一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置的制作方法

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置。

背景技术：

涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。这就是涡流发生器的基本工作原理。

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染；风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分在工业中存在对用于简单、可靠和有效地混合流体的改进的涡流发生器的持续的兴趣。这样的装置可在多种应用中有用。此外，从效率的角度出发，将会期望通过减小由于边界层现象引起的寄生损失而提高例如飞机机翼或风力涡轮机叶片的多种部件的效率。因此，可以理解的是，提供使流体流动所沿表面邻近的流体的混合增强的新颖、高效的涡流发生器设计将会是有利的。

当应用在风力发电机叶片上的时候，能够有效地减少气流的分离，促进翼面边界层底层低能量区与附面层边界高能量区的能量交换，从而提高叶片翼型的工作效率，为风力发电机带来更高的能量输出。

辉腾锡勒风电厂地处内蒙古高原，是亚洲最大的风力发电场，该风场采用金风科技提供的48/750风电机组，机组运行数据显示，该机组在夏季将会严重的欠发，因此金风科技采取了叶片安装涡流发生器方案以提高机组功率曲线，数据显示，经过改装的81台风机，年发电量平均提高了3.34%。

本发明与风力发电有关，特别是关于一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通过改善空气流动模式实现发电功率增加，安装工艺成熟，技术风险较小，应用成本相对较低，对于早期风机增益效果明显的一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置,包括装置本体、叶片和叶片延长装置，所述包括装置本体上设有支撑塔，所述支撑塔的顶部一侧设有齿轮盒，所述齿轮盒焊接在支撑塔靠近顶部的侧壁上，所述齿轮盒内设有从动齿轮，所述齿轮盒的外侧侧壁上设有转轴支撑架，所述转轴支撑架上的圆孔中设有低速转轴，所述支撑塔的顶部两一侧设有快速齿轮，所述快速齿轮的一侧设有发电机。

优选的，所述支撑塔的内部设有传动齿轮。

优选的，所述低速转轴的一端设有叶片，所述低速转轴的另一端设有低速齿轮，所述低速齿轮与快速齿轮相互咬合。

优选的，所述叶片的一侧边缘中间设有涡流发生器，所述叶片的另一侧边缘中间设有尾缘襟翼，所述叶片的一端设有叶片延长装置，所述叶片延长装置上设有叶尖长板。

优选的，所述叶片延长装置上设有主机框架，所述主机框架中间设有后夹头座，所述后夹头座的一侧设有前夹头座，所述主机框架的一端设有油缸座，油缸座的外侧中间设有油缸，油缸的一端与油缸座连接，所述油缸的两侧设有拉杆，油缸与拉杆的另一端设有前移动横梁。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

a、风吹动叶片组成的螺旋桨，螺旋桨转动带动低速转轴转动，低速转轴转动的同时带动另一端的低速齿轮转动；

b、低速齿轮带动下方相互咬合的快速齿轮转动；

c、快速齿轮的一端与发电机连接，发电机快速转动切割磁感线进行发电；

d、发电机产生的电能通过变压器的转换部分存储在蓄电池内，部分传输到用户。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构设计新颖，通过改善空气流动模式实现发电功率增加，安装工艺成熟，技术风险较小，应用成本相对较低，对于早期风机增益效果明显；另外，本发明中还通过增加叶片扫风面积实现年发电量显著提升。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的叶片示意图；

图3为本发明的叶片延长装置结构示意图。

图中：1、装置本体；2、叶片；3、低速转轴；4、转轴支撑架；5、从动齿轮；6、低速齿轮；7、快速齿轮；8、发电机；9、齿轮盒；10、传动齿轮；11、支撑塔；12、涡流发生器；13、叶尖长板；14、尾缘襟翼；15、叶片延长装置；16、后夹头座；17、前夹头座；18、主机框架；19、油缸座；20、拉杆；21、油缸；22、前移动横梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种提升风力发电设备发电量的流体涡流发生器装置,包括装置本体1、叶片2和叶片延长装置15，包括装置本体1上设有支撑塔11，支撑塔11的顶部一侧设有齿轮盒9，齿轮盒9焊接在支撑塔11靠近顶部的侧壁上，齿轮盒9内设有从动齿轮5，齿轮盒9的外侧侧壁上设有转轴支撑架4，转轴支撑架4上的圆孔中设有低速转轴3，低速转轴3的一端设有叶片2，低速转轴3的另一端设有低速齿轮6，低速齿轮6与快速齿轮7相互咬合，支撑塔11的顶部两一侧设有快速齿轮7，支撑塔11的内部设有传动齿轮10，快速齿轮7的一侧设有发电机8。

本发明中，叶片2的一侧边缘中间设有涡流发生器12，叶片2的另一侧边缘中间设有尾缘襟翼14，叶片2的一端设有叶片延长装置15，叶片延长装置15上设有叶尖长板13；叶片延长装置15上设有主机框架18，主机框架18中间设有后夹头座16，后夹头座16的一侧设有前夹头座17，主机框架18的一端设有油缸座19，油缸座19的外侧中间设有油缸21，油缸21的一端与油缸座19连接，油缸21的两侧设有拉杆20，油缸21与拉杆20的另一端设有前移动横梁22。

本发明中，装置本体1根据下式计算风机功率p：

其中nh，v代表风速，a代表叶片的扫风面积，ρ代表空气密度；cp大多在0.5以下,传动链效率都比较高，都是0.9以上。

装置本体1在评估涡流发生器12实施效果时，需要对测试数据进行处理，将测试风机依据相关标准进行修正,通过下面公式计算修正后的风速vn：

其中：表示修正后的风速；

：表示风机实测风速；

：表示风机实测空气密度；

：表示参考空气密度，对应的空气温度为15℃；

：表示风机实测空气温度。

装置本体的年发电量可以通过下面公式计算：

其中：表示一年小时数，8760小时；

：表示风速段数目；

：表示每个风速段内的修正平均风速；

：表示每个风速段所对应的发电功率；

：表示适用于风速的累计概率分布函数；

根据上方所述，改风场轮毂高度年平均风速为6.3m/s，对6台测试风机及参考风机进行发电量折合成年平均可以用小时数估算，进而计算涡流发生器12对风机发电量的提升效果，对比方式为：

年可利用小时数提升（%）=aep（安装后）/aep（安装前）-1

装置本体1低速风机的载荷设计是以三类风场为标准，年平均风速7.5m/s，实际运行过程中风场的年均风速小于5.5m/s。

本发明的使用方法包括以下步骤：

a、风吹动叶片2组成的螺旋桨，螺旋桨转动带动低速转轴3转动，低速转轴3转动的同时带动另一端的低速齿轮6转动；

b、低速齿轮6带动下方相互咬合的快速齿轮7转动；

c、快速齿轮7的一端与发电机8连接，发电机8快速转动切割磁感线进行发电；

d、发电机8产生的电能通过变压器的转换部分存储在蓄电池内，部分传输到用户。

本发明结构设计新颖，通过改善空气流动模式实现发电功率增加，安装工艺成熟，技术风险较小，应用成本相对较低，对于早期风机增益效果明显；另外，本发明中还通过增加叶片扫风面积实现年发电量显著提升。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。