CN105723909A - 一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，电动三轮车中设置有蓄电池、太阳能电池板和控制柜，电动三轮车上安装有风力发电机，电动三轮车中设置有直流水泵，直流水泵上连接有连接器，连接器同时与直流水泵和控制柜连接，直流水泵上连接有扬水管，扬水管连接有喷雾器，直流水泵连接有增压器和过滤器，扬水管上连接有肥料罐，肥料罐与扬水管之间设置有控制开关，控制开关同时与肥料罐和扬水管连通。该系统实现移动式灌溉，根据水源位置或者需水位置进行移动，大大提高了便利性，而且利用太阳能和风能发电实现电能补充，提高灌溉时间，并且能够保证灌溉压力，使得灌溉的效率高，降低家庭使用成本和充电时间，大大提高野外工作持续时间。

Description

一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统

技术领域

本发明涉及一种系统，尤其是涉及一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统。

背景技术

提灌站是指在农田水利设施中，用于从水库、河流或其他水源提取灌溉用水所专门建立的水利站点，在广大的农村地区广泛存在，为农田的灌溉起着重要的作用。提水灌溉是利用人力、畜力、机电动力或水力、风力等拖动提水机具(如水泵、水车等)提水浇灌作物的灌溉方式。又称抽水灌溉、扬水灌溉。除需修建泵站外，一般不需修建大型挡水或引水建筑物；受水源、地形、地质等条件的影响较小，一次性投资少、工期短、受益快，并能因地制宜地及时满足灌溉的要求。但在运行期间需要消耗能量和经常性地进行维护、修理，其管理费用比自流灌溉较高。

发电是将原始能源转换为电能的生产过程。现在发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源（水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等）来发电。电能在生产、传送、使用中比其他能源更易于调控，因此，它是当前最理想的二次能源。发电在电力工业中处于中心地位，决定着电力工业的规模，也影响到电力系统中输电、变电、配电等各个环节的发展。2013年底中国发电装机预计将达12.3亿千瓦左右，发电装机规模有望跃居世界第一，全国电力供需总体平衡。中国电力企业联合会28日发布《2013年全国电力供需形势分析预测报告》预计，2013年全国新增装机8700万千瓦左右，其中火电4000万千瓦左右。预计2013年底全国发电装机12.3亿千瓦左右，发电装机规模有望跃居世界第一，其中水电2.8亿千瓦、火电8.6亿千瓦、核电1478万千瓦、并网风电7500万千瓦、并网太阳能600万千瓦左右。报告认为，2013年，中国经济将继续趋稳回升，带动用电需求增速回升。预计年底全国全口径发电装机容量12.3亿千瓦左右，全年发电设备利用小时4700－4800小时，其中火电5050－5150小时，较上年有所增加。全国电煤供应总体平稳，局部地区电煤运输偏紧。其中东北地区供应富余能力增加；西北地区供应能力有一定富余；南方区域电力供需平衡有余；华中区域电力供需总体平衡；受跨区通道能力制约、部分机组停机进行脱硝改造以及天然气供应紧张等因素影响，考虑高温、来水等不确定性，华东和华北地区的部分省份在部分高峰时段可能有少量电力缺口。

新能源技术是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一，而太阳能和风能又是所有能源中最为清洁和用之不尽的能源。目前各国政府都将太阳能和风能的资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。

在现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，不利于家庭使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，不利于家庭使用的问题，设计了一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，该系统结构简单，实现移动式灌溉，根据水源位置或者需水位置进行移动，大大提高了便利性，而且利用太阳能和风能发电实现电能补充，提高灌溉时间，并且能够保证灌溉压力，使得灌溉的效率高，降低家庭使用成本和充电时间，大大提高野外工作持续时间，解决了现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，不利于家庭使用的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，包括电动三轮车，所述电动三轮车中设置有蓄电池、太阳能电池板和控制柜，且太阳能电池板安装在电动三轮车的顶面上，蓄电池和太阳能电池板均与控制柜连接，太阳能电池板与蓄电池连接，在电动三轮车上安装有风力发电机，且风力发电机安装在电动三轮车的顶面上，风机发电机同时与蓄电池和控制柜连接，电动三轮车中设置有直流水泵，直流水泵上连接有连接器，连接器同时与直流水泵和控制柜连接，所述直流水泵上连接有扬水管，扬水管远离直流水泵的一端连接有喷雾器，直流水泵连接有增压器和过滤器，且增压器与蓄电池连接，所述扬水管上连接有肥料罐，且肥料罐与扬水管之间设置有控制开关，控制开关同时与肥料罐和扬水管连通。

所述风力发电机包括内部中空且两端开口的外筒，外筒由筒体一和筒体二构成，筒体一的外壁与电动三轮车的顶面固定，筒体一和筒体二均呈喇叭状结构，且筒体一中开口较小的一端的尺寸与筒体二中开口较小的一端的尺寸相同并且该两端相互连接为整体结构，在筒体一的内腔中设置有支架，支架与筒体一的内壁固定，支架中设置有定子，定子中设置有转子，支架上安装有内部中空且一端开口的导风筒，导风筒的外形呈圆锥体形状，并且其开口端为圆锥体端面较小的一端且朝向筒体二，定子和转子均设置在导风筒的内腔中，导风筒、转子和定子均设置在筒体一内部，导风筒上设置有导风帽，导风帽设置在导风筒远离开口端的端面上，且导风帽弯曲为弧形，导风帽完全覆盖导风筒远离开口端的端面，转子中设置有转轴，转轴穿过转子和导风筒，且转轴从导风筒的开口端穿过，转轴的中心线和导风筒的中心线平行，转轴的外壁上套合有轴承一和轴承二，轴承一与导风筒的内壁固定，轴承二与筒体二的内壁固定，转子设置在轴承一和轴承二之间，转轴的外壁上套合有涡轮叶片，涡轮叶片设置在轴承二和转子之间，涡轮叶片设置在筒体二内部，筒体一的内壁上设置有若干片导流槽板，导流槽板朝向筒体一中心线的一端与筒体一的内壁面平行，导风筒、转子和定子均设置在导流槽板形成的区域中心处；所述筒体二的外壁上安装有导向翼，且导向翼在径向上完全覆盖筒体二的外壁后再与筒体一的外壁连接。

所述过滤器为沙石过滤器，且沙石过滤器完全覆盖直流水泵的进水口。

综上所述，本发明的有益效果是：该系统结构简单，实现移动式灌溉，根据水源位置或者需水位置进行移动，大大提高了便利性，而且利用太阳能和风能发电实现电能补充，提高灌溉时间，并且能够保证灌溉压力，使得灌溉的效率高，降低家庭使用成本和充电时间，大大提高野外工作持续时间，解决了现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，不利于家庭使用的问题。

附图说明

图1是本发明的框架图。

图2是风力发电机的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-导流槽板，2-导风帽，3-轴承一，4-支架，5-导向翼，6-转轴，7-涡轮叶片，8-定子，9-转子，10-筒体一，11-轴承二，12-筒体二，13-导风筒。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

如图1、图2所示，一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，包括电动三轮车，所述电动三轮车中设置有蓄电池、太阳能电池板和控制柜，且太阳能电池板安装在电动三轮车的顶面上，蓄电池和太阳能电池板均与控制柜连接，太阳能电池板与蓄电池连接，在电动三轮车上安装有风力发电机，且风力发电机安装在电动三轮车的顶面上，风机发电机同时与蓄电池和控制柜连接，电动三轮车中设置有直流水泵，直流水泵上连接有连接器，连接器同时与直流水泵和控制柜连接，所述直流水泵上连接有扬水管，扬水管远离直流水泵的一端连接有喷雾器，直流水泵连接有增压器和过滤器，且增压器与蓄电池连接，所述扬水管上连接有肥料罐，且肥料罐与扬水管之间设置有控制开关，控制开关同时与肥料罐和扬水管连通；所述过滤器为沙石过滤器，且沙石过滤器完全覆盖直流水泵的进水口。喷雾器根据浇灌田地情况决定是否安装，一般在需水量较大的田地，或者浇灌底部时不用喷雾器，浇灌水量少或者浇灌植物顶部时用喷雾器，增大单位时间浇灌面积。有的时候在灌溉时需要混入肥料或者农药在水中进行灌溉，为此设计了肥料罐，根据使用需求装入用水溶化的肥料或者农药，而且为了进行隔离还在肥料罐和扬水管之间设置了控制开关，根据使用进行开闭，防止灌溉的水直接进入到肥料罐中，控制开关并且起着单向阀的功能，使得肥料或者农药只能是从肥料罐流入扬水管，而不会出现扬水管倒流到肥料罐中，在现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，而且家庭田地浇灌时由于田地不是集中在一起的，不利于家庭使用，本方案利用家用电动三轮车为运输工具，安装太阳能光伏组件和风力发电机来发电，通过电动三轮车的蓄电池作为储能互补，驱动直流潜水泵进行抽水灌溉作业。电动三轮车和控制柜均为现有结构，电动三轮车其增大了移动的便利性，而且通过将太阳能电池板和风力发电机安装在上面，将太阳能和风能作为蓄电池的电能补充，减少了在家充电时间，降低成本，太阳能发电是作为一种比较成熟的技术，其结构也是现有的，将其利用在本系统中，对蓄电池进行能源补充，延长其工作时间，而不需要经常回家充电，在野外使用时间更长，直流水泵优选潜水式直流泵，在进行取水时能够更加方便没入到取水装置中，在运行和停车作业时或闲时都可以利用光伏发电，满足农田漫灌，微喷灌、大棚微喷雾灌溉，作业完成后运回家中，不使用时可利用储存的电能为家用照明和电器供电，节约家庭用电成本，增加光能源收益，也可作为野外应急电源供电。本系统非常适用于目前自然农田灌溉，只要有机耕道，随处可去作业。特别适合目前应用广泛的农业大棚的节水微喷雾灌溉作业，而且，不需要专门修建蓄水池，只利用附近沟渠，水塘便可取水灌溉，作业完成后可将灌溉设备移动带回家，不需要将灌溉设备固定安装在野外大棚内，提高了灌溉设备的防盗安全性，延长了灌溉设备的使用寿命。连接器通过电缆一端接在控制柜上的充电器的负载端，一端通过快速连接插头与直流潜水泵实现快速连接。将扬水管道安放在需要的位置，并与直流潜水泵出水口连接好。取水装置放在低位水池或放置的河流中的适当位置，再将潜水式直流泵放在取水装置内，启动控制柜上的开关，进行抽水。为了防止水源中的砂石或者杂物堵塞进水口，设计了过滤器进行过滤，在灌溉过程中，由于电力或者水源浓度等，造成系统中水流速不够，因此设计了增压器来保证压力，使得灌溉的效率得到保证，该系统结构简单，实现移动式灌溉，根据水源位置或者需水位置进行移动，大大提高了便利性，而且利用太阳能和风能发电实现电能补充，提高灌溉时间，并且能够保证灌溉压力，使得灌溉的效率高，降低家庭使用成本和充电时间，大大提高野外工作持续时间，解决了现有提灌过程中，都是安装在固定位置进行滴灌，由于水位变化，或者需水位置不同而无法进行有效灌溉，并且其结构复杂，使用成本高，不利于家庭使用的问题。

系统采用直流低压，安全性高，系统通过电动三轮车进行装置的架设和运输，运输方便。作业地点无局限，在水窖、深井、江河、湖泊、池塘、水库等均可实现提水，适应性强，整套移动式多能源提灌系统在不使用的情况下，可当运输工具使用，结构合理，系统采用太阳能发电作为能源供给，通过控制箱实现多能源互补和储能，利用现场所具备的清洁能源，无污染，具有安全可靠、无噪声、无污染、故障率低和使用与维护简便等优点，特别是在地形多样的山区和距离居住地较远的农村农业生产等地方有着非常独特的作用。该系统可有效的利用太阳能，实现发电和农、林、牧场灌溉，特别是在干旱缺水的地区，可缓解枯水季节和干旱对人们生产生活带来的不良影响。

所述风力发电机包括内部中空且两端开口的外筒，外筒由筒体一10和筒体二12构成，筒体一10的外壁与电动三轮车的顶面固定，筒体一10和筒体二12均呈喇叭状结构，且筒体一10中开口较小的一端的尺寸与筒体二12中开口较小的一端的尺寸相同并且该两端相互连接为整体结构，在筒体一10的内腔中设置有支架4，支架4与筒体一10的内壁固定，支架4中设置有定子8，定子8中设置有转子9，支架4上安装有内部中空且一端开口的导风筒13，导风筒13的外形呈圆锥体形状，并且其开口端为圆锥体端面较小的一端且朝向筒体二12，定子8和转子9均设置在导风筒13的内腔中，导风筒13、转子9和定子8均设置在筒体一10内部，导风筒13上设置有导风帽2，导风帽2设置在导风筒13远离开口端的端面上，且导风帽2弯曲为弧形，导风帽2完全覆盖导风筒13远离开口端的端面，转子9中设置有转轴6，转轴6穿过转子9和导风筒13，且转轴6从导风筒13的开口端穿过，转轴6的中心线和导风筒13的中心线平行，转轴6的外壁上套合有轴承一3和轴承二11，轴承一3与导风筒13的内壁固定，轴承二11与筒体二12的内壁固定，转子9设置在轴承一3和轴承二11之间，转轴6的外壁上套合有涡轮叶片7，涡轮叶片7设置在轴承二11和转子9之间，涡轮叶片7设置在筒体二12内部，筒体一10的内壁上设置有若干片导流槽板1，导流槽板1朝向筒体一10中心线的一端与筒体一10的内壁面平行，导风筒13、转子9和定子8均设置在导流槽板1形成的区域中心处；所述筒体二12的外壁上安装有导向翼5，且导向翼5在径向上完全覆盖筒体二12的外壁后再与筒体一10的外壁连接。平常风力发电都是大型发电机组，将其安装在自然风力较大处来进行发电，而在交通工具移动时，尤其是电动三轮车行驶运动产生风力和自然界风力，这种能源平常都是浪费的，没有将其利用起来，而本方案将电动三轮车行驶运动产生风力和自然界风力为动力，推动涡轮叶片旋转带动转子运转发电。本方案将筒体一10和筒体二12形成的外筒结构为锥形漏斗状，挤压后散开，提高风速和风压，达到增加动力的目的。两个端面尺寸相同的筒体连接为整体结构，使得外筒的内腔更加容易将风速和风压进行控制和增加，对于叶片的冲击力度更大，叶片转动效率更高，叶片是与风接触的部件，涡轮叶片7是现有的结构，涡轮叶片7增大了增加受风面。在筒体内壁加导流槽板1作为导流片，形成旋风，增加旋向切力，提高风机转速和旋转动力，达到提高发电量的能力，导向翼5、转子9和定子8均是现有结构，能够在市场上直接购买得到，转子9和定子8的功率均为300W至600W，导向翼5也称为调向器，调向器的功能是使发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。一般风力发电机几乎全部是利用导向翼5来控制风轮的迎风方向的。导向翼5的材料通常采用镀锌薄钢板。支架4采用三叉支架，导风帽2是用来阻挡风进入到转子9和定子8中，避免由于在交通工具高速移动过程中产生的风力或者自然界产生的风力，其内部含有灰尘或者液体等进入到转子9和定子8之间，造成设备受到损坏，同时也是对风力进行导向，利用导风帽2的弧形结构，使得风力对导风帽2表面冲击小，将风力沿着弧面引导离开，配合导风筒13，圆锥体形状的导风筒13使得风力能够平稳地从其表面过渡，减少风力对其冲击，保证了风向与风速，从而使得涡轮叶片7处接受到的风力的流向更加集中，冲击更加强烈。轴承是用于支撑转轴6的转动，使得转轴6在转动过程中更加顺畅，能够使得涡轮叶片7在风力作用下转动时带动转轴6转动更加方便，减少部件之间的摩擦，减少能源消耗。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，其特征在于：包括电动三轮车，所述电动三轮车中设置有蓄电池、太阳能电池板和控制柜，且太阳能电池板安装在电动三轮车的顶面上，蓄电池和太阳能电池板均与控制柜连接，太阳能电池板与蓄电池连接，在电动三轮车上安装有风力发电机，且风力发电机安装在电动三轮车的顶面上，风机发电机同时与蓄电池和控制柜连接，电动三轮车中设置有直流水泵，直流水泵上连接有连接器，连接器同时与直流水泵和控制柜连接，所述直流水泵上连接有扬水管，扬水管远离直流水泵的一端连接有喷雾器，直流水泵连接有增压器和过滤器，且增压器与蓄电池连接，所述扬水管上连接有肥料罐，且肥料罐与扬水管之间设置有控制开关，控制开关同时与肥料罐和扬水管连通。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，其特征在于：所述风力发电机包括内部中空且两端开口的外筒，外筒由筒体一（10）和筒体二（12）构成，筒体一（10）的外壁与电动三轮车的顶面固定，筒体一（10）和筒体二（12）均呈喇叭状结构，且筒体一（10）中开口较小的一端的尺寸与筒体二（12）中开口较小的一端的尺寸相同并且该两端相互连接为整体结构，在筒体一（10）的内腔中设置有支架（4），支架（4）与筒体一（10）的内壁固定，支架（4）中设置有定子（8），定子（8）中设置有转子（9），支架（4）上安装有内部中空且一端开口的导风筒（13），导风筒（13）的外形呈圆锥体形状，并且其开口端为圆锥体端面较小的一端且朝向筒体二（12），定子（8）和转子（9）均设置在导风筒（13）的内腔中，导风筒（13）、转子（9）和定子（8）均设置在筒体一（10）内部，导风筒（13）上设置有导风帽（2），导风帽（2）设置在导风筒（13）远离开口端的端面上，且导风帽（2）弯曲为弧形，导风帽（2）完全覆盖导风筒（13）远离开口端的端面，转子（9）中设置有转轴（6），转轴（6）穿过转子（9）和导风筒（13），且转轴（6）从导风筒（13）的开口端穿过，转轴（6）的中心线和导风筒（13）的中心线平行，转轴（6）的外壁上套合有轴承一（3）和轴承二（11），轴承一（3）与导风筒（13）的内壁固定，轴承二（11）与筒体二（12）的内壁固定，转子（9）设置在轴承一（3）和轴承二（11）之间，转轴（6）的外壁上套合有涡轮叶片（7），涡轮叶片（7）设置在轴承二（11）和转子（9）之间，涡轮叶片（7）设置在筒体二（12）内部，筒体一（10）的内壁上设置有若干片导流槽板（1），导流槽板（1）朝向筒体一（10）中心线的一端与筒体一（10）的内壁面平行，导风筒（13）、转子（9）和定子（8）均设置在导流槽板（1）形成的区域中心处；所述筒体二（12）的外壁上安装有导向翼（5），且导向翼（5）在径向上完全覆盖筒体二（12）的外壁后再与筒体一（10）的外壁连接。

3.根据权利要求1所述的一种能够实现风光储存互补功能的一体化移动抽水系统，其特征在于：所述过滤器为沙石过滤器，且沙石过滤器完全覆盖直流水泵的进水口。