[实用新型]一种双叶轮风力机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风能转换装置，具体的说，涉及一种可提升大型风力机安全可靠性的双叶轮风力机。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，在过去的十年中由于能源、环境、气候问题得到了迅速的发展。显然，风能的清洁性、可再生性及其大规模应用技术的日益成熟，使风力发电日益成为新能源领域中除核能外，技术最成熟、最具开发条件和最有发展前景的发电方式。一个典型的风力机组由转子、轮毂、叶片、齿轮箱和动力传动系统、发电机、功率调节装置、软件的控制和监测。虽然理论上风力机组的最大效率是59％，现代大型风力机由于采用了更多先进的空气动力学效率设计的叶片，现代控制理论和使用更强大的电力系统组件，使得风力机组的性能一直在稳步增加。

大型化是风力机发展的必然趋势，如5兆瓦水平轴三叶片风力机，叶轮的单个叶片弦长可以达到70米。随着风电机组单机容量的不断增大及叶片弦长的增加，作用在风力机和叶片上的载荷和扭矩急剧增加，风力机在这种情况下运转，大风会使叶片发生变形，叶片在运转过程中叶尖部位极易与塔架发生碰撞，给风力机稳定性和安全性带来了很大的挑战。

如附图1所示，为现有设计中的水平轴风力机整体示意图。所述水平轴风力机，包括：叶轮1、轮毂3、机舱4、塔架5、其中，X1为叶轮的叶尖与塔架之间的距离，b是所述水平轴风力机的平衡点。风力机在正常情况下运转，X1所构成的区域可以保证叶轮的叶尖与塔架5不会发生碰撞。但是大型化的风力机，其主叶轮1中单个叶片的长度可以达到70米至80米，每个叶片所受到的平均载荷可以达到30吨，叶片在运转过程中会发生变形使得叶尖部位摆进X1所构成的区域，从而与塔架5发生碰撞。

目前业内对于这种由于叶片自重且运转载荷过大而发生形变与塔架5发生碰撞的问题，所采取的通常的解决办法有两种。

第一种方式是为风力机的叶轮设置仰角，如果图2所示，通过设置叶轮仰角z来增大叶轮的叶尖与塔架5之间的距离X1，通过这样的方式来避免叶轮的叶尖与塔架5发生碰撞。但是在运转过程中仰角的设置会使叶轮受到的变应力增大并且载荷不均衡，运转时造成叶轮的过度损耗，降低使用寿命。如果希望提高运转的可靠性和安全性，必然需要提高叶轮的结构强度并且选用抗疲劳特性较好的材料，这样会增加制造成本。

另一种方式是通过增强叶轮的强度从而避免运转过程中叶轮发生变形，由此也就避免了因为叶轮变形而与塔架发生碰撞。但是为了提高叶轮的强度，又不能过大的增加重量，必须使用强度高且质量轻的材料，例如碳纤维复合材料，但是这种材料的造价非常昂贵，会使风力机的制造成本成倍数地增加。

综上来说，目前的兆瓦级水平轴三叶片风力机采用单侧发电，由于叶根载荷很大，叶片较易发生变形从而使得叶片的叶尖和塔架发生碰撞。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种双叶轮风力机，以解决上述现有技术存在的问题。

本实用新型提供了一种双叶轮风力机，包括：风力机主体和塔架，所述风力机主体，进一步包括：主叶轮和机舱，所述主叶轮设置在所述机舱的叶轮传动机构的一侧，所述塔架固定在所述机舱上的连接位置从而托承所述风力机主体，所述风力机主体，还包括：辅助叶轮，其中，所述辅助叶轮相对于所述主叶轮设置在所述机舱的叶轮传动机构的另一侧，所述连接位置与所述风力机主体的平衡点位置相适应，所述平衡点位置根据所述辅助叶轮和主叶轮的重量配比以及所述叶轮传动机构的长度进行设置，从而使由所述主叶轮到所述平衡点位置的距离大于一安全距离门限。

其中，所述安全距离门限，大于等于当所述风力机主体仅包括所述主叶轮和机舱时由所述主叶轮到所述风力机主体的平衡点的距离。

其中，所述主叶轮的叶片弦长大于所述辅助叶轮的叶片弦长，所述辅助叶轮的旋转半径小于所述主叶轮的旋转半径。

其中，所述辅助叶轮的重量小于等于所述主叶轮的重量，所述辅助叶轮到所述平衡点位置的距离大于等于所述主叶轮到所述平衡点位置的距离。

其中，所述主叶轮为迎风型叶轮，所述辅助叶轮为背风型叶轮。

其中，所述主叶轮与辅助叶轮之间具有一安装角度，所述安装角度为30度至90度。

其中，所述主叶轮和辅助叶轮与所述机舱内的发电机直接相连，驱动所述发电机进行发电。

其中，所述主叶轮、辅助叶轮与所述叶轮传动机构的同一所述转动轴连接，并以相同转速转动。