一种用于风力发电机的压缩空气输送装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种用于风力发电机的压缩空气输送装置及方法。

背景技术

风力发电机是将风能转换为电能的设备。风力发电受自然条件的影响大。一台风力机全年大约有30％的时间处于停机状态，40％的时间处于非满负荷运行状态，只有30％的时间处于满负荷发电状态。因此，将风力发电机与储能技术融合，减少对环境风速的依赖是未来技术发展趋势。

压缩空气储能是利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在高压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电的技术。

在很多工业领域都存在压缩空气由静止部件向旋转部件的输送，在这一过程中，压缩空气的密封设计是非常重要的。现有技术中采用的密封设计存在设计复杂，实现起来较为困难，且成本较高，不方便推广应用等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于风力发电机的压缩空气输送装置及方法，设计合理，结构简单，运行安全可靠，经济可行。本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于风力发电机的压缩空气输送装置，包括压缩空气通道、压缩空气密封机构、压缩空气导管和电控线缆；

所述压缩空气通道穿过风力发电机主轴内部沿轴线设置，与风力发电机主轴转动密封连接；所述压缩空气通道一端设置有开孔，另一端设置有压缩空气接管；所述压缩空气接管用于连接风力发电机叶片上的压缩空气喷口；

所述压缩空气密封机构包括密封机构壳体；所述密封机构壳体内部围成容置空气的腔体，密封机构壳体上设置有与腔体连通的压缩空气接口，腔体与开孔密封连通；

所述压缩空气导管一端连接压缩空气接口，另一端连接压缩空气源；

所述电控线缆穿过压缩空气通道设置，其一端设置有用于滑动电连接的滑环，另一端设置有电控线缆接线端。

进一步的，所述密封机构壳体内部围成容置空气的腔体呈环形连通设置，腔体外侧设置压缩空气接口，内侧设置环形槽与开孔位置对接转动密封。

进一步的，所述密封机构壳体与压缩空气通道的连接处设置盘根及填料环密封连接。

更进一步的，所述盘根及填料环的外侧端部分别设置有压盖。

进一步的，所述压缩空气源由压缩空气储罐提供；所述压缩空气储罐的出口连接压缩空气导管。

进一步的，所述压缩空气通道固定在风力发电机主轴上，与风力发电机叶片同步转动。

进一步的，所述压缩空气密封机构固定在风力发电机壳体上。

进一步的，所述压缩空气喷口布置在风力发电机叶片压力面中部和后部至少一处。

一种用于风力发电机的压缩空气输送方法，包括，

压缩空气通过压缩空气导管送入压缩空气密封机构内；

进入压缩空气密封机构内的压缩空气通过开孔进入压缩空气通道内；

进入压缩空气通道内的压缩空气通过压缩空气接管送入压缩空气喷口喷出。

进一步的，

压缩空气导管为静止构件，用于将外部压缩空气送入压缩空气通道内；

压缩空气通道和压缩空气接管为旋转构件，用于将压缩空气送入压缩空气喷口内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明装置通过转动密封设置在风力发电机主轴内的压缩空气通道，并利用连接在压缩空气通道一端的压缩空气接管实现压缩空气在压缩空气通道内和压缩空气喷口的传输，同时通过固定设置在风力发电机主轴上的压缩空气密封机构，利用密封机构壳体上的压缩空气接口使外部空气源的压缩空气进入密封机构壳体的腔体内，再利用密封机构壳体上的开孔将压缩空气送入压缩空气通道内，该运行过程中穿过压缩空气通道的电控线缆通过滑环实现滑动电连接，而压缩空气通道、压缩空气接管、压缩空气喷口随着风力发电机叶片转动而旋转，压缩空气密封机构和连接在其上的压缩空气导管静止，从而实现压缩空气由静止构件向旋转构件流动输送的密封设计，整体密封效果较好，压缩空气输送稳定可靠，成本低廉。本发明装置采用的密封机构壳体内部为环形连通设置的腔体，能有效实现空气的密封容置，同时利用腔体外侧的压缩空气接口，使外部空气源中的空气进入腔体内的腔体，再利用腔体内侧的环形槽与开孔对接，使腔体内空气进入压缩空气通道，设计合理，结构简单，能有效实现压缩空气的密封输送。

本发明装置通过设置盘根及填料环能确保密封机构壳体与压缩空气通道的连接处充分密封，且又通过在盘根及填料环的外侧设置压盖，进一步确保密封压实效果，还能防止盘根及填料环损坏现象发生，提高安全可靠性。

本发明装置采用压缩空气储罐作为压缩空气源，通过将压缩空气导管与压缩空气储罐的出口连接，从而方便快捷的实现压缩空气的输送，安全可靠，经济高效。

本发明装置通过将压缩空气通道固定在风力发电机主轴上，从而使作为旋转构件的压缩空气通道能随着风力发电机叶片同步转动，结构简单，实现方便，经济环保。

本发明装置采用在风力发电机壳体上固定设置压缩空气密封机构，从而使作为静止构件的压缩空气密封机构不转动，能有效确保压缩空气实现由静止构件向旋转构件输送的目的，设计合理，方便经济。

本发明装置通过将压缩空气喷口布置在风力发电机叶片压力面中部和后部至少一处，能有效保证输送来的压缩空气均匀分布在风力发电机叶片上，从而有效提升风力发电机的功率，高效可靠，经济环保。

附图说明

图1为本发明实施例中所述装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中所述装置与风力发电机的安装结构示意图。

图3为本发明实施例中所述压缩空气储罐与风力发电机的连接结构示意图。

图中：1-风力发电机主轴，2-压缩空气密封机构，3-电控线缆，4-滑环，5-电控线缆接线端，6-压缩空气接管，7-压缩空气通道，8-开孔，9-密封机构壳体，10-压缩空气接口，11-压盖，12-盘根及填料环，13-压缩空气导管，14-压缩空气喷口，15-压缩空气储罐，17-风力发电机壳体，18-风力发电机叶片。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种用于风力发电机的压缩空气输送装置，如图1、图2和图3所示，包括固定设置在风力发电机主轴1内的压缩空气通道7、固定设置在风力发电机壳体17上的压缩空气密封机构2、连接在压缩空气密封机构2上的压缩空气导管13、以及设置在压缩空气通道7内的电控线缆3；

所述的压缩空气通道7上设置有开孔8和压缩空气接管6，内部设置有电控线缆3；所述的压缩空气通道7转动密封连接在风力发电机主轴1上，穿过风力发电机主轴1内部沿轴线设置，与风力发电机叶片18同步转动；所述的开孔8设置在压缩空气通道7的一端，开孔8与压缩空气密封机构2内部连通；所述的压缩空气接管6一端连接压缩空气通道7，另一端连接风力发电机叶片18上的压缩空气喷口14；所述的压缩空气喷口14布置在风力发电机叶片18压力面中部和后部至少一处；所述的电控线缆3一端设置有滑环4，另一端设置有电控线缆接线端5；所述的滑环4用于电控线缆3的滑动电连接；

所述的压缩空气密封机构2包括密封机构壳体9、压缩空气接口10、压盖11和盘根及调料环12；所述的密封机构壳体9内部呈环形连通设置的腔体，腔体内部为容置空气的空间；所述压缩空气接口10设置在密封机构壳体9的腔体外侧且与腔体连通，压缩空气接口10的一端通过压缩空气导管13与压缩空气储罐15连通；所述盘根及调料环12设置在密封机构壳体9与压缩空气通道7的连接处，其外侧端部设置有压盖11，用于密封机构壳体9与压缩空气通道7的密封压实；所述压缩空气密封机构2通过密封机构壳体9内侧的环形槽与压缩空气通道7的开孔8位置对接转动密封。

本发明装置的工作原理如下所述，

如图1所示，压缩空气密封机构2的密封机构壳体9为静止件，风力发电机主轴1上的压缩空气通道7为旋转件，密封机构壳体9与压缩空气通道7通过盘根及填料环12密封，并通过位于密封机构壳体9两端的压盖11(压盖11为静止件)将盘根及填料环12密封压紧。压缩空气通过压缩空气接口10进入密封机构壳体9内围成的腔体，然后通过位于风力发电机主轴1上的压缩空气通道7的开孔8，进入风力发电机主轴1上的压缩空气通道7，电控线缆3通过滑环4实现静止部件与运动部件的连接，从而实现压缩空气由静止构件向旋转构件的输送。

如图2所示，风力发电机所需压缩空气及电控线路穿过风力发电机主轴1，风力发电机主轴1为空心结构，其外部设置风力发电机壳体17，轮毂内的压缩空气管道7及电控线缆3通过空心的风力发电机主轴1进入风力发电机机舱内部；风力发电机主轴1内部的压缩空气管道7及电控线缆3随风力发电机主轴1一起转动，电控线缆3通过滑环4实现静止部件与运动部件的连接，压缩空气通过压缩空气密封机构2进入压缩空气通道7内，再通过压缩空气接管6送入风力发电机叶片18上的压缩空气喷口14，实现由静止部件压缩空气密封机构2向运动部件压缩空气通道7的输送。

如图3所示，将本发明装置用于压缩空气提升风力机发电功率的风力发电机中，当风力发电负荷大于电网需求时，利用余电压缩空气，储存在压缩空气储罐15中；当电网需求符合大于风力发电负荷时，将压缩空气储罐15中的压缩空气先通过静止构件压缩空气导管13送入随风力发电机叶轮18旋转的压缩空气密封机构2中，再通过压缩空气密封机构2将压缩空气送入布置在风力发电机叶片18压力面中、后部的压缩空气喷口14喷出，提升叶片升力，进而提升风力发电机的发电功率。

由上可知，压缩空气喷口14、喷口调节机构、位于风力发电机叶片18及轮毂内的压缩空气接管6和压缩空气通道7随风力发电机叶片18转动，是旋转构件；而从压缩空气储罐15来的压缩空气导管13以及压缩空气密封机构2为非旋转构件。因此本发明装置为压缩空气由非旋转构件向旋转构件流动过程中的密封设计提供了关键技术。

基于上述装置，本发明还提供一种用于风力发电机的压缩空气输送方法，包括，

压缩空气通过压缩空气导管13送入压缩空气密封机构2内；

进入压缩空气密封机构2内的压缩空气通过开孔8进入压缩空气通道7内；

进入压缩空气通道7内的压缩空气通过压缩空气接管6送入压缩空气喷口14喷出。

其中，

压缩空气导管13为静止构件，用于将外部压缩空气送入压缩空气通道7内；

压缩空气通道7和压缩空气接管6为旋转构件，用于将压缩空气送入压缩空气喷口4内。