风电旅游塔 本发明涉及到一种风力发电、旅游、电视广播的综合建筑。
在世界有数百个国家进行风力发电装置的研究和开发,我国也不例外,其中风轮直径在1~40米左右,美国实验性的直径也只到98米。有单体、多体的、陆地上的、山上的和水上的,风叶有单批至到24批的,都是风轮联单风尾,高度在5~150米,塔体有杆架墙等不一,一般发电几十千瓦、几百、几千千瓦不等,风力田的阵列发电能力在二十万KW。
存在的主要问题是:1.塔体矮接收不到高空的风力;2.风力机小发电少;3.利用率低,只有40%左右;4.可发电时间短,一年中仅5000小时左右;5.风大风小发电不正常,微风时发不了电,风大又利用不了得停机。
本发明的目的在于,提供一种风电旅游塔,它能在三级——十级风的情况下正常发电,力争微风、台风也可运转,可使电机按需发电,在三级风或在24小时内无风时,也可满足用户对电的需要。
为实现本发明的目的,本发明包括:
甲、建筑风电塔体:
塔基直径173米、深30米、塔腿八支各长250米、塔底直径170米、上升到510米处直径缩到150米、从510米到550米高处又逐步将直径扩大到170米直上到顶盖585米。塔体510米高处以下部分可筑175层楼型群体结构,内外有大小电梯、上下汽电车人行盘旋桥边。每层分760个房间。在510米以上的中心竖立轴、二个风轮半轴、压缩机等装置。塔盖上面装雷达、电视、电讯、气象、消防、风标旗、了望和观光等装置。塔体是驾驮风电设备和供人活动的场所。总高一千一百米。
乙、风轮轴装置:
二支风轮半轴、各长121米、φ30米、空心的皮厚4—10公分、用钢板块组成。轴内是上下风轮上的乘坐飞轿的通道和休息场所、并设电讯电灯空调等器具。轴皮装有凸凹点穴式齿轮道、供拨动压缩机轴轮起落用的,以及传动轮、轴承、制动和调向装置等,架设在塔体550米高处的三道圆型座道上。二支的半轴的内头联接在中心轴的腰部,外头同风轮连动。它是风动力的基本传力轴。
丙、风轮装置:
二个风轮分前后,前面的直径1020米、后面的直径1080米,二个风轮都被风吹转产生动力,后轮还起着风轮尾地作用。毂芦头直径40米、长41米、头外各分48批、每批9支空心的轮杆,杆的间段长10米、径10、20、30公分的,有横架、支架、周架、纵横斜拉架和叶片、飞轿道架、采暖装置等。风轮是车轮式的、全用玻璃钢,每个重六千吨左右,是接收风能的唯一的动力装置,迎风角55度。人可到风轮上面游玩。
丁、压缩机装置:
压缩机内长3.6米、宽1.4米、高1.5米的壳体、活塞行程一米,内容5.04m3。架在托盘上,由牛样式轴滑轮联接在大半轴上,靠点穴齿道轮启动活塞在气缸中产生气压力:出气门连接在小输气管上,众多小输气管又都汇集到中心大立轴内的大输气管中,将输送到贮气缶内。每支大半轴代动20排4行计80台压缩机,全用玻璃钢制造。
戊、贮能器装置:(或叫贮气缶)
缶体直径50米、长100米、内容196250m3。设在塔体500米以外的地下处,来气管由塔体上头直接串连到缶体的一头,再从缶体的另一头输送到气轮机。缶体用玻璃钢板块拼接、有缶门气压表等装置,是贮能的唯一设备。最高压在300个大气压。
己、气轮机装置:
由周壳、侧壳、齿轮、轮轴、密封环、轴承、罗栓、吊环、机腿、活动滑轮等组成。轴是碳钢、其它用玻璃钢。该机型可做水火气等流体的通用机,是捣流式的。可单体、多体、并联、串联使用。较比透平机、轴流机简单、造价低,还可一机代动两个以上的发电机或水泵等。该机是本发明中的系列性的主要设备,冈主管、付管、伐门等组合成多级的、串联式的气轮机系列使用,还可跳格的,间接的使用。
庚、对发电机装置:
现有的发电机散热多靠一、二头的风扇冷却、恒温不稳。本发明对电机靠加装的气柜用过气流冷却,可保常温,是其一;
其二、一般的电机是一头连接在主动机上,会使主动的一头吃劲,对轴架轴承轴合等容易向一面偏斜。本发明给作主动的一头加装上一个立桩架,以保持电机轴的平衡。
采取这二个措施可延长电机的寿命。
辛、变电器装置:
现有的变电器多数的是自然风冷,有的装上风扇,均保持不了常温。本发明采取气轮机用过的余气过流冷却,可保正常温度。
壬、利用空间办多种事业:
(一)办旅社。低、中、高档房间都有,还配食堂、小卖部、浴池、服务部、阅览室、电录厅、会议厅、会客厅。
(二)办工厂。帽、鞋、袜、手套、针织、缝纫、革件、美术、工艺、文具、玩具、器具、工具、食品、饮料、体育用品、玩具、药品以及纸张印刷等工厂。
(三)办商业。主付食、百杂货、农土特、水畜产、各类饭店等。
(四)办文教。从托幼所园学前班、到小学、中学、大学、技学等。
(五)办科研。农种、农机、农耕、农肥、农药、农产加工、水产、工业、能源和对人类有益的都研究。
(六)办医疗。医疗保健养老院等均办。
(七)办娱乐。京、平、越、吉、予、话剧、马戏、影视等。
(八)办体育。凡国际上有的项目都可办。
(九)办展览。农工商学兵技艺术画等全展。
(十)办电讯、电话、电报、邮政信、物等。
(十一)办金融。银行、保险、储畜、兑卷等。
(十二)办交际。会客、会议、交易会谈等。
(十三)办公共业。气象、雷达、消防、电视站等。
(十四)办交通运输。水陆空全办。
(十五)办服务业。洗涤、修理、装饰、理发等。
(十六)办旅游业。接待各方游客。
鬼、塔体内外按装上下水、空调、照明、煤气等。
要将塔体办成能居住30万人的城市式的、多功能的综合利用塔。
六、发明的效果:
(甲)、效率高。总产风能175万千瓦,可产电160万千瓦,占92%。年产电135亿度。
(乙)、成本低。总投资15亿美元,50年寿命内计产电6750亿度,每度核0.00163美元。减去多种经营费用、每度核0.001美元。人民币壹分钱。
丙、收入大。投资15亿美元,年收6亿美元,三年本利回。其中电年收四亿多,多种经营年收二亿。
丁、寿命长。
1、塔体最大摆动间距一米;
2、风轮上边最大摆动间距为8米;
3、塔体总重700万吨,最大风力吹到塔体身上为550万吨,尚余150万吨力。再加上根深腿长,总抓力达亿吨,维修跟得上,避免人为破坏,塔体会稳寿命长抗强地震,可用千年万年。
戊、占地小。用地不到一平方公里,主用山头。可是总建面积为五平方公里,等于给地球上增加四平方里的土地面积,等增值数亿。
己、用途广。
从塔体看单纯住人可容纳30万人,可解决10万人的学习就业问题,是旅游的圣地。
附图说明如下。
附图是本发明的示意图。
现根据图说明本发明的最佳实施例。图中标号1代表塔身,标号2代表风轮叶片,标号3代表风轮半轴,标号5代表前风轮的轮廓线,标号6代表后风轮的轮廓线。
具体实践方案是:
首先要做好勘探工作:
第一、地理情况。尽量选择高处,是山地可选400米以上的,就高风大,在海拔800米左右处均有6级风。从吉林孤甸机场气象站得知是这样情况。从全球的气象学介绍在离地800左右的高空气流差别不太大。在1500米高处差别更不太大。所以要利用高处。应建在硬石质的山上,基固耐久。要近水解决生括生产用水等。
第二、空中情况。对准备建塔地区的风向、风速、不同高度、各季节中的变化规律,都需了解清楚。既知一般也需知特殊的。
第三、交通情况。选择水陆空搬运方便处。
第四、周围情况。不影响居民的生活生产交通和公共设施的地点。
在松花江两沿山头、十三岭等山均可建。
其二、做好施工筹备工作:
第一、做出予算。
第二、绘制图纸。
第三、备齐机具。
第四、贮备材料。
第五、建全指挥系统。
第六、培训施工人员。让其熟知建风电塔的全部技术知识和要求。
第七、建设附助工厂。如:结构件、机电、塑料件、水厂、小电塔等。实行备件予制、正件、正体吊装。
第八、选择好备件场地,按序存放出库。
其三、组织施工:
第一、先挖塔基、缶基、电机房等基础。为确保基础坚固、不准放炮,用人工或激光切刈器切刈硬石
第二、打基础、
第三、支立顶柱板、组装大柚板、接着按图进行施工。可先将塔体建到540米高处。
第四、在510米塔脖处打一米厚的钢筋混泥土的柚板。接打周墙、三道大轴座道和中心立轴管,是加固和承担塔头的全部装置。
第五、在组装塔体时,对盘旋桥道、输气管道、上下水道、电路、电梯等一并施工。
第六、在540米完工后对大轴、压缩机、塔头等进行施工。
第七、塔头装置完工后,对风轮、飞轿等装置进行施工。
第八、在组装塔上装置时,对贮能缶、机电房、变电场、供水等工程同时进行施工,让发电系统一起试车投产。力争在五年之内发电。
第九、其它项目六年全部竣工交付应用。
第十、发电系列流程是:原动力是靠风吹动风轮的旋转,对大半轴产生扭力,大轴上的凸凹点穴齿轮道,扳动牛样弓轴轮,弓轴头的轮杆再推动活塞,在压缩机的缸体中上下运动,将气体压缩到输气支管,气从多个系列的支管再汇集到中心大管,大管再直接将气串到贮能缶中,在缶中气体净化稳定之后,再从缶中按需要的气量放出给气轮机,气轮机被气吹转,气轮机再带动发电机发电。电到变电场调正后再输送给用户。
第十一、本发明的气轮机是一台代动二台发电机,并同管道、伐门等结合组成串联发电、余气做冷却、空调和回收。
第十二、组装过程是:各种备件均在助建厂予装配,正件用车运到施工现场,按施工顺序排列,由塔吊吊上塔体上的工作面,再由施工面上的吊车接着吊起组装合扰就位。
第十三、在组装大半轴前,在三道元型轴座上面铺上钢板平台,必须按标准,先组装大半轴的中部和小头,后组装外头和毂芦头。全轴组装完了扶正和试转,之后就位再试转,勿必找正全轴成一直线。
第十四、大轴全部组装完毕,再组装风轮和飞轿等。先从中心起,旋转组装。,组装完一圈再组装下一圈。靠测量定位找准。
第十五、组装风轮时在吊装的平台上进行,安全器具必齐备,做到安全施工。
其四、主要措施:
第一、加强政治思想工作,使人人精神饱满、工作情绪旺盛。
第二、建立规章制度,严格遵守。
第三、实行四班制,六小时工作、二小时学习。
第四、开好班前会,布置任务,班后会总结经验,搞好交接班。
第五、实行计件承包、优者奖差者罚。
第六,采取全员轮流循环施工,让参加施工者掌握全面的技术,完工后达到五级工以上的水平。会划草图、制图、代工、指挥施工,成为本行的,都具有大专程度。通过一轮施工培养出一批人才。
九、本发明的主要特点:
第一、发电不用任何原材料。
第二、没污染还美化环境。
第三、建地小不占良田。
第四、发电供电平衡正常。
第五、效果高收入好支出少。
第六、一物多用。
第七、不影响水陆空交通。
第八、全机不用齿轮传动,节约钢材。
第九、为高空风力应用树立样板。
第十、为人类的吃、穿、住、用、文、生、劳、医、安、婚的十大需要增加乐趣。
十、风电计算式:
甲、风力式:
1、公式:
2、例解:
①φ2——直径平方。
②——0.785。
③-θ——减去被挡风的面积。
④×2——二个风轮。
⑤——风速12米/秒。
⑥——风压9kg·m2。
⑦KW①——102kg·m2/KW。
⑧KW②——总风力。
⑨%——可用率。
⑩KW③_——实力。
3、算式:
(1)(φ1020m)2→1040400×O.785→816714m2(前风轮面积)
(2)(φ1080m)2→1166400×O.785→915624m2(后风轮面积)
(3)816714m2+915624m2→1732338m2(二轮总面积)
(4)160m×550m→88000m2(被挡的面积)
(5)1732338m2-88000m2→1644338m2(实用面积)
(6)1644338m2×12m/秒→19732056m2/秒(总速积)
(7)19732056m2/秒×9kg/m2→177588500kg/秒(总风力)
(8)177588500÷102kg/KW→17410637=174.1万KW(总力)
(9)174.1万KW×92%→160万KW(实效率)
(10)160万KW×24小时→3840万KW12(度/日)
(11)3840万KW12×351天/年→135亿度/年(年产量)
(12)135亿度×三角→40.5亿元/年(年产值)
乙、气压式:
1、凸凹点穴齿轮道的段点长度:
(1)轮道径φ32.468m×π→102.00146m(周长)
(2)102m÷34段→3m/段。
2、风轮旋转一周的时间:
(1)φ1040m×π→3267.264m(周长)
(2)12m/秒×60秒/分→720m
(3)3267.264m÷720m/分→4.54分/周
3、每分钟行程的段点数:
(1)34段点÷4.54分/周→7.5段/分
(2)7.5段×2次→15段点次/分
4、压机气量:
(1)每台内容5.04m3×160台→806.4m3
(2)806.4m3×15段点次→12096m3/分
5、气量换算千瓦:
(1)12096m3×10000cm2/kg→→12096万kg
(2)12096万kg÷102kg/KW→118.59万KW
丙、发电量计式:
1、总风能减去损失:
(1)风轮轴摩损率5%即174.1万KW—8.7万KW→165.4万KW(净)
(2)气压机损耗5%,即165.4万KW—8.3→157.1万KW(净)
(3)输入管损耗5%,即157.1—7.9→149.2万KW。(净)
(4)贮气缶损耗5%,即149.2—7.5→141.7万KW。(净)
(5)输出管损耗5%,即141.7—7→134.7万KW。(净)
(6)计耗损39.4万KW。占总量的22.6%。
2、气电机间段损耗:
(1)头批机50万KW的二台,占总力134.7万KW的74%,两机耗去50%余67.35万KW。
(2)二批机20万KW的二台,占头机余力的60%,两机耗去50%余33.7万KW。
(3)三批机10万KW的二台,占二批机余力的60%,两机耗去50%余16.85万KW。