CN101865071B - 用于发电系统的波浪能液压传动系统 - Google Patents

用于发电系统的波浪能液压传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于发电系统的波浪能液压传动系统，包括与能量捕获装置相连的机械能传动机构、将机械能转换为电能的发电机构，在所述的系统中设置有双介质液压缸，由海水液压缸缸作为机械能传动机构与所述双介质液压缸相连，由于本发明中做功的液压缸采用了海水液压缸，在海水液压缸与蓄能器间采用以油和海水两种不同介质作为介质的双介质液压缸，而液压油的全部油路都置于海平面的发电平台上，避免油液泄露对海洋环境造成污染，可采用常规的低压元件，降低了成本，提高了可靠性。

Description

用于发电系统的波浪能液压传动系统
技术领域
本发明涉及波浪能液压传动系统，特别是涉及用于发电系统的波浪能液压传动系统。
背景技术
为稳定波浪能的能量波动，液压传动技术被逐渐被应用在波浪能发电系统中，基于液压传动的波浪能发电系统，多是以液压缸做功的形式来实现波浪能与机械能的转换，由蓄能器对液压缸的回油及进油进行调整，由于液压油传动系统额定压力一般可达30MPa，其价格便宜且可靠性高，因此目前几乎所有的基于液压传动的波浪能发电系统都采用液压油传动方式，其中比较著名的如英国的750kW Pelamis筏式“海蛇号”、英国AWS振荡浮子式、芬兰10kW WaveRoller浮力摆式等波浪能发电装置，在上述液压系统中虽然采取了密封措施，但不可避免地会有一定的液压油泄漏，液压油的泄漏会给海洋环境造成污染，为减少或避免液压传动系统对海水的污染，人们设想采用水压缸做功来替代油压缸做功，但由于水介质的粘度低，其系统额定压力一般为10MPa左右，高压的水/海水液压器件不仅成本昂贵，而且故障率高，使水压缸在波浪能液压传动系统中的使用受到局限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于发电系统的波浪能液压传动系统，它不仅可以避免液压元件泄露液压油对环境造成污染，还可以获得与使用液压油的液压缸做功相当的额定压力。
为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于发电系统的波浪能液压传动系统，主要由作为动力输出装置的液压缸、蓄能器及连接发电机的液压马达组成，所述的蓄能器包括第一蓄能器和第二蓄能器，所述的液压缸为海水液压缸，在所述的液压传动系统中连接有双介质增压缸，液压缸的无杆腔与第一单向阀的进口，通过压缸的无杆腔与双介质增压缸大缸的无杆腔连通、双介质增压缸小缸的无杆腔与所述第一单向阀的进口相连通而连接，所述第一单向阀的出口与所述液压马达的进口连通并通过节流阀与第一蓄能器相连通，液压缸的有杆腔与第二单向阀的出口，通过所述液压缸的有杆腔与所述双介质增压缸大缸的有杆腔相通、所述双介质增压缸小缸的有杆腔与所述第二单向阀的出口相连通而连接，由第二单向阀的进口连通液压马达的出口并通过第一节流阀与第二蓄能器相连通，在所述第二单向阀的出口与所述第一单向阀的进口间连接第三单向阀，第三单向阀的出口连接第一单向阀的进口，第三单向阀的进口连接第二单向阀的出口，所述大缸的介质为海水，所述小缸内的介质为液压油，所述液压缸位于海水中，所述第一单向阀、所述第二单向阀及所述第三单向阀、所述液压马达、所述第一蓄能器及所述第二蓄能器、所述节流阀及所述第一节流阀、所述双介质增压缸均设置在海平面以上的发电平台上；
在所述液压传动系统中连接有由液压泵、电机、滤油器、溢流阀和第四单向阀组成的补油装置，由电机的输出轴连接液压泵，液压泵的进口与滤油器连接，滤油器连接油箱；液压泵的出口通过第四单向阀与液压马达的出口相连接，溢流阀的进口与液压马达的出口连接，溢流阀的出口连接油箱；
液压缸的有杆腔和无杆腔分别与第五单向阀的出口和第六单向阀的出口相连通，第五单向阀的进口和第六单向阀的进口共同与第一滤油器的一端连接，第一滤油器的另一端与外界海水相通；
在所述第三单向阀的出口及所述第一单向阀的进口间连接第一溢流阀，由所述第一溢流阀的出口端连接油箱；
在所述第三单向阀的出口及所述第一单向阀的进口间连接第一溢流阀，由所述第一溢流阀的出口端连接油箱；
所述双介质增压缸的增压系数为3。
本发明的优点是：由于本发明中做功的液压缸采用了海水液压缸，在海水液压缸与蓄能器间采用以油和海水两种不同介质作为介质的双介质液压缸，而液压油的全部油路都置于海平面的发电平台上，避免油液泄露对海洋环境造成污染；采用双介质增压缸，海水液压缸及其所接元件可采用常规的低压元件，降低了成本，提高了可靠性，而作为发电装置主传动系统的油液压机构，采用的是高压元件，减小了系统的体积。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1为本发明用于发电系统的波浪能液压传动系统的一种实施例的工作原理图。
具体实施方式
参照附图1。图中M为水平面，F为海水，用于发电系统的波浪能液压传动系统，由能量捕获装置连接其液压缸1的活塞杆，由液压缸的无杆腔与双介质增压缸12大缸的无杆腔相通，液压缸1的有杆腔与双介质增压缸12大缸的有杆腔相通，由双介质增压缸12小缸的无杆腔与单向阀2的进口相连通，由双介质增压缸12小缸的有杆腔与第二单向阀3的出口相连通，第一单向阀2的出口与液压马达5的进口连通并通过节流阀7与第一蓄能器6相连通，由第二单向阀3的进口连通液压马达5的出口并通过第一节流阀9与第二蓄能器8相连通，在所述第二单向阀3的出口与所述第一单向阀2的进口间连接第三单向阀4，第三单向阀4的出口连接第一单向阀2的进口，第三单向阀4的进口连接第二单向阀3的出口，在此液压缸1为海水液压缸，在双介质增压缸12中，其大缸的介质为海水，其小缸内的介质为液压油，液压缸1位于海水中，其余的液压元件位于海平面以上的发电平台上。在液压传动系统中连接有由液压泵21、电机22、滤油器23、溢流阀24和第四单向阀25组成的补油装置，由电机22的输出轴连接液压泵21，液压泵21的进口与滤油器23连接，滤油器23连接油箱11；液压泵21的出口通过第四单向阀25与液压马达5的出口相连接，溢流阀24的进口与液压马达5的出口连接，溢流阀24的出口连接油箱11。液压缸1的有杆腔和无杆腔分别与第五单向阀31的出口和第六单向阀32的出口相连通，第五单向阀31的进口和第六单向阀32的进口共同与第一滤油器33的一端连接，第一滤油器33的另一端与外界海水相通。在所述第三单向阀4的出口及所述第一单向阀2的进口间连接第一溢流阀10，由第一溢流阀10的出口端连接油箱。液压马达5的输出轴连接发电机。第一蓄能器6的作用是当能量捕获装置捕获过多的能量时，将多余的液压能储存起来，同时起到发电稳定功能；第二蓄能器8的作用是当液压缸1正行程做功时，回收无杆腔多余的液压油，当液压缸1反行程做功时，为无杆腔补足液压油。
通过选择不同的双介质增压缸的增压系数，可以得到不同的工作压力，工作压力的增大，有利于减小系统的体积，便于海上施工与维护，其中，优选双介质增压缸的增压系数为3。双介质增压缸12的大缸和液压缸1为海水液压缸，液压缸1位于海水中，其余的元件位于海平面以上的发电平台上，这样的设计使得系统泄露到海水中的液体为海水本身，避免了对环境的污染。
系统的工作原理为：液压缸1接能量捕获装置，能量捕获装置捕获波浪能，通过液压缸1转化为液压能，通过双介质增压缸12的增压作用，将捕获的能量传递给液压马达5，液压马达5带动发电机转动，完成发电过程。

Claims (6)

1.用于发电系统的波浪能液压传动系统，主要由作为动力输出装置的液压缸、蓄能器及连接发电机的液压马达组成，其特征在于：所述的蓄能器包括第一蓄能器(6)和第二蓄能器(8)，所述的液压缸(1)为海水液压缸，在所述的液压传动系统中连接有双介质增压缸（12），液压缸（1）的无杆腔与第一单向阀（2）的进口，通过液压缸（1）的无杆腔与双介质增压缸(12)大缸的无杆腔连通、双介质增压缸(12)小缸的无杆腔与所述第一单向阀（2）的进口相连通而连接，所述第一单向阀(2)的出口与所述液压马达(5)的进口连通并通过节流阀(7)与所述的第一蓄能器(6)相连通，所述液压缸（1）的有杆腔与第二单向阀（3）的出口，通过所述液压缸(1)的有杆腔与所述双介质增压缸(12)大缸的有杆腔相通、所述双介质增压缸(12)小缸的有杆腔与所述第二单向阀（3）的出口相连通而连接，由第二单向阀(3)的进口连通液压马达(5)的出口并通过第一节流阀(9)与所述的第二蓄能器(8)相连通，在所述第二单向阀(3)的出口与所述第一单向阀（2）的进口间连接第三单向阀（4），第三单向阀（4）的出口连接第一单向阀（2）的进口，第三单向阀（4）的进口连接第二单向阀（3）的出口，所述大缸的介质为海水，所述小缸内的介质为液压油，所述液压缸（1）位于海水中，所述第一单向阀（2）、所述第二单向阀(3)及所述第三单向阀(4)、所述液压马达（5）、所述第一蓄能器（6）及所述第二蓄能器（8）、所述节流阀（7）及所述第一节流阀（9）、所述双介质增压缸（12）均设置在海平面以上的发电平台上。
2.如权利要求1所述的用于发电系统的波浪能液压传动系统，其特征在于：在所述液压传动系统中连接有由液压泵(21)、电机(22)、滤油器(23)、溢流阀(24)和第四单向阀(25)组成的补油装置，由电机(22)的输出轴连接液压泵(21)，液压泵(21)的进口与滤油器(23)连接，滤油器(23)连接油箱(11)；液压泵(21)的出口通过第四单向阀(25)与液压马达(5)的出口相连接，溢流阀(24)的进口与液压马达(5)的出口连接，溢流阀(24)的出口连接油箱(11)。
3.如权利要求1或2所述的用于发电系统的波浪能液压传动系统，其特征在于：液压缸(1)的有杆腔和无杆腔分别与第五单向阀(31)的出口和第六单向阀(32)的出口相连通，第五单向阀(31)的进口和第六单向阀(32)的进口共同与第一滤油器(33)的一端连接，第一滤油器(33)的另一端与外界海水相通。
4.如权利要求1所述的用于发电系统的波浪能液压传动系统，其特征在于：在所述第三单向阀（4）的出口及所述第一单向阀（2）的进口间连接第一溢流阀（10），由所述第一溢流阀（10）的出口端连接油箱。
5.如权利要求3所述的用于发电系统的波浪能液压传动系统，其特征在于：在所述第三单向阀（4）的出口及所述第一单向阀（2）的进口间连接第一溢流阀（10），由所述第一溢流阀（10）的出口端连接油箱。
6.如权利要求1所述的用于发电系统的波浪能液压传动系统，其特征在于：所述双介质增压缸的增压系数为3。
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