CN102720637A - 利用风能的海水淡化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种制淡水技术领域的利用风能的海水淡化系统及方法，该系统包括：漂浮体以及设置于其上的横轴风力机和竖轴风机，横轴风力机的高度高于竖轴风机的高度且两者之间由海水管相连，所述的横轴风力机包括：依次同轴连接的带有机组偏航系统的风轮、主轴轴承、第一齿轮箱、飞轮、联轴器、高速泵和RO膜，其中：风轮支承在主轴轴承上，第一齿轮箱的输出轴上设置飞轮，第一齿轮箱的输出轴与高速泵的输入轴由联轴器相连，高速泵与海水管相连，海水管的输出端设置在RO膜的一侧。本发明省去了昂贵的发电机，且直接驱动高速泵减少了并入电网的设备及费用，由于减少了传动环节从而提高了效率。

Description

利用风能的海水淡化系统及方法
技术领域
本发明涉及的是一种制淡水技术领域的装置及方法，具体是一种利用风能的海水淡化系统及方法。
背景技术
利用风能驱动工作机已有悠久历史，海水淡化已得到广泛应用，也有风力直接用于淡化海水的报道；至今为止的现有方法均为风电机驱动多级离心泵或柱塞泵将高压海水经RO膜得到淡水及浓盐水。
现有方法的不足在于用风电机驱动多级离心泵或柱塞泵将高压海水经RO膜得到淡水及浓盐水需大量电能，如泗礁岛2000t/d工程中电费占成本的46.67％；发电机占风电机成本的21％；在运行过程中发电机还需要维修。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102372371A，公开日2012-03-14，记载了一种利用太阳光或者风力产生电力，为海水净化设备提供动力，将海水净化成高纯净水的设备，该技术由太阳方阵、风力发电、储电、控制装置、渗水管、提水泵、粗滤器、高速泵、RO膜过滤器、高纯度过滤器、零排放装置构成。但是该技术不足之处是使用传统风机：成本高、易损坏件(液动轴承.齿轮)多、受风速影响大、齿轮箱体积大、质量重、安装维护成本高、用昂贵发电机，总体发电效率低，难以普及。
另外，中国专利文献号CN102126548A，公开日2011-07-20，记载了一种风电互补驱动海水淡化高压泵的装置，该技术包括风力机、传动轴、齿轮换向器、加速齿轮箱、风能驱动的高压泵及电动水泵，该技术以风能驱动高压泵为主要动力，当风力不足时或无风时，可适当启用电动水泵以保证设施工作，但是该现有技术结构复杂、成本高、环节多，更易造成事故，同时多重联轴器传递扭矩效率损失大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种利用风能的海水淡化系统及方法，省去了昂贵的发电机，且直接驱动高速泵减少了并入电网的设备及费用，由于减少了传动环节从而提高了效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种利用风能的海水淡化系统，包括：漂浮体以及设置于其上的横轴风力机和竖轴风机，横轴风力机的高度高于竖轴风机的高度且两者之间由海水管相连。
所述的横轴风力机包括：依次同轴连接的带有机组偏航系统的风轮、主轴轴承、第一齿轮箱、飞轮、联轴器、高速泵和RO膜，其中：风轮支承在主轴轴承上，第一齿轮箱的输出轴上设置飞轮，第一齿轮箱的输出轴与高速泵的输入轴由联轴器相连，高速泵与海水管相连，海水管的输出端设置在RO膜的一侧。
所述的第一齿轮箱包括：平行轴齿轮、行星架、输出轴以及组成内啮合双圆弧结构的内齿轮、行星轮和太阳轮，其中：行星轮采用调心轴承结构；太阳轮采用浮动无轴承结构；行星架及平行轴齿轮一端为调心轴承结构，另一端为向心轴承结构并与输出轴相连。
所述的偏航轴承为普通向心轴承，所述的转桨轴承为向心推力轴承。
所述的飞轮的外圆为环形结构，中部设有轮幅，中心设有带有轮毂的钢圆盘。
所述的飞轮与第一齿轮箱的输出轴之间为过盈配合。
由于用飞轮调速大大减少了速度及功率的波动，从而使工艺操作波动减至最少。
所述的主轴轴承为滑动轴承结构，包括：轴承座和设置于其内部的左内球和右内球，其中：左内球和右内球的外侧面是球面结构，轴承座的内侧面是与球面结构相适应且接触的弧面，左内球和右内球的侧面相接触且接触面的近端采用止口定位结构连接，远端采用螺栓与螺母进行紧固。
所述的竖轴风机包括：所述的竖轴风机包括：带有第二齿轮箱的竖轴风轮、抽水泵和吸水管，其中：第二齿轮箱的输出轴与抽水泵相连，吸水管分别与抽水泵和海水管的输入端相连。
本发明涉及上述系统的海水淡化方法，通过由设于海平面的竖轴风机的竖轴风轮、第二齿轮箱驱动抽水泵，第一齿轮箱驱动过滤装置中的高速泵将海水从抽水泵泵到高速泵进口并进入RO膜后得到淡水及浓盐水并分别经设于风机塔筒内管道送至用户处或送至盐田制盐或直接送入电解槽电解。
本发明结构上省去了昂贵的发电机且直接驱动高速泵减少了并入电网的设备及费用，由于减少了传动环节从而提高了效率；目前淡化海水最低在3元一吨水平，基于本发明可实现海水淡化1元/吨以下，原因是用新型风力机及不用电费，仅有设备成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为横轴风力机结构示意图。
图3为主轴轴承侧视图。
图4为主轴轴承俯视图。
图5为飞轮结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1和图2所示，本实施例包括：漂浮体1以及设置于其上的横轴风力机2和竖轴风机3，横轴风力机2的高度高于竖轴风机3的高度且两者之间由海水管4相连。
所述的横轴风力机2包括：依次同轴连接的带有机组偏航系统(未图示)的风轮5、主轴轴承6、第一齿轮箱7、飞轮8、联轴器9、高速泵10和RO膜11，其中：风轮5支承在主轴轴承6上，第一齿轮箱7的输出轴上设置飞轮8，第一齿轮箱7的输出轴与高速泵10的输入轴由联轴器9相连，高速泵10与海水管4相连，海水管4的输出端设置在RO膜11的一侧；
如图5所示，所述的飞轮8的外圆为环形结构，中部设有轮幅，中心设有带有轮毂的钢圆盘。
本实施例中所述的飞轮8与第一齿轮箱7的输出轴之间为过盈配合，通过在第一齿轮箱7的输出轴处装置合适转动惯量的飞轮8起到调速作用从而使输出转速保持稳定。
所述的第一齿轮箱7包括：平行轴齿轮、行星架、输出轴以及组成内啮合双圆弧结构的内齿轮、行星轮和太阳轮，其中：行星轮采用调心轴承结构；太阳轮采用浮动无轴承结构；行星架及平行轴齿轮一端为调心轴承结构，另一端为向心轴承结构并与输出轴相连。
所述的偏航轴承为普通向心轴承，所述的转桨轴承为向心推力轴承。
如图3所示，所述的主轴轴承6为滑动轴承结构，包括：轴承座15和设置于其内部的左内球16和右内球17，其中：左内球16和右内球17的外侧面是球面结构，轴承座15的内侧面是与球面结构相适应且接触的弧面，左内球16和右内球17的侧面相接触且接触面的近端采用止口定位结构连接，远端采用螺栓18与螺母19进行紧固。
所述的左内球16和右内球17的球面结构可起调心作用。
所述的止口定位结构的配合面按6级精度加工；
所述的左内球16和右内球17的球面表面为摩擦面；装配时左内球16，右内球17分别推入件轴承座15中，用螺栓18与螺母19紧固；根据高温、低温、高湿、盐雾、沙尘、断油等复杂工况用材料表面工程处理轴承摩擦面A以满足不同使用要求，并且根据需要做成向心式或向心推力方式以承受径向，轴向载荷。
所述的横轴风力机2的高度为十米以上。
所述的竖轴风机3包括：带有第二齿轮箱的竖轴风轮12、抽水泵13和吸水管14，其中：第二齿轮箱的输出轴与抽水泵13相连，吸水管14分别与抽水泵13和海水管4的输入端相连。
由设于海平面的竖轴风机的竖轴风轮12、第二齿轮箱驱动抽水泵13，而第一齿轮箱7驱动过滤装置中的高速泵10将海水从抽水泵13泵到高速泵10进口并进入RO膜11后得到淡水及浓盐水并分别经设于风机塔筒内管道送至用户处或送至盐田制盐或直接送入电解槽电解。

Claims (9)

1.一种利用风能的海水淡化系统，其特征在于，包括：漂浮体以及设置于其上的横轴风力机和竖轴风机，横轴风力机的高度高于竖轴风机的高度且两者之间由海水管相连；
所述的横轴风力机包括：依次同轴连接的带有机组偏航系统的风轮、主轴轴承、第一齿轮箱、飞轮、联轴器、高速泵和RO膜，其中：风轮支承在主轴轴承上，第一齿轮箱的输出轴上设置飞轮，第一齿轮箱的输出轴与高速泵的输入轴由联轴器相连，高速泵与海水管相连，海水管的输出端设置在RO膜的一侧；
所述的竖轴风机包括：带有第二齿轮箱的竖轴风轮、抽水泵和吸水管，其中：第二齿轮箱的输出轴与抽水泵相连，吸水管分别与抽水泵和海水管的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的第一齿轮箱包括：平行轴齿轮、行星架、输出轴以及组成内啮合双圆弧结构的内齿轮、行星轮和太阳轮，其中：行星轮采用调心轴承结构；太阳轮采用浮动无轴承结构；行星架及平行轴齿轮一端为调心轴承结构，另一端为向心轴承结构并与输出轴相连。
3.根据权利要求1所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的飞轮的外圆为环形结构，中部设有轮幅，中心设有带有轮毂的钢圆盘。
4.根据权利要求3所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的飞轮与第一齿轮箱的输出轴之间为过盈配合。
5.根据权利要求1所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的主轴轴承为滑动轴承结构，包括：轴承座和设置于其内部的左内球和右内球，其中：左内球和右内球的外侧面是球面结构，轴承座的内侧面是与球面结构相适应且接触的弧面，左内球和右内球的侧面相接触且接触面的近端采用止口定位结构连接，远端采用螺栓与螺母进行紧固。
6.根据权利要求5所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的左内球和右内球的球面表面为摩擦面。
7.根据权利要求5所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的止口定位结构的配合面的加工精度为6级精度。
8.根据权利要求1所述的利用风能的海水淡化系统，其特征是，所述的横轴风力机的高度为十米以上。
9.一种根据上述任一权利要求所述系统的海水淡化方法，通过由设于海平面的竖轴风机的竖轴风轮、第二齿轮箱驱动抽水泵，第一齿轮箱驱动过滤装置中的高速泵将海水从抽水泵泵到高速泵进口并进入RO膜后得到淡水及浓盐水并分别经设于风机塔筒内管道送至用户处或送至盐田制盐或直接送入电解槽电解。
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