源。
[0046](A)通过整机结构与风帆式乘风出力方式自然消除多种问题:风机顶部结构天然避雷，消除了相关风险担忧与雷击损失后的维护支出。风帆式出力方式可消除当前风机叶尖噪音问题和风沙打磨叶片的乘风出力方式；风力直接推动叶片形成水平旋转导致运行平稳；自然消除塔筒效应，消除了运行振动。
[0047](九)适合中国地理气候与消除现有问题:采用风帆式乘风方式可充分利用高海拔地区的低密度气流与广泛存在的弱小风力。
[0048](十)使风能利用程度同比提高30-80倍以上，且机组占地面积越大同比提高倍数越高。风轮出力能力拓展与风轮乘风面积拓展呈现1:1:1等比例变化关系，拓展出力能力设计不会引发整机结构性矛盾的形成扩大，不会导致制造、安装、维护难度与成本的较多增加。
[0049]通过风机改造形成的收益能力和收益速度
通过以上描述还可看出，通过风机改造形成的效益比较在荒地上新建立轴巨能风电机组的收益能力与速度至少高I倍以上，建设速度至少加快I倍以上，建设投资可减少I半以上；
而在相同风电场新建10-30兆瓦的立轴巨能风电机组又比新建1.5-2兆瓦现有水平轴风电机组的投资收益至少提高I倍以上，单位千瓦投资额度至少减少一半以上。
[0050]因此风机改造的投资收益将是新建大型水平轴风电机组的4倍以上，而建设速度与投资收益回报速度至少提高4倍以上，改造投资将是建设投资额的1/4左右，上述估算还不计算改造后形成的立轴巨能机组机组拥有的水平轴风机无法具备的全新功能结构优势及其形成价值回报，其可使风电在无需任何财政补贴的情况下实现巨大盈利与长期投资回报。
[0051]风机改造形成的优质资源利用效益与长远效益
因地球上优质风能资源区域是稀缺有限的，现有风电机组的安装地点均是风能资源最好的地区，通过实施风机改造工程可充分利用优质风能资源，可最大程度地实现工程与材料的节省，形成的社会效益与经济效益十分巨大长久。
[0052]本发明对于机型改造变化的描述方式更涵盖当前处于需要投资维修的风电机组和对已经超过应用年限后的现有大型风电机组就地实施更新改造的操作方法，其在当前全球市场与未来市场的需求潜力均十分巨大。【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1水平轴大中型风电机组一保留塔架基础一立轴巨能风电机组主要改造过程示意图
图2改造后形成的立轴巨能风力发电机组的整体结构示意图 图3是立轴巨能风电机组中采用移动凸盘的定向盘调控系统的底部横剖面结构示意
图
图4是通过定向盘调控系统驱动达成不同伸缩形态变化状态的排列叶片的横剖面示
意图
其中:(a)是在迎风侧排列叶片实现完全展开封闭乘风形态的示意图；(b)是在逆风回转侧排列叶片实现折叠收缩敞开泻风形态示意图，或是在迎风侧排列叶片实现完全收缩泻风达成回避台风状态与机组停机时刻形态的示意图；(c)是在迎风侧排列叶片实现部分展开实现调控风轮乘风能力与出力能力变化的形态示意图。
[0054]图5是改造后形成机组中采用移动凸盘的定向盘调控系统中部剖面结构示意图 其中:(a)是移动凸盘达到最大移动延伸距离实现排列叶片封闭乘风时刻的调控状
态；(b)是移动凸盘达到最大收缩距离调控实现迎风侧排列叶片完全敞开泻风时刻调控状态。
[0055]图6是图2整机中部纵向剖面示意图
图7是显示立式风轮乘风出的力原理的风轮横剖面俯视示意图 图8是多发电机调控系统结构分布设置方式的示意图 图9是图8结构的俯视意图
附图标记:1.风轮轴(上部风轮轴+下部风轮轴的连接构成，在A-A处连接)；2.排列叶片；3.定向盘调控系统；4.塔架顶部平台+定向盘驱动旋转装置+轴承轮结构组合；
5.风轮底部定位支撑轴承轮；6.塔架(中部拆解后形成上部塔筒+下部塔筒，在A-A处分离连接)；7.多发电机调控系统；8.设备机舱罩；9.塔架基础；10.推拉杆；11.固定圆盘；12.移动凸盘；13.滚动轮；14.风轮架；15.定向盘内部驱动调控装置；16.避雷针；17.斜拉钢丝绳；18.风轮架支撑盘；19.定向盘；20.加强型定向盘外壳；21.塔架顶部平台；22.驱动定向盘旋转的齿轮盘；23.风轮下部支撑定位轴承轮；24.塔架内部定位轴承轮架；25.风轮轴动力输出齿轮；26.发电机+齿轮箱组合体；27.塔架内部传动齿轮组(结构示意，可根据情况确定具体结构形态)；28.调控合并分离的离合器。其中图6的A-A表示塔架拆解分离与合并连接处，分离处之上称为:上部塔筒；分离处之下称为:下部塔筒;A-A也表示风轮轴合并连接处，在分离处上的风轮轴称为上部风轮轴；在分离处下的风轮轴称为下部风轮轴。
【权利要求】
1.一种改变大型风电机组机型的方法，其特征在于:其是对现已建成的大型水平轴风电机组在保留利用原有塔架基础条件下进行机型改造变化使其变为立轴巨能风电机组，其操作过程方法可分为以下主要组成部分与步骤完成: ①通过吊装拆卸原有的风机叶片和设备机舱，保留利用原有塔架和塔架基础； ②在塔架(6)的中部将原来连接塔筒的螺栓拆解，通过吊装使上部塔筒与下部塔筒从中间拆解分离后将上部塔筒起吊后放置在地面上； ③如果需要可进行塔架的加高修正与加强加固； ④根据改装的立式风轮设计高度与安装规格确定的安装位置，在塔架的内部对应确定定位轴承轮架(24)的安装位置，并且将定位轴承轮架固定安装在塔架的内上部和内下部； ⑤在塔架内部的地面中心处设置支撑风轮轴的安装基座，在安装基座上安装下部风轮轴(I)及风轮轴动力输出齿轮(25)，并且与定位轴承轮架(24)形成配合； ⑥在塔架的内部底部设置一级传动齿轮组(27)并与风轮轴动力输出齿轮形成配合传动与分离调控的设置，也可通过在传动结构中通过离合器(28)控制形成配合传动与分离调控功能结构的设置方式；在塔架的外部地面上分布设置2个-4个发电机+齿轮箱组合体，其与在塔架内部设置的一级传动齿轮组的位置与数量形成对应配合，在塔架的底部壁上开设使传动轴或传动齿轮形成连接输出的通道，使风轮轴动力通过塔筒壁输出传递给发电机+齿轮箱组合体结构上； ⑦在上部塔筒的顶部安装塔架顶部平台(21)和定向盘调控系统的定向盘(19)结构及随后安装形成全部定向盘系统结构，并与随后安装的风轮架(14)、排列叶片(2)的结构形成调控结构的配合组装，然后形成上部塔筒与立式风轮配合安装的一体化结构； ⑧在塔架底部建设设备机舱罩(8)，在其内安装电气设备并且连接电气线路； ⑨通过吊装将上部塔筒与立式风轮的一体化结构放置在下部塔筒的顶部，通过原有塔筒螺栓孔实现螺栓紧固相互对接连接；然后在塔架内部将风轮轴上部与风轮轴下部通过连接结构对接紧固形成上下一体化的风轮轴(I)结构，在塔架内部将风轮轴上部与定位轴承轮架(24)形成定位配合； ⑩试车运行，完成机型改造。
2.如权利要求1所述的一种改变大型风电机组机型的方法，其特征在于:其中③④⑤⑥⑦⑧的施工操作顺序可按照实际需要选择完成。
【文档编号】F03D11/00GK103925157SQ201410099548
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】陈晓通 申请人:陈晓通