CN103982384A - 压缩空气发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩空气发电装置，压缩空气源与输气管、分气包依次连接，分气包上安装有分气管，分气管的另一端还连接着设置在气缸上的气包，气缸的缸内转轴和车轮分别与牵引机相连，牵引机底部安装有圆周齿轮，所述圆周齿轮设置在圆周轨道上，并与转轴轴头齿轮啮合，所述转轴的另一端安装在增速机上，所述增速机与发电机接合。压缩空气源的高压空气通过输气管进入气缸，牵引机开始工作后，由牵引机底部齿轮带动转轴轴头及转轴转动后让增速机增速而达到发电目的。在该发电系统中，通过采用特殊合金制备的转轴并且使用特定的润滑剂组合物，大大提高了转轴的寿命以及发电机效率。另外，通过采用适当的增速机，避免了一般增速所造成的能量浪费。

Description

压缩空气发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用压缩空气进行发电的发电装置。 

背景技术

化石能源不断枯竭与环境日益恶化已成为制约全球经济与社会发展的重要瓶颈问题。为解决这一问题，除了广泛开展节约用能与提高化石能源利用效率外，大规模开发利用可再生能源成为全球能源发展的重要选择与必然趋势。

然而，很多形式的可再生能源，例如水电和风电，具有不稳定性、季节性和间歇性，尤其是风电，对电网的调度、运行方式、可靠性、电能品质和运行成本都带来巨大的冲击，必须将其进行适时储存，在需要时加以释放。例如，可采用压缩空气储能系统，其具体工作原理是，在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来，在用电高峰，将高压空气从储气室释放，进入发电系统，然后驱动发电机发电。

目前已有的电力储能系统有抽水蓄能电站、压缩空气储能系统、蓄电池、超导磁能、飞轮和电容等，其中，抽水蓄能和压缩空气储能是比较适合大规模储能系统的两种储能技术。抽水蓄能电站具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期长等优点，是目前广泛使用的大规模电力储能系统，但受地理条件等因素制约，开发利用受到很大限制。压缩空气储能是另一种能够实现大容量和长时间电能存储的储能技术。它通过压缩空气储存多余的电能，在需要时，高压空气从储气室释放，进入发电系统，驱动发电机发电。

目前，世界上已有两座大型压缩空气储能电站投入商业运行。第一座是1978年投入商业运行的德国Huntorf电站，目前仍在运行中。机组的压缩机功率60 MW，释能输出功率为290 MW，系统将压缩空气存储在地下600米的废弃矿洞中，矿洞总容积达3.1×10⁵ m³，压缩空气的压力最高可达100 bar。机组可连续充气8小时，连续发电2小时。该电站在1979年至1991年期间共启动并网5000多次，平均启动可靠性97.6%。第二座是于1991年投入商业运行的美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站。其地下储气洞穴在地下450米，总容积为5.6×10⁵ m³，压缩空气储气压力为7.5 MPa。该储能电站压缩机组功率为50 MW，发电功率为110 MW，可以实现连续41小时空气压缩和26小时发电。该电站由Alabama州电力公司的能源控制中心进行远距离自动控制。

压缩空气发电系统利用压缩空气释放时所产生的推力作为一种动力源，然后将其推力转化为机械能或者电能，目前已公开了多种利用压缩空气来获得动力的发电装置。然而，压缩空气发电系统与常规发电系统存在明显区别，也一直是本领域研究的重点和难点。

CN103174598A公开了一种风能存储技术，其特点是通过重物储能和压缩空气储能两种储能方法，实现高密度的风能存储，其特点是通过风机风轮的转动带动重物上升，当重物上升到达一定高度后，固定待用，当高密度空气存储容器内空气压力减少到一定程度，则释放重物储存的势能，通过重物的拉力压缩空气进入空气存储容器，保持空气存储容器内的压力在一定的范围内，从而可以通过被压缩的空气推动发电机发出稳定可控的电力。然而，该专利文献并未公开具体的发电方式。

CN101413403A公开了一种空气动力发动机总成，包括储气罐、空气阀、空气分配器、进气管、凸轮轴、进气装置、排气控制装置、气缸、活塞、曲轴、联动器、离合器、自动变速器以及与外界连接的差速器，其特征在于：所述储气罐与空气分配器之间设有空气阀、恒压室和压力控制器，空气分配器连接气缸床上的数个气缸，每个气缸的通过排气总管连接排气室，排气室内设有叶轮发电机，发电机连接蓄电池，气缸上设置可控制气缸进气和排气凸轮轴，气缸内安装有驱动曲轴转动的活塞，凸轮轴与曲轴通过链条连接，曲轴依次通过联动器、离合器、变速器连接差速器。因此本发明利用压缩空气做功具有不用任何燃料，没有废气排放、不污染环境、且运行可靠、操作方便经济实用等优点；此外重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。然而，该专利文献的空气动力发动机总成的气路设置并不合理，导致压缩空气利用效率偏低，另外，该空气动力发动机是推动活塞运动做功，功率浪费严重。

《工程热物理学报》，2007年03期公开了一种压缩空气蓄能(CAES)电站所用的设备，其中该设备燃气轮机机组基本相同，包括压缩空气源、电动机/发电机、地下贮气室、换热器、燃烧室、燃气轮机等常用设备，可分为蓄能和发电两个子系统。然而，将燃气轮机用于压缩系统时，其能量效率明显偏低。

US2009/0146427A1公开了一种发电系统，并具体公开了以下技术特征：旋转系统安装有圆周齿轮，牵引系统连接有车轮，牵引系统和旋转系统通过连接器连接；转轴的另一端安装在齿轮组上，所述齿轮组与发电机结接合。然而，该专利文献解决的主要技术问题是克服汽油或柴油作为燃料驱动发电的发电系统中存在的能量利用效率低的问题，其工作原理与压缩空气发电存在本质区别，难以用到压缩空气发电中，即使要用于压缩空气发电系统中，也需要克服非常多的技术障碍。

本领域中需要一种能够显著提高压缩空气发电综合效率的发电装置，例如提高在高负荷下压缩空气发电装置的寿命和能量效率。

 

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明人经过深入研究，提出了如下技术方案：

在一方面，本发明涉及一种压缩空气发电装置，其特征在于：压缩空气源与输气管、分气包依次连接，所述分气包上安装有分气管，所述分气管的另一端还连接着设置在气缸上的气包，气缸的缸内转轴和车轮分别与牵引机相连，所述牵引机底部安装有圆周齿轮，所述圆周齿轮设置在圆周轨道上，并与转轴轴头齿轮啮合，所述转轴的另一端安装在增速机上，所述增速机与发电机接合。

优选地，在该压缩空气发电装置中，其特征在于：输气管上设置有管路闸阀，压缩空气发电装置还包括作为压缩空气源的气体储备罐，所述气体储备罐安装输气管上，位于管路闸阀通向分气包的一端，并且在一个圆周轨道上设置有一台或者多台牵引机牵动转盘。

任选地。所述压缩空气源可以为地下压缩空气储存空间，例如空气高压密封的报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井。

所述增速机可以包括：与驱动旋转轴即所述转轴联接的第一齿轮；与所述第一齿轮啮合的中间齿轮；和与所述中间齿轮啮合的第二齿轮，该第二齿轮还与从动轴联接，该从动轴与发电机的机轴联接，第一齿轮比第二齿轮的齿轮数多，第二齿轮和中间齿轮之间的中心-中心距离可以变动，而中间齿轮和第一齿轮之间的中心-中心距离保持不变，使得可以实现第二齿轮的更换。

优选地，第一齿轮的齿轮数是第二齿轮的齿轮数的5-20倍，上述联接优选为可操作性联接，所述联接优选通过联轴器进行联接。

应指出，由于压缩空气储能系统一般必须同燃气轮机电站配套使用，在电力负荷低谷期将电能用于压缩空气，因此压缩空气的压力通常随电力负荷是变动的，例如在夏季用电高峰，富裕电能较少，储存的压缩空气压力就相对较低，为了使发电机能够恒速地正常工作，就往往需要改变增速机的变速比，需要更换齿轮。然而，工业上所用的增速机通常是固定安装的，即变速比通常是固定的，当需要改变变速比时，尤其对于重型机械而言，通常需要花费高且繁复的部件更换，还往往需要使用专门的工具和熟练的操作人员，导致停工时间较长，一直是工业上的难题。目前的工业上令人遗憾的是，由于上述更改变速的麻烦和无奈，往往使得难以应对压缩空气的压力变化，自始至终采用固定安装的增速机齿轮，这导致发电机转速发生起伏，严重影响到发电机的寿命。本发明人经过大量研究，发现改变第二齿轮和中间齿轮之间的中心-中心距离，就可使二者脱啮合，从而可以方便地实现齿轮的更换来调节变速比，所述距离的改变可以通过支杆进行，该方法可靠度高，且省时省力，花费显著较少。更重要的是，在更换第二齿轮时，可以使用中间齿轮的转轴来驱动发电机，从而有利地使得可以在不停工的情况下更换第二齿轮以改变变速比。

优选地，所述缸内转轴可以由如下合金制成，该合金其基本由如下组成，以重量%计：24%～30%铝，16～24%铬，3.2～4.6%镍，0.3～0.7%钛，0.2～0.6%硅，0.1～0.4%锰，1.0～2.0%钴，0.1～0.2%钼，0.2～0.4%钨，0.01～0.03%钒，0.01～0.03%铜，0.10～0.30%碳，0.01～0.02%铈，0.01～0.02%镧，和余量的铁加上杂质，Ni+Ti含量为4.0%～5.0%，以及存在的铬和铝的量使得Cr与Al摩尔比为4.0～6.0。

上述合金的选择，是基于如下深入研究和出乎意料的发现：在压缩空气发电系统中，缸内转轴承受较高的负荷，寿命较短，通常需要定期更换，从而导致系统费用的快速增加，这构成了压缩空气发电系统费用开支的重要组成部分。为了提高缸内轴承的寿命，本发明人通过对大量的合金进行筛选，认真研究各元素之间的组配和协调作用，发现上述合金具有高的抗冲击性、断裂韧性和抗磨性，兼具有改善的损伤容限性能和改善的抗晶间腐蚀性并且具有与此相结合的足够的强度，使寿命达到常规所用轴承寿命的2倍以上。

所述缸内转轴可以通过以下方法制得，该方法包括：

(a)对用于缸内转轴的合金实施热轧；

(b)对该合金进行第一再结晶退火；

(c)对该合金实施冷加工成形，加工成形为缸内转轴件；

(d)对该缸内转轴件进行第二再结晶退火；和

(e)对该缸内转轴件进行时效处理，然后进行多个回火-深冷复合处理循环，从而获得最终所需缸内转轴，所述第一再结晶退火和第二再结晶退火条件可以相同或不同。

在上述方法中，通过先进行低温回火和低温深冷、再进行高温回火和更低温度深冷这样的有机协同组合，有效克服了材料组织结构可能由于温差较大而劣化的可能。同时，通过大量繁复的试验，仔细、严格选择并控制低温回火、低温深冷、高温回火和更低温度深冷所采用的温度，以及每次深冷处理后回温至室温的速率，既有效、充分地减少了残余奥氏体，残余应力得到更好的消除从而改善尺寸稳定性，析出超细微碳化物，硬度增加，提高耐磨损性能，还由于低温回火和低温深冷与高温回火和更低温度深冷的有机协同组合和多个循环，非常有效地控制了缸内转轴的第二类残余应力和第三类残余应力，避免使缸内转轴中发生残余内应力的松弛，极大提高冲击韧性并有效避免了宏观裂纹等缺陷。

所述回火-深冷复合处理循环可以包括如下依次步骤：

步骤（1）：将缸内转轴件进行回火处理；步骤（2）：将缸内转轴件进行深冷处理；步骤（3）：将缸内转轴件进行回火处理；和步骤（4）：将缸内转轴件进行深冷处理；其中：

步骤（1）的回火处理为低温回火，处理温度为85～155℃，处理时间为1～6h，优选2～4h；步骤（2）的深冷处理温度为-30℃～-85℃，处理时间为10min～6h，优选30min～1h；步骤（3）的回火处理为高温回火，处理温度为500～700℃，处理时间为1～6h，优选2-4h；步骤（4）的深冷处理温度为-180℃～-230℃，处理时间为10min～5h，优选20min～1h； 

并且其中：在步骤（2）的深冷处理后，控制缸内转轴回温至室温，升温速率为5～10℃/ min；在步骤（4）的深冷处理后，控制缸内转轴回温至室温，升温速率为1～3℃/ min；和重复上述步骤（1）至（4）至少2个循环，优选3个以上的循环。

本发明人经过大量研究发现，必须仔细控制步骤（2）和步骤（4）深冷处理后缸内转轴回温至室温的升温速率在上述规定范围内，以及控制步骤（4）深冷处理后缸内转轴回温至室温的升温速率小于步骤（2）深冷处理后缸内转轴回温至室温的升温速率，只有如此才能够获得缸内转轴的耐磨性、冲击韧性和强度的良好改善。

步骤（2）和步骤（4）深冷处理后缸内转轴回温至室温的升温速率优选呈直线升温形式。

在另一方面，本发明涉及一种使例如所述压缩空气发电装置运行的方法，其包括在转轴轴头齿轮和/或增速机（优选增速机中的齿轮）中施加润滑剂组合物，该润滑剂组合物包含，基于该润滑剂组合物总重量计：(a)主要量的润滑粘度基础油；(b) 约1.0-约5.0 wt.%的清净剂，该清净剂包含：下式I所示的烷基取代羟基芳族羧酸的盐，以及中性或过碱性的C₂₂烃基取代水杨酸碱土金属盐，其中所述烷基取代羟基芳族羧酸的烷基部分中至少约50%摩尔包含由一种或多种正α-烯烃衍生的C₂₆-C₂₈烷基；和(c)一种或多种以磷含量计约0.02-约0.10 wt.%的至少一种衍生自下式II所示二硫代磷酸和/或其金属盐的高碱性二烷基二硫代磷酸锌；

其中：

式(I)

其中在式(I)中，M表示碱土金属；每个羧酸根基团可以彼此独立地在羟基的邻位、间位或对位；R¹和R²各自独立地表示衍生自正α-烯烃的线性和/或支化C₂₆-C₂₈烷基并且可以在羟基的邻位、间位或对位，x和y独立地为1或2；

式(II)

其中在式(II)中，R¹和R²独立地为烃基，R¹和R²的碳原子总数为6至12。

R¹和R²可以独立地为烷基、烯基或其混合物。R¹和R²可以衍生自伯醇、仲醇、或伯醇与至少一种仲醇的混合物。

R¹和R²的例子可以包括乙基、异丙基、异丁基、丁基、戊基、1,3二甲基丁基等。在一个实施方案中，所述低分子量二烷基二硫代磷酸可以衍生自C₄醇。

所述高碱性二烷基二硫代磷酸锌的金属比率可以为至少大约1.20∶1，在一个实施方案中大约1.20∶1至大约1.20∶1，在一个实施方案中大约1.25∶1至大约1.4∶1。1∶1至1.10∶1的金属比率或最多大约1.15的Zn/P重量比可以被称作中性或基本中性。

优选地，式I所示的烷基取代羟基芳族羧酸的盐与中性或过碱性的C₂₂烃基取代水杨酸碱土金属盐在清净剂中的重量比为1:2～1:5

优选地，所述润滑剂组合物具有按照ASTM D 874测定的小于约0.3 wt.%的硫和不大于约0.8 wt.%的硫酸盐灰分含量。

优选地，所述润滑剂组合物还包含约0.2-约1.0 wt.%的由下式III表示的钛配合物：

 (III)

其中R⁵、R⁶、R⁷和R⁸独立地是C₁-C₂₀烷基或烷氧基，且优选独立地是C₃-C₈烷基或烷氧基，条件是R⁵、R⁶、R⁷和R⁸不同时为烷基或烷氧基。

本发明通过使用容易改变变速比的增速机、特定合金制备的缸内转轴和特定的润滑剂组合物，从整体上提高了压缩空气发电装置的能量效率和寿命以及可操作性，通过上述各方面的有机协同作用，非常有效地克服了现有技术中的存在的“短板效应”缺陷。

 

附图说明

图1为本发明压缩空气发电装置的结构示意图。 

图2为图1中圆周轨道的局部俯视图。 

图3为本发明增速机的横截面图。

 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 

如图1、图2所示，本发明的压缩空气发电装置包括：压缩空气源1、管路闸阀2、气体储备罐3、输气管4、圆周轨道5、牵引机车轮6、转轴轴头齿轮7、牵引机气包8、牵引机9、圆周齿轮10、转轴11、分气包12、增速机13、缸内传动轴14、气缸15和发电机16。压缩空气源1开机后，先打开管路闸阀2使空气进入气体储气罐3，让气体在气体储气罐3内达到牵引机9所需要的各种条件，再通过输气管4进入分气包12，然后由分气管进入牵引机气包8和气缸15。气缸15被输进高压空气后牵引机9开始工作，带动缸内传动轴14和牵引机车轮6运动、让牵引机9沿着圆周轨道运动。牵引机底部装有一个圆周齿轮10，该齿轮又带动转轴轴头齿轮7转动，轴头齿轮7位于转轴11的一端，转轴11与增速机13是固定连接的，所以轴头齿轮7转动后转轴11及增速机13就开始转动。增速机13的转速是按发电机16的转速设计的，增速机13转动后发电机16就开始发电。整个发电过程是压缩空气源1的高压空气通过输气管进入气缸15，牵引机9开始工作后，由牵引机9底部的圆周齿轮10带动轴头齿轮7及转轴11转动后让增速机13增速而达到发电目的。

如图3中所示，所述增速机100包括：与驱动旋转轴即所述转轴11联接的第一齿轮120；与所述第一齿轮啮合的中间齿轮140；和与所述中间齿轮啮合的第二齿轮130，该第二齿轮130还与从动轴150联接，该从动轴150与发电机的机轴联接，第一齿轮120比第二齿轮130的齿轮数多，第二齿轮130和中间齿轮140之间的中心-中心距离174可以变动，而中间齿轮和第一齿轮之间的中心-中心距离172保持不变，使得可以实现第二齿轮的更换。其中可以通过支杆180和托滚支座170实现第二齿轮130和中间齿轮140之间的中心-中心距离174的变动。上述装置容纳在外罩160中。

实施例1

将缸内转轴部件进行如下处理（1）回火处理，（2）深冷处理，步骤（3）再次回火处理，和步骤（4）再次深冷处理，其中步骤（1）的回火处理为低温回火，处理温度为100℃，处理时间为4h，步骤（2）的深冷处理温度为约-70℃，处理时间为4h，步骤（3）的回火处理为高温回火，处理温度为600℃，处理时间为4h，步骤（4）的深冷处理温度为约-200℃，处理时间为1h，在步骤（2）的深冷处理后，控制缸内转轴部件回温至室温，升温速率为8℃/ min，在步骤（4）的深冷处理后，控制缸内转轴部件回温至室温，升温速率为2℃/ min，重复上述步骤（1）至（4）2个循环。

测量处理后缸内转轴的硬度HRC为68，磨损速率为0.051（mg·h^-1）。

对比例1

重复实施例1，不同之处在于步骤（1）至（4）进行1个循环，结果见图1。

测量处理后缸内转轴的硬度HRC为42，磨损速率为0.082（mg·h^-1）。

由上面实施例1和对比例1明显可以看出，采用本发明特定处理方法进行处理的缸内转轴硬度和耐磨性均显著提高。

 

实施例2

使用如下合金制备缸内转轴：以重量%计：25%铝，18%铬，3.8%镍，0.4%钛，0.4%硅，0.3%锰，1.5%钴，0.1%钼，0.23%钨，0.02%钒，0.02%铜，0.20%碳，0.02%铈，0.01%镧，和余量的铁加上杂质。制备的缸内转轴的运行寿命为32个月。

对比例2

使用常规18CrNiMo7钢制备缸内转轴。在与实施例2相同的运行条件下，制备的缸内转轴的运行寿命为15个月。

可见本发明合金制备的缸内转轴的寿命明显提高，推测其原因是由于本发明合金制备的缸内转轴具有较高的冲击韧性和抗磨性。

 

实施例3

转轴轴头齿轮和增速机中的齿轮在运行过程中用如下润滑剂组合物润滑，该润滑剂组合物总重量计：(a)85 wt.%主要量的润滑粘度基础油；(b) 5.0 wt.%的清净剂，其中该清净剂包含：1.0 wt.%的下式I所示的烷基取代羟基芳族羧酸的盐，以及4.0 wt.%的中性或过碱性的C₂₂烷基取代水杨酸钙，其中所述烷基取代羟基芳族羧酸的烷基部分中60%摩尔包含由正α-烯烃衍生的正C₂₆烷基；(c)一种或多种以磷含量计0.10 wt.%的衍生自下式II所示二硫代磷酸和/或其金属盐的高碱性二烷基二硫代磷酸锌；和(d)1.0 wt.%的三正丁基丁氧基钛，其余为等量的常规分散剂-聚丁烯琥珀酰亚胺、消泡剂-聚乙烯基醚和极压剂-硫化二环戊二烯；

其中：

式(I)

其中在式(I)中，M表示Mg；羧酸根基团在羟基的对位；R¹和R²均为C₂₆直链烷基并且在羟基的邻位，x和y均为1；

式(II)

其中在式(II)中，R¹和R²均为正丙基。

转轴轴头齿轮的寿命为28个月，增速机中的齿轮的寿命为30个月。

对比例3

运行条件与实施例3相同，不同之处在于采用的润滑剂为常规的美孚SHC636齿轮油。转轴轴头齿轮的寿命为21个月，增速机中的齿轮的寿命为20个月。

可见使用本发明的润滑剂组合物时可提转轴轴头齿轮和增速机中的齿轮的寿命，尤其能够提高增速机中的齿轮的寿命。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，比如其中的压缩空气源可以为一台，也可以为多台。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种压缩空气发电装置，其特征在于：压缩空气源与输气管、分气包依次连接，所述分气包上安装有分气管，所述分气管的另一端还连接着设置在气缸上的气包，气缸的缸内转轴和车轮分别与牵引机相连，所述牵引机底部安装有圆周齿轮，所述圆周齿轮设置在圆周轨道上，并与转轴轴头齿轮啮合，所述转轴的另一端安装在增速机上，所述增速机与发电机接合。

2. 根据权利要求1所述的压缩空气发电装置，其特征在于：输气管上设置有管路闸阀，压缩空气发电装置还包括作为压缩空气源的气体储备罐，所述气体储备罐安装输气管上，位于管路闸阀通向分气包的一端，并且在一个圆周轨道上设置有一台或者多台牵引机牵动转盘。

3. 根据权利要求1或2所述的压缩空气发电装置，其中所述增速机包括：与驱动旋转轴即所述转轴联接的第一齿轮；与所述第一齿轮啮合的中间齿轮；和与所述中间齿轮啮合的第二齿轮，该第二齿轮还与从动轴联接，该从动轴与发电机的机轴联接，第一齿轮比第二齿轮的齿轮数多，第二齿轮和中间齿轮之间的中心-中心距离可以变动，而中间齿轮和第一齿轮之间的中心-中心距离保持不变，使得可以实现第二齿轮的更换。

4. 根据权利要求3所述的压缩空气发电装置，其特征在于：所述缸内转轴由如下合金制成，该合金其基本由如下组成，以重量%计：24%～30%铝，16～24%铬，3.2～4.6%镍，0.3～0.7%钛，0.2～0.6%硅，0.1～0.4%锰，1.0～2.0%钴，0.1～0.2%钼，0.2～0.4%钨，0.01～0.03%钒，0.01～0.03%铜，0.10～0.30%碳，0.01～0.02%铈，0.01～0.02%镧，和余量的铁加上杂质，Ni+Ti含量为4.0%～5.0%，以及存在的铬和铝的量使得Cr与Al摩尔比为4.0～6.0。

5. 根据权利要求3或4所述的压缩空气发电装置，所述缸内转轴通过以下方法制得，该方法包括：

(a)对用于缸内转轴的合金实施热轧；

(b)对该合金进行第一再结晶退火；

(c)对该合金实施冷加工成形，加工成形为缸内转轴件；

(d)对该缸内转轴件进行第二再结晶退火；和

(e)对该缸内转轴件进行时效处理，然后进行多个回火-深冷复合处理循环，从而获得最终所需缸内转轴，所述第一再结晶退火和第二再结晶退火条件可以相同或不同。

6. 根据权利要求5所述的压缩空气发电装置，其中所述回火-深冷复合处理循环包括如下依次步骤：

步骤（1）：将缸内转轴件进行回火处理；步骤（2）：将缸内转轴件进行深冷处理；步骤（3）：将缸内转轴件进行回火处理；和步骤（4）：将缸内转轴件进行深冷处理；其中：

步骤（1）的回火处理为低温回火，处理温度为85～155℃，处理时间为1～6h，优选2～4h；步骤（2）的深冷处理温度为-30℃～-85℃，处理时间为10min～6h，优选30min～1h；步骤（3）的回火处理为高温回火，处理温度为500～700℃，处理时间为1～6h，优选2-4h；步骤（4）的深冷处理温度为-180℃～-230℃，处理时间为10min～5h，优选20min～1h； 

并且其中：在步骤（2）的深冷处理后，控制缸内转轴回温至室温，升温速率为5～10℃/ min；在步骤（4）的深冷处理后，控制缸内转轴回温至室温，升温速率为1～3℃/ min；和重复上述步骤（1）至（4）至少2个循环，优选3个以上的循环。

7. 一种使权利要求1-6中任一项的压缩空气发电装置运行的方法，其包括在转轴轴头齿轮和/或增速机中施加润滑剂组合物，该润滑剂组合物包含，基于该润滑剂组合物总重量计：(a)主要量的润滑粘度基础油；(b)约1.0-约5.0 wt.%的清净剂，该清净剂包含：下式I所示的烷基取代羟基芳族羧酸的盐，以及中性或过碱性的C₂₂烃基取代水杨酸碱土金属盐，其中所述烷基取代羟基芳族羧酸的烷基部分中至少约50%摩尔包含由一种或多种正α-烯烃衍生的C₂₆-C₂₈烷基；和(c)一种或多种以磷含量计约0.02-约0.10 wt.%的至少一种衍生自下式II所示二硫代磷酸和/或其金属盐的高碱性二烷基二硫代磷酸锌；

其中：

式(I)

其中在式(I)中，M表示碱土金属；每个羧酸根基团可以彼此独立地在羟基的邻位、间位或对位；R¹和R²各自独立地表示衍生自正α-烯烃的线性和/或支化C₂₆-C₂₈烷基并且可以在羟基的邻位、间位或对位，x和y独立地为1或2；

式(II)

其中在式(II)中，R¹和R²独立地为烃基，R¹和R²的碳原子总数为6至12。

8. 根据权利要求7的方法，其中：式I所示的烷基取代羟基芳族羧酸的盐与中性或过碱性的C₂₂烃基取代水杨酸碱土金属盐在清净剂中的重量比为1:2～1:5。

9.根据权利要求7或8的方法，其中所述润滑剂组合物具有按照ASTM D 874测定的小于约0.3 wt.%的硫和不大于约0.8 wt.%的硫酸盐灰分含量。

10. 根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中所述润滑剂组合物还包含约0.2-约1.0 wt.%的由下式III表示的钛配合物：

 (III)

其中R⁵、R⁶、R⁷和R⁸独立地是C₁-C₂₀烷基或烷氧基，且优选独立地是C₃-C₈烷基或烷氧基，条件是R⁵、R⁶、R⁷和R⁸不同时为烷基或烷氧基。