本實用新型涉及風力發(fā)電領域，具體涉及一種聚風式風力發(fā)電機組的聚風塔和一種風力發(fā)電機組。

背景技術：

從目前的風力發(fā)電領域來看，占據(jù)市場主要份額的是水平軸風力發(fā)電機。上述風力發(fā)電機的結構主要包括基礎環(huán)、底座、塔筒、輪轂、機艙、水平軸風力發(fā)電機和三個葉片，在工作時，自然風力帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片通過齒輪箱或直接驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)風力發(fā)電。上述風機結構較為簡單，制造工藝相對較為成熟。若想提高上述風機的發(fā)電量，擴大風機葉片的掃風面積是首當其沖的辦法。以5兆瓦風力發(fā)電機為例，風機葉片的長度便達到62.5米左右，單片重量一般為22噸左右。因此，只有在風速達到12米每秒左右的條件下，上述風機才能實現(xiàn)滿功率運行。自然而然，為保證發(fā)電量，市場上類似主流風機的風場建設對選址也有著嚴格的要求，風速必須達到3米每秒，才能滿足葉片啟動的條件；8米每秒才能滿足風場建設的要求；并且，由于上述風機塔筒較高，葉片較重，運輸、裝機、維護的成本均居高難下。并且在面對冰凍、強暴風突然襲擊等惡劣氣候環(huán)境下，風機葉片很難迅速做出反應，容易造成風機嚴重的損害。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服以上缺陷，提供了一種效率高、適應范圍廣的一種聚風式風力發(fā)電機組的聚風塔和一種風力發(fā)電機組。

本實用新型的技術方案是：一種聚風式風力發(fā)電機組的聚風塔，包括依次固定連接的集風器、分流器、加速器；所述集風器設置在所述聚風塔的最頂端，用于收集風能，所述集風器的側面設有進風口，下方設有出風口，所述分流器的進風口與所述集風器的出風口相連，所述分流器的出風口與所述加速器的進風口相連；所述加速器還設有出風口；所述加速器的內(nèi)徑從進風口到出風口先逐漸縮小再逐漸擴大，其中：所述集風器由3至10個聚風通道組成，所述聚風通道沿圓周方向排列，所述聚風通道由水平聚風通道再圓弧過渡為豎直向下的出風通道。

進一步的，為實現(xiàn)對風能利用的靈活控制，提高風流加速效果，提升風能利用效率，所述分流器是多出風支路彎管，所述分流器僅設有一個進風口，但設有2至8條出風支路；每條支路均設有出風口；每條支路的出風口各連有一個加速器，所述分流器用于將聚風塔內(nèi)的氣流分流，并使氣流的流向從豎直向下流動轉(zhuǎn)換為水平流動，所述分流器每條出風支路的出風口處均設有風門裝置，所述風門裝置用于開啟或關閉任意一條或多條出風支路。

進一步的，所述加速器包括收縮段、工作段和擴散段；所述收縮段和擴散段均為錐形管；所述加速器中工作段處內(nèi)徑最??；所述收縮段的錐角為15°至25°；所述擴散段的錐角為5°至20°。

進一步的，為提高風速，提升發(fā)電效率，所述集風器進風口的迎風面積是所述每條出風支路連接的加速器內(nèi)徑最小處的截面積之和的3~15倍，優(yōu)選8至10倍，所述集風器的迎風面積是指集風器進風口迎風面的高度和集風器的直徑之積；所述集風器內(nèi)徑最小處截面積是指工作段的截面積；所述“每條出風支路連接的加速器內(nèi)徑最小處的截面積之和”是指：工作段截面積乘以出風支路的條數(shù)。因此可用公式表達為：(集風器進風口迎風面積) / (工作段截面積*出風支路條數(shù)) 約等于3至15。

進一步的，所述聚風通道包括送風管、豎直導風板和上導風板；所述送風管是豎直放置的圓管或上大下小的錐形管；所述豎直導風板設有3至10塊并沿送風管內(nèi)壁呈徑向排列，所述豎直導風板的上端突出送風管，下端將送風管隔為3至10個豎直的通道；所述上導風板是由多塊弧形板拼接組成，所述弧形板的個數(shù)與豎直導風板的個數(shù)相同，所述弧形板沿送風管徑向呈中心低外部高，所述每兩塊相鄰的豎直導風板的上端突出送風管部分覆蓋有一塊弧形板，形成集風器的進風口；氣流從集風器進風口流入聚風通道后，將水平氣流轉(zhuǎn)換為豎直向下的氣流。

進一步的，所述加速器收縮段內(nèi)壁設有渦旋導流板；氣流流經(jīng)渦旋導流板后將形成渦旋氣流；所述渦旋導流板設有4個或4個以上；所述每個渦旋導流板均沿著加速器收縮段內(nèi)壁的圓錐母線方向成環(huán)狀設置，并與圓錐母線的夾角為5°至45°。

進一步的，所述上導風板的中心向下方收縮，形成開口向上的喇叭口狀，所述上導風板的內(nèi)徑最大處設有進風口，內(nèi)徑最小處設有出風口；所述上導風板還可以形成喇叭口豎直風道。所述上導風板的出風口處設有風門裝置，所述風門裝置用于開啟或關閉喇叭口豎直風道。

一種風力發(fā)電機組，包括聚風塔和風機，所述聚風塔具體為上述的聚風塔，所述風機設置在所述加速器的內(nèi)徑最小處，所述風機為水平軸風機或豎直軸風機。

進一步的，為防止自然風倒灌入加速器中，在所述加速器的出風口處設有擋風板，所述擋風板正對所述加速器的出風口，用于防止自然風從所述出風口吹入所述加速器內(nèi)。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的聚風式風力發(fā)電機組的聚風塔，集風器在上方，分流器和加速器均在其在下方，氣流從上方流入，經(jīng)分流器和加速器后從下方流出，而非利用煙囪效應從下方流入，上方流出，有利于提高風能的利用率。其次，設有多出風支路，并結合集風器迎風面積與工作段截面積之比，能明顯有效提高風能利用率。最后每條支路的加速器收縮段內(nèi)壁均設有渦旋導流板，氣流流進渦旋導流板后形成渦旋氣流，從而被加速推入工作段，葉輪安置在工作段中驅(qū)動發(fā)電機，將風能轉(zhuǎn)換成電能。相比氣流通過集風器后便直接形成渦旋氣流，再分流至各出風支路，本技術方案讓氣流通過集風器、分流器，再分流至各支路后，在各支路中分別形成渦旋氣流，能讓氣流流進工作管的速度更快，更高效的利用風能。該裝置能將風流收集后進行加速，適用范圍廣，特別適合微風發(fā)電；可擴大風資源的利用，對現(xiàn)有傳統(tǒng)風力發(fā)電系統(tǒng)有替代性進步。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型結構分解示意圖。

圖3是本實用新型加速器收縮段垂直軸線的剖視圖。

圖4是本實用新型加速器收縮段內(nèi)壁渦旋導風板傾角示意圖。

圖5是本實用新型集風器結構正視圖。

圖中：1是集風器、11是聚風通道、12是喇叭形豎直風道、13是豎直導風板、14是上導風板、15是送風管、2是分流器、3是加速器、31是加速器的收縮段、32是加速器的工作段、33是加速器的擴散段、34是渦旋導風板，圖中未標記的箭頭表示氣流方向。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。

實施例1

如圖1和圖2所示，一種聚風式風力發(fā)電機組的聚風塔，包括依次固定連接的集風器1、分流器2、加速器3；所述集風器1設置在所述聚風塔的最頂端，用于收集風能，所述集風器1的側面設有6個進風口，下方設有1個出風口，所述分流器2的進風口與所述集風器1的出風口相連，所述分流器2的出風口與所述加速器3的進風口相連；所述加速器3還設有出風口；所述加速器3的內(nèi)徑從進風口到出風口先逐漸縮小再逐漸擴大。

所述加速器包括收縮段31、工作段32和擴散段33；所述收縮段31和擴散段33均為錐形管；所述加速器3中工作段32處內(nèi)徑最?。凰鍪湛s段31的錐角為15°至25°；所述擴散段33的錐角為5°至20°。所述加速器3的外壁設有加強筋，以保證加速器的穩(wěn)定性。

所述集風器1由6個聚風通道11組成，所述聚風通道11沿圓周方向排列，所述聚風通道11由水平聚風通道再圓弧過渡為豎直向下的出風通道。所述每個聚風通道11均設有進風口和出風口。所述聚風通11道由豎直導風板13、上導風板14和送風管15組成；所述送風管15是豎直放置的上大下小的錐形管；所述豎直導風板13設有6個，沿送風管15內(nèi)壁呈徑向排列，所述豎直導風板13的上端高于送風管15的管口；下端位于送風管15內(nèi)，并緊貼內(nèi)壁將送風管15隔成6個通道，所述上導風板14是由多塊弧形板拼接組成，所述弧形板的個數(shù)與豎直導風板13的個數(shù)相同，也是6個；所述弧形板沿送風管15徑向呈中心低外部高的形狀，所述每兩塊相鄰的豎直導風板13的上端突出送風管15部分覆蓋有一塊弧形板；所述弧形板和兩塊相鄰的豎直導風板13形成集風器1的進風口；氣流從集風器1的進風口流入聚風通道11后，將水平氣流轉(zhuǎn)換為豎直向下的氣流。所述每個聚風通道11均由一塊弧板與兩塊相鄰的豎直導風板14和送風管15管壁組成。

所述上導風板14可以是一塊整板也可以是由多塊弧板拼接組成的；但鑒于制作工藝和成本，多弧板拼接較有優(yōu)勢。所述上導風板的整體形狀呈現(xiàn)出中心向下方收縮，形成開口向上的喇叭口狀，所述喇叭口狀的上導風板14在內(nèi)徑最小處是密封的，并不會形成風道。

氣流流經(jīng)送風管15后再流入分流器2。所述分流器2是多出風支路彎管，所述分流器2僅設有一個進風口，該進風口與送風管15的出風口固定連接；所述分流器2設有3條出風支路；每條支路末端均設有出風口；每條支路的出風口各連有一個加速器3。所述分流器2用于將聚風塔內(nèi)的氣流分流，并使氣流的流向從豎直向下流動轉(zhuǎn)換為水平流動。所述分流器2每條出風支路的出風口處均設有風門裝置，所述風門裝置用于開啟或關閉任意一條或多條出風支路。

為提高風速，提升發(fā)電效率，所述集風器1進風口的迎風面積是所述分流器2的出風支路連接的每個加速器3內(nèi)徑最小處的截面積之和的8倍。所述集風器1的迎風面積S₁是指集風器1進風口迎風面的高度h與集風器1直徑d之積，即S₁₌h*d；加速器3內(nèi)徑最小處即工作段的截面積為S₂；S₁和S₂的關系是：S₁是(3*S₂)的8倍左右。所述分流器2和加速器3的外壁底部設有支撐裝置，保證聚風塔能平穩(wěn)的安放。

所述加速器2收縮段21內(nèi)壁設有渦旋導流板34；氣流流經(jīng)渦旋導流板34后將形成渦旋氣流。所述渦旋導流板34設有4個；所述每個渦旋導流板34均沿著加速器3收縮段31內(nèi)壁的圓錐母線方向成環(huán)狀設置，并且沿收縮段內(nèi)壁等距分布，并與圓錐母線的夾角為15°。

為防止自然風倒灌入加速器中，在所述加速器3擴散段33的出風口處設有擋風板，所述擋風板正對所述加速器的出風口，用于防止自然風從所述排風口吹入所述加速器內(nèi)。

實施例2

如圖5所示，在實施例1的基礎上，所述集風器1除包括聚風通道11外，還進一步的包括喇叭形豎直風道12。

進一步的，所述喇叭口豎直風道12由中心向下方收縮的上導風板14形成；所述上導風板14是開口向上的喇叭口狀。所述喇叭口狀的上導風板14沿收縮方向設有喇叭口豎直風道12，上導風板14內(nèi)徑最大處設有進風口，內(nèi)徑小處設有出風口；即喇叭口上下均不密封。集風器1在聚風通道11的基礎上，再添加喇叭形豎直風道12；分流器2和加速器3內(nèi)的氣流將對喇叭形豎直風道12中的空氣產(chǎn)生吸力，形成向下的豎直氣流，大大提升了集風器的集風量。

在喇叭口豎直風道12的出風口處設置風門裝置，能開啟或閉合喇叭口豎直風道，以適應不同風速和風量情況下對喇叭口豎直風道開合的要求。

實施例2中的其他結構均與實施例1相同，在此不再贅述。

實施例3

在實施例1和實施例2的基礎上，實施例3是關于一種風力發(fā)電機組。所述風力發(fā)電機組包括聚風塔和風機，所述聚風塔具體為實施例1和實施例2所述的聚風塔，所述風機設置在所述加速器的內(nèi)徑最小處，即設在加速器3的工作段32，所述風機可以為水平軸風機或豎直軸風機。

以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化，如分流器出風支路的數(shù)量、渦旋導風板和豎直導風板的數(shù)量可以根據(jù)設計調(diào)整，其形狀還可以為其他形狀，只要聚風塔是上方進風下方出風的結構，并且氣流通過送風管后會分流形成多支路，并且在分流進入各支路后，在各出風支路中分別形成渦旋氣流，便都屬于本專利所要求的權利保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的排列變化、修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。