【技術實現步驟摘要】
本技術涉及風力發電，尤其涉及一種礦用垂直軸風機動能回收裝置。
技術介紹
1、由于礦井內存在粉塵和有害氣體，嚴重威脅了相關工作人員的健康安全，因此需要將礦井內部的乏風通過通風機排出至礦井外，礦井采用的主通風機是實現礦井內外空氣流通的重要動力來源，根據數據顯示礦井通風機的年平均耗電量占礦井總耗電量的20％左右，然而，這些礦井乏風動能在很長一段時間沒有得到充分利用，造成浪費，同時為了積極響應“雙碳”政策，提高礦井通風節能技術變得尤為重要，因此，如何實現礦井乏風的利用成了“雙碳”政策下的重要研究課題，為了實現礦井在運行過程中降低用電的總能耗并提高經濟效益，礦井乏風動能回收利用逐漸開始研究，由于礦井的出口乏風較為穩定，在理論上具備乏風回收發電的條件。
技術實現思路
1、本技術的目的在于提供一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，旨在解決礦井乏風動能沒有被充分利用到造成嚴重浪費的現象，通過設計出合理的方案，利用礦井乏風所產生的動能轉換為電能并加以利用，從而實現礦井乏風資源的充分利用。
2、為了實現上述技術目的，本技術采用技術方案具體為：一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，包括引流裝置、支撐機構和風力機，所述引流裝置包括其中一端設置在礦井內部的引流管，所述引流管另一端連接設有通風機，所述通風機的輸出端設置有擴散器，所述支撐機構設置在與擴散器正對的地面上，所述風力機設置在支撐機構上端；所述風力機包括發電機和風輪裝置，所述風輪裝置中的主傳動軸與發電機輸入軸連接，所述發電機輸出端通過交直交變換器接入電
3、進一步地，所述通風機上設置有變頻器，通過調節頻率從而可以維持或調整通風機抽出的乏風風速。
4、進一步地，所述支撐機構包括安裝在地面的基座，所述基座上端設置塔架，所述風力機設置在塔架上，所述塔架與風力機之間設置有托盤，托盤可使風力機安裝更加穩固，且風力機設置在塔架上部，可以將發電機與風輪裝置連為一體，這樣結構更加緊湊，且主傳動軸的設置不需要太長。
5、進一步地，所述風輪裝置包括支持翼、葉片、主軸組件和剎車裝置，所述主軸組件中的主傳動軸與發電機輸入端連接，通風機將抽吸出的礦井乏風通過擴散器吹向風輪裝置，使風輪裝置中的葉片旋轉，并通過主軸組件帶動發電機工作，完成動能向電能的轉換。
6、進一步地，所述交直交變換器包括整流器和逆變器，所述發電機輸出端與整流器的輸入端連接，所述整流器的輸出端與逆變器輸入端連接，所述逆變器的輸出端接入電網或者儲能設備，整流器用于將發電機產生的交流電轉換成直流電，而逆變器則將直流電轉換成可以使用的交流電，并根據需要的電壓和頻率調節后，將電能傳輸到其他設備或電網中。
7、進一步地，所述發電機采用垂直軸升力型永磁風力發電機，垂直軸升力型永磁風力發電機與現有技術中的水平軸風機相比，啟動風速更低，發電效率高，且運行更加穩定。
8、進一步地，所述葉片設置三個，三個所述葉片沿乏風水平方向繞葉片軸均勻安裝。
9、進一步地，所述風輪裝置與發電機之間設置有調速裝置，這樣便于調節發電機轉速。
10、進一步地，所述逆變器電路采用15開關三電平拓撲結構，包括可充電電池，用于發電機儲能，可充電電池兩端由2個串聯電容和15個開關模塊，15個開關模塊采用pwm調制，從而實現高壓大功率場合逆變的場景，所述拓撲結構開關模塊采用帶續流二極管的igbt，元件容量較大。
11、與現有技術相比，本技術的有益效果為：
12、1、本技術通過將礦井內的乏風進行充分利用，實現風能到電能的轉換，降低用電的總能耗的同時，并提高經濟效益。
13、2、引流管設置在礦井乏風的流通路徑上，有利于保證氣流的流速穩定，從而可以實現礦井乏風動能的高效利用，同時在通風機上設置變頻器，有利于維持或者調整通風機抽出的乏風風速。
14、3、發電機采用垂直軸升力型直驅永磁風力發電機，用于捕獲并轉化礦井乏風產生的動能，相比傳統的水平軸風機，啟動風速更低，發電效率更高，運行更穩定。
15、4、將發電機設置在塔架上部，這樣的設置可使主傳動軸不需要太長，對氣流影響較小，最大限度的考慮到了礦用乏風動能的利用率以及其經濟效益，既降低了成本，又保證了風能的利用率。
16、5、在發電機逆變器部分采用15開關三電平拓撲結構，包括可充電電池，用于發電機儲能，可充電電池兩端由2個串聯電容和15個開關模塊，十五開關三電平拓撲集儲能和并網于一體，將礦井乏風動能在經過整流器后，經輸入端口boost電路儲存在可充電電池中，也將可充電電池中的能量供給并網，從而實現能量的雙向流動。
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1.一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，包括引流裝置、支撐機構和風力機，所述引流裝置包括其中一端設置在礦井內部的引流管(1)，所述引流管(1)另一端連接設有通風機(3)，所述通風機(3)的輸出端設置有擴散器(4)，所述支撐機構設置在與擴散器(4)正對的地面上，所述風力機設置在支撐機構上端；
2.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述通風機(3)上設置有變頻器(2)。
3.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述風輪裝置包括支持翼(6)、葉片(7)、主軸組件和剎車裝置，所述主軸組件中的主傳動軸(12)與發電機(5)輸入端連接。
4.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述發電機(5)采用垂直軸升力型永磁風力發電機。
5.根據權利要求3所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述葉片(7)設置三個，三個所述葉片(7)沿乏風水平方向繞葉片(7)軸均勻安裝。
6.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，包括引流裝置、支撐機構和風力機，所述引流裝置包括其中一端設置在礦井內部的引流管(1)，所述引流管(1)另一端連接設有通風機(3)，所述通風機(3)的輸出端設置有擴散器(4)，所述支撐機構設置在與擴散器(4)正對的地面上，所述風力機設置在支撐機構上端；
2.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述通風機(3)上設置有變頻器(2)。
3.根據權利要求1所述的一種礦用垂直軸風機動能回收裝置，其特征在于，所述風輪裝置包括支持...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜奇剛，羅超，劉彥明，李世東，王貴峰，閆沁江，季金玲，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：新型
國別省市：
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