CN102230459B - 一种风电互补生产压缩空气的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电互补生产压缩空气的装置，包括风力机、传动轴、第二加速换向器、第一空压机、三通电磁阀、第二空压机及储气罐，所述风力机包括第一加速换向器。第一加速换向器的输出轴通过联轴器与传动轴的上端连接，传动轴下端通过联轴器与第二加速换向器的输入轴连接，第二加速换向器输出轴带动第一空压机运转；所述第一空压机的出气口与三通电磁阀的入口连接，三通电磁阀的第一输气管与第二空压机的入气口连接，第二输气管通过第三输气管连接储气罐。控制装置根据工况控制两个空压机分别或同时运行以实现风电互补功能。本发明用于压缩空气生产，减少了电能消耗，具有投资省、效率高，运行及维护费用低等优势。
Description
技术领域
本发明涉及利用风能的压缩空气生产设备，具体是一种风电互补生产压缩空气的装置。
背景技术
压缩空气目前是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、汽车制造、机械、纺织、电力、轻工、冶金、食品、机械等部门。近期，一种以高压压缩空气作为动力的汽车已经大量生产，清洁无污染，得到各国的广泛关注。
现在高压压缩空气生产都是电机驱动，耗电量较大。目前风力发电机的技术在我国已经较为成熟，主要有离网型和并网型风力发电设备。但如果将风力转化为电力再驱动空气压缩机则能源利用率较低。
减少电力消耗是节约能源的主要方面，节约用电有利于减少环境污染，符合环保和可持续发展的原则。将风能直接转化为压缩空气能量是减少电力消耗的一个途径，但目前尚缺乏将风力转化为压缩空气的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种投资省、效率高的风电互补生产压缩空气的装置，以降低压缩空气生产成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种风电互补生产压缩空气的装置，包括风力机、传动轴、第二齿轮加速换向器、第一空压机、三通电磁阀、第二空压机及储气罐，所述风力机包括第一加速换向器，其特点是：所述第一加速换向器输出轴 通过第二联轴器与所述传动轴的上端连接，在所述第二联轴器的下部设有轴向推力轴承，所述传动轴下端通过第三联轴器与所述第二齿轮加速换向器的输入轴连接，第二齿轮加速换向器输出轴通过皮带和第一空压机的第一空压机皮带轮连接。
所述第一空压机的出气口通过管路与所述三通电磁阀的入口连接，所述三通电磁阀的第一输气管与所述第二空压机的入气口连接，第二输气管与第三输气管连接，第三输气管连接储气罐。
所述风力机是水平轴风力机，它包括机舱、安装于机舱前部的风力机叶轮、用于支承叶轮主轴的叶轮主轴承及第一加速换向器，所述第一加速换向器的输入端通过第一联轴器与风力机叶轮主轴连接，在所述机舱的底部设有机舱底座，在所述机舱底座的底部设有偏航轴承及套装于偏航轴承内的机舱底座支撑套管，机舱底座通过机舱底座支承套管置于偏航轴承上，所述传动轴穿过机舱底座支承套管与联轴器连接。机舱的尾部设有调节迎风的尾翼。
本发明的一种风电互补生产压缩空气的装置，还包括风力机塔架，所述风力机塔架是桁架结构，所述偏航轴承固定于塔架上。
本发明的一种风电互补生产压缩空气的装置，还包括电控装置，具体包括PLC控制器、用于控制电动机的变频器、设于第一空压机出气口管路上的第一压力传感器、设于第三输气管路上的第二压力传感器、三通电磁阀及设于第二空压机入气口的电控进气阀，PLC控制器根据压力传感器、检测到的压力信号，控制三通电磁阀、电控进气阀的动作，通过变频器控制第二空压机的起、停和变速运行，并以此来完成风能驱动、电能驱动或两种动力互补的驱动模式。
所述第二空压机由电动机通过第二空压机皮带驱动。
本发明风电互生产压缩空气装置的工作原理是：风力机主轴在风叶的带动下旋转，并通过第一加速换向器带动传动轴旋转，经过第二齿轮加速换向器将垂直轴动力转换为水平轴动力，该动力驱动第一空压机运转，以产生符合要求的压缩空气进入储气罐。当风力较强时，由第一空压机直接产生压缩空气；当风力不足时，第一空压机出气压力减小，电控装置自动控制第二空压机二次加压，以保证压力；当无风时，如果必要电控装置可自动控制第二空压机直接产生压缩空气，此时通过电控进气阀直接吸入空气进行加压。以此来完成风能驱动、电机驱动或两种动力互补的驱动模式。尾翼结合偏航轴承可以自动调节风力机的迎风方向。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用风能直接驱动空压机，相对于以风力发电为基础的电力驱动装置，减少了能源转化损失，具有投资省、效率高，运行及维护费用低等优势；
2、本发明采用风电互补功能，提高了风力驱动的实用性，当风力不足或无风时，如果必要，可适当启用电动驱动装置保证设施工作；
3、本发明由于采用风力作为动力，整个系统工作环保节能，符合低碳经济发展要求。
本发明的一种风电互补生产压缩空气的装置，还可以作如下改进：
进一步，所述传动轴安装于风力机塔架内部，所述传动轴由一节或多节传动轴相互固定连接组成。即当风力机塔架较高时，其主传动轴可以由多节连接而成，便于主轴的安装和运输。
进一步，在所述第一输气管、第二输气管和第二空压机的输出管上分别设有单向阀。可以使在第一空压机、第二空压机单独工作或配合工作的不同的工况下，不产生倒气现象，有利于系统正常运行。
附图说明
图1是本发明的一种风电互补生产压缩空气的装置结构示意图；
图2是电控装置原理框图。
在图1和图2中，1、风力机叶轮，2、叶轮主轴承，3、第一联轴器，4、第一加速换向器，5、尾翼，6、机舱，7、第一加速换向器输出轴，8、第二联轴器，9、轴向推力轴承，10、偏航轴承，11、机舱底座支承套管，12、机舱底座，13、传动轴，14、第三联轴器，15、塔架，16、第二加速换向器，17、第一空压机皮带，18、第一压力传感器，19、电控装置，20、三通电磁阀，21、第一单向阀，22、第一空压机皮带轮，23、第一空压机，24、第一输气管，25、第二输气管，26、第二单向阀，27、第三输气管，28、电动机，29、第二空压机，30、第二空压机皮带，31、储气罐，32、第三单向阀，33、电控进气阀，34、第二压力传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，一种风电互补生产压缩空气的装置，包括风力机、传动轴13、第二齿轮加速换向器16、第一空压机23、三通电磁阀20、第二空压机29及储气罐31，所述风力机包括第一加速换向器4，第一加速换向器4的输出轴 7通过第二联轴器8与所述传动轴13的上端连接，在所述第二联轴器8的下部设有轴向推力轴承9，所述传动轴13下端通过第三联轴器14与所述第二齿轮加速换向器16的输入轴连接，第二齿轮加速换向器16输出轴通过第一空压机皮带17和第一空压机23的第一空压机皮带轮22连接。
所述第一空压机23的出气口通过管路与所述三通电磁阀20的入口连接，所述三通电磁阀20的第一输气管24与所述第二空压机29的入气口连接，第二输气管25与第三输气管27连接，第三输气管27连接储气罐31。
所述风力机是水平轴风力机，它包括机舱6、安装于机舱6前部的风力机叶轮1、用于支承叶轮主轴的叶轮主轴承2及第一加速换向器4，所述第一加速换向器4的输入端通过第一联轴器3与风力机叶轮主轴连接，在所述机舱6的底部设有机舱底座12，在所述机舱底座12的底部设有偏航轴承10及套装于偏航轴承10内的机舱底座支撑套管11，机舱底座12通过机舱底座支承套管11置于偏航轴承10上，所述传动轴穿过机舱底座支承套管11与第二联轴器8连接。机舱6的尾部设有调节迎风的尾翼5。
本发明的一种风电互补生产压缩空气的装置，还包括风力机塔架15 ，所述风力机塔架15是桁架结构，所述偏航轴承10固定于塔架15 上。当风向改变时，通过尾翼5的作用使机舱6在偏航轴承10的支撑下摆动迎风方向。
本发明还包括电控装置19，具体包括PLC控制器、用于控制电动机28的变频器、设于第一空压机出气口管路上的第一压力传感器18、设于第三输气管27上的第二压力传感器34、三通电磁阀20及设于第二空压机29入气口的电控进气阀33，PLC控制器根据压力传感器18、34检测到的压力信号，控制三通电磁阀20、电控进气阀33的动作，通过变频器控制第二空压机29的起、停和变速运行，并以此来完成风能驱动、电能驱动或两种动力互补的驱动模式。
所述第二空压机29由电动机28通过第二空压机皮带30驱动。
本发明风电互补生产压缩空气装置的工作过程是：风力机主轴在风力机叶轮1的带动下旋转，并通过第一加速换向器4带动传动轴13旋转，经过第二齿轮加速换向器16将垂直轴动力转换为水平轴动力，该动力驱动第一空压机23运转，以产生符合要求的压缩空气进入储气罐31。当风力较强时，由第一空压机23直接产生压缩空气；当风力不足时，第一空压机23出气压力减小，电控装置19根据第一压力传感器18的测量值自动控制第二空压机29对第一空压机产生的压缩空气进行二次加压，以保证压力；当无风时，如果必要电控装置19可自动控制第二空压机29直接产生压缩空气，此时通过电控进气阀33直接吸入空气进行加压。以此来完成风能驱动、电机驱动或两种动力互补的驱动模式。尾翼5结合偏航轴承10可以自动调节风力机的迎风方向。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种风电互补生产压缩空气的装置，包括风力机、传动轴(13)、第二加速换向器(16)、第一空压机(23)、三通电磁阀(20)、第二空压机(29)及储气罐(31)，所述风力机包括第一加速换向器(4)，其特征在于：所述第一加速换向器(4)输出轴(7)通过第二联轴器(8)与所述传动轴(13)的上端连接，在所述第二联轴器(8)的下部设有轴向推力轴承(9)，所述传动轴(13)下端通过第三联轴器(14)与所述第二加速换向器(16)的输入轴连接，第二加速换向器(16)输出轴通过皮带和第一空压机(23)的第一空压机皮带轮(22)连接；
所述第一空压机(23)的出气口通过管路与所述三通电磁阀(20)的入口连接，所述三通电磁阀(20)的第一输气管(24)与所述第二空压机(29)的入气口连接，第二输气管(25)与第三输气管(27)连接，第三输气管(27)连接储气罐(31)。
2.根据权利要求1所述的风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：所述风力机是水平轴风力机，它包括机舱(6)、安装于机舱(6)前部的风力机叶轮(1)、用于支承叶轮主轴的叶轮主轴承(2)及第一加速换向器(4)，所述第一加速换向器(4)的输入端通过第一联轴器(3)与风力机叶轮主轴连接，在所述机舱(6)的底部设有机舱底座(12)，在所述机舱底座(12)的底部设有偏航轴承(10)及套装于偏航轴承(10)内的机舱底座支撑套管(11)，机舱底座(12)通过机舱底座支承套管(11)置于偏航轴承(10)上，机舱(6)的尾部设有调节迎风的尾翼(5)。
3.根据权利要求2所述一种风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：还包括风力机塔架(15)，所述风力机塔架是桁架结构，所述偏航轴承(10)固定于塔架(15)上。
4.根据权利要求3所述一种风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：所述传动轴(13)安装于风力机塔架(15)内部，所述传动轴(13)由一节或多节传动轴相互固定连接组成。
5.根据权利要求1所述一种风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：在所述第一输气管(24)、第二输气管(25)和第二空压机(29)的输出管上分别设有单向阀(21、32、26)。
6.根据权利要求1、2、4或5所述一种风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：所述第二空压机(29)由电动机(28)通过第二空压机皮带(30)驱动。
7.根据权利要求1、2、4或5所述一种风电互补生产压缩空气的装置，其特征在于：还包括电控装置(19)，具体包括PLC控制器、用于控制电动机(28)的变频器、设于第一空压机出气口管路上的第一压力传感器(18)、设于第三输气管(27)上的第二压力传感器(34)、三通电磁阀(20)及设于第二空压机(29)入气口的电控进气阀(33)，PLC控制器根据压力传感器(18、34)检测到的压力信号，控制三通电磁阀(20)、电控进气阀(33)的动作，通过变频器控制第二空压机(29)的起、停和变速运行，并以此来完成风能驱动、电能驱动或两种动力互补的驱动模式。
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