CN105863988B - 一种低峰电储能泵水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低峰电储能泵水系统，双高速轴自动转换装置包括控制器、限位开关、传感器、高速轴联轴器和水泵高速轴联轴器，电机输出轴通过高速轴联轴器与水泵体连接轴连接，水泵体连接轴通过水泵高速轴联轴器与水泵体的转轴连接，水泵体连接轴通过减速装置与低速轴的一端传动连接，低速轴的另一端与钢丝辊桶连接，钢丝辊桶上盘绕有钢丝绳，重物块在钢丝绳的牵动下上下移动。本发明的储能泵水系统将晚上的低峰电用重力势能的方式储存下来，待低峰电过后，将重力势能再转化成机械能使水泵体旋转作功，达到节能减排的目的，保证了电机和水泵体的正常运行并且节能效果显著，使储能泵每年可为国家节省5000万亿度电的能源，大大减少了能源消耗。
Description
技术领域
本发明属于节能、储能、给水、排水技术领域，具体涉及一种低峰电储能泵水系统。
背景技术
随着我国国民经济的发展，电网峰谷差在逐渐增大，电网负荷率明显下降，这极大地影响了发电成本和电网的安全运行。为了鼓励用户移峰填谷，电力部门已经会同地方制定了峰谷电价政策，将高峰电价与低谷电价拉开，鼓励用户使用低谷电。目前国家的用电峰值为6小时的夜间低峰电，用电价约是正常电价的1/3-1/5，而发电厂白天与晚上的用电量不同，晚上明显减少，但机组只能低速运行而不能停止运行，所以晚上的电大部分都浪费掉，约占总发电量的30％。
由于峰谷电价政策的实施，为储能泵水系统的应用提供了广阔的发展前景。储能泵水系统具有节能、环保的优点，且其工作性能稳定，它是采用夜间的存储低峰电能驱动泵体。中国泵和风机的用电量约占全国工业总电量的50％左右，耗电量巨大，国内很多大项目运行成本高的原因就是水泵占的电费居高不下，导致整体运行成本加大或无法运行。其中2014年工业用电为4.07万亿度。综上所述储能泵每年可为国家节省5000万亿度电的能源，因此，如何研发一种低峰电储能泵水系统，具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的水泵占的电费居高不下，导致整体运行成本加大或无法运行的问题，本发明的目的在于提供一种低峰电储能泵水系统，综合水泵及低峰电的特性通过机械储能与能量转化将低峰电有效转化，节省国家能源。
本发明采取的技术方案为：
一种低峰电储能泵水系统，包括设置在地面以下的低势能架，以及设置在地面以上的进电配电箱、电机、高速比减速箱、水泵体、钢丝辊桶和双高速轴自动转换装置，所述双高速轴自动转换装置包括控制器、限位开关、传感器、高速轴联轴器和水泵高速轴联轴器，所述电机输出轴通过高速轴联轴器与水泵体连接轴连接，水泵体连接轴通过水泵高速轴联轴器与水泵体的转轴连接，水泵体连接轴通过减速装置与低速轴的一端传动连接，减速装置设置在高速比减速箱内，低速轴的另一端与钢丝辊桶连接，钢丝辊桶上盘绕有钢丝绳，钢丝绳的端部连接重物块，重物块在钢丝绳的牵动下上下移动；
所述限位开关和传感器设置在钢丝辊桶的下方，传感器与控制器连接，控制器与高速轴联轴器和水泵高速轴联轴器连接。
进一步的，所述减速装置采用齿轮减速装置，包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，其中小齿轮固定在水泵体连接轴上，大齿轮固定在低速轴上。
进一步的，所述低势能架的侧壁设置有重物滑道；重物块在钢丝绳的牵动下沿重物滑道上下移动。
进一步的，所述电机设置为变频电机，电机固定安装在电机底座上，水泵体固定安装在泵体底座上。
进一步的，所述进电配电箱通过导线分别和电机、高速比减速箱连接。
进一步的，所述水泵体的进水口与水泵进水管连接，水泵体的出水口与水泵出水管连接，其中水泵进水管连通水源。
进一步的，所述钢丝辊桶设置在低势能架的端口正上方。
进一步的，所述重物块为钢铁或水泥。
进一步的，所述低势能架设置为具有低势能差的井、沟或支架。
进一步的，所述控制器为PLC，设置在进电配电箱内。
本发明的有益效果为：
本发明公开的低峰电储能泵水系统，属于节能、储能、给水、排水技术领域，储能泵水系统将晚上的低峰电用重力势能的方式储存下来，待低峰电过后，将重力势能再转化成机械能使水泵体旋转作功。本系统利用电能、势能、机械能的相互转换作功将晚上低峰电储存后作功，达到节能减排的目的。
本发明的系统包含地面以下和地面以上两部分，地上部分的设备体积小、结构紧凑，地面以下的低势能空间，位于地面以下，充分利用了空间，可以充分将夜间的低谷电能转换为重物块的势能储存下来，待低峰电过后，再通过势能转换为水泵体的机械能，具有电力负荷移峰填谷和节能环保的优点，克服了现有的储热水箱较大，热量不能有效储存的限制，提高了系统的能源利用效率，降低了水泵的耗电量，节约了水泵在低峰电时占用的高额电费，降低了整体运行成本，保证了水泵实时运行的稳定性。
本发明的钢丝辊桶上盘绕有钢丝绳，钢丝绳的端部连接重物块，重物块通过盘绕在钢丝辊上的钢丝绳旋转实现了上下移动，结构简单新颖，成本低，可控性强，具有高效节能、持久耐用的特点，高速比减速箱通过水泵高速轴联轴器和水泵体连接，高速比减速箱通过低速轴和钢丝辊桶连接，高速轴和低速轴的协同作用，保证了重物块和水泵体的工作可靠性，保证了电机和水泵体的正常运行并且节能效果显著，充分利用了低峰电能，使储能泵每年可为国家节省5000万亿度电的能源，大大减少了能源消耗。
附图说明
图1为本发明中重力势能泵水系统的结构示意图；
其中，1、进电配电箱；2、地面；3、电机；4、高速轴联轴器；5、水泵高速轴联轴器；6、高速比减速箱；7、低速轴；8、钢丝辊桶；9、水泵体；10、水泵进水管；11a、电机底座；11b、泵体底座；12、水泵出水管；13、钢丝绳；14、水源；15、重物滑道；16、重物块；17、低势能架；18、减速箱双高速轴自动转换系统。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
如图1所示，一种低峰电储能泵水系统，包括设置在地面2以下的低势能架17，以及设置在地面2以上的进电配电箱1、电机3、高速比减速箱6、水泵体9、钢丝辊桶8和双高速轴自动转换装置，所述双高速轴自动转换装置包括控制器、限位开关、传感器、高速轴联轴器4和水泵高速轴联轴器5，所述电机输出轴通过高速轴联轴器4与水泵体连接轴连接，水泵体连接轴通过水泵高速轴联轴器5与水泵体的转轴连接，水泵体连接轴通过减速装置与低速轴7的一端传动连接，减速装置设置在高速比减速箱6内，低速轴7的另一端与钢丝辊桶8连接，钢丝辊桶8上盘绕有钢丝绳13，钢丝绳13的端部连接重物块16，重物块在钢丝绳的牵动下上下移动；
所述限位开关和传感器设置在钢丝辊桶8的下方，传感器与控制器连接，控制器与高速轴联轴器4和水泵高速轴联轴器5连接。
进一步的，所述减速装置采用齿轮减速装置，包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，其中小齿轮固定在水泵体连接轴上，大齿轮固定在低速轴7上。
进一步的，所述低势能架17的侧壁设置有重物滑道15；重物块16在钢丝绳13的牵动下沿重物滑道15上下移动。
进一步的，所述电机3设置为变频电机，电机固定安装在电机底座11a上，水泵体固定安装在泵体底座11b上。
进一步的，所述进电配电箱1通过导线分别和电机3、高速比减速箱6连接。
进一步的，所述水泵体9的进水口与水泵进水管10连接，水泵体的出水口与水泵出水管12连接，其中水泵进水管10连通水源14。
进一步的，所述钢丝辊桶8设置在低势能架17的端口正上方。
进一步的，所述重物块16为钢铁或水泥。
进一步的，所述低势能架17设置为具有低势能差的井、沟或支架。
进一步的，所述控制器为PLC，设置在进电配电箱1内。
减速箱双高速轴自动转换系统18的工作原理如下：
当储能完毕时重物块16与限位开关接触，限位开关发出的电信号通过传感器输入PLC控制器，PLC控制器向高速轴联轴器4发出信号，使电机输出轴和水泵体连接轴断开，水泵连接轴停止旋转，重物块16停止上行。当低峰电过后，PLC控制器定时设置输出信号，将重物块16自动释放下行，重物块16下降过程中会带动钢丝辊桶和低速轴7转动，低速轴7通过齿轮减速装置带动水泵体连接轴和水泵体的转轴转动，从而实现了水泵体持续提水的动作。
通过传感器检测重物块16的位移位置，并通过限位开关控制重物块16的移动和停止，通过PLC控制器控制高速轴联轴器4的动作，实现了电机输出轴和水泵体连接轴之间的连接和断开。当电机输出轴与水泵体连接轴之间连接时，电机输出轴通过水泵体连接轴直接带动水泵体动作，同时带动低速轴7旋转，将重物块16提升，储存重力势能；当电机输出轴和水泵体连接轴之间断开时，重物块16下降，其重力势能转换为动能，使低速轴转动，并带动水泵体连接轴转动，从而使水泵体动作。
本发明的工作原理如下：
利用晚上的低峰电用电机将电能转化成重力势能：电机旋转过程中，通过高速轴联轴器，使电机输出轴带动水泵体连接轴和水泵体的转轴转动，实现水泵体的提水动作；同时，水泵体连接轴的转动通过齿轮减速装置传递给低速轴7，低速轴7转动，带动钢丝辊桶8转动，从而将重物块16(钢铁或水泥)用钢丝绳13与重物滑道15从低势能架17(具有井、沟、支架等或其它方式的势能差)慢慢提升至顶端，从而使重物块16具备重力势能。
当低峰电过后，双高速轴自动转换系统装置的PLC控制器控制高速度轴联轴器5，使电机输出轴和水泵体连接轴断开，重物块16(钢铁或水泥)慢慢回落，其重力势能转换为钢丝辊桶8的动能，使钢丝辊筒8转动，并带动低速轴7旋转，低速轴7通过其与水泵体连接轴之间的齿轮减速装置带动水泵连接轴转动，从而带动水泵运行，用低峰电储存的重物势能进行作功，以达到低峰储能运行水泵的过程。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，包括设置在地面(2)以下的低势能架(17)，以及设置在地面(2)以上的进电配电箱(1)、电机(3)、高速比减速箱(6)、水泵体(9)、钢丝辊桶(8)和双高速轴自动转换装置，所述双高速轴自动转换装置包括控制器、限位开关、传感器、高速轴联轴器(4)和水泵高速轴联轴器(5)，所述电机输出轴通过高速轴联轴器(4)与水泵体连接轴连接，水泵体连接轴通过水泵高速轴联轴器(5)与水泵体的转轴连接，水泵体连接轴通过减速装置与低速轴(7)的一端传动连接，减速装置设置在高速比减速箱(6)内，低速轴(7)的另一端与钢丝辊桶(8)连接，钢丝辊桶(8)上盘绕有钢丝绳(13)，钢丝绳(13)的端部连接重物块(16)，重物块在钢丝绳的牵动下上下移动；
所述限位开关和传感器设置在钢丝辊桶(8)的下方，传感器与控制器连接，控制器与高速轴联轴器(4)和水泵高速轴联轴器(5)连接。
2.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述减速装置采用齿轮减速装置，包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，其中小齿轮固定在水泵体连接轴上，大齿轮固定在低速轴(7)上。
3.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述低势能架(17)的侧壁设置有重物滑道(15)；重物块(16)在钢丝绳(13)的牵动下沿重物滑道(15)上下移动。
4.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述电机(3)设置为变频电机，电机固定安装在电机底座(11a)上，水泵体固定安装在泵体底座(11b)上。
5.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述进电配电箱(1)通过导线分别和电机(3)、高速比减速箱(6)连接。
6.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述水泵体(9)的进水口与水泵进水管(10)连接，水泵体的出水口与水泵出水管(12)连接，其中水泵进水管(10)连通水源(14)。
7.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述钢丝辊桶(8)设置在低势能架(17)的端口正上方。
8.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述重物块(16)为钢铁或水泥。
9.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述低势能架(17)设置为具有低势能差的井、沟或支架。
10.根据权利要求1所述一种低峰电储能泵水系统，其特征在于，所述控制器为PLC，设置在进电配电箱(1)内。
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