CN106440360A - 一种风力发电的原油储存罐加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电的原油储存罐加热系统，包括：风力发电系统、电加热管、热介质储存罐、温度传感器、温控仪、高压循环泵和电磁阀；电加热管和高压循环泵由风力发电系统供电，设置在热介质储存罐内，加热介质储存罐与原油储存罐外地加热层之间安装高压循环泵，温度传感器将检测到的温度信号传递给温控仪，温控仪控制循环泵的启动或关闭,该风力发电的原油储存罐加热系统节能环保、用电成本低、供电可靠性高。

Description

一种风力发电的原油储存罐加热系统

技术领域

本发明设置一种风力发电的原油储存罐加热系统。

背景技术

一般现有的原油储存罐的加热系统皆为使用市电交流电为其输入的电源，但是市电多为火力发电产生的电能，存在污染严重、用电成本较高等问题。鉴于上述问题提出一种通过风力发电机为原油储存罐的加热系统供电的方案。

然而，风电是不稳定的能源，风速较大或风速较低时，发电装置均不能为电加热管提供稳定的工作电压。原油储存罐的加热系统为重要负荷，当其突然断电时，容易发生事故，针对上述风电装置受自然风速影响，导致供电不稳定问题，本申请提出的一种风力发电的原油储存罐加热系统节能环保、用电成本低、供电可靠性高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以降低电加热管用电成本，节能环保、具有较高用电可靠性的原油储存罐的加热系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种风力发电的原油储存罐加热系统，包括：风力发电系统、电加热管、热介质储存罐、温度传感器、温控仪、高压循环泵和电磁阀；电加热管和高压循环泵由风力发电系统供电，设置在热介质储存罐内，加热介质储存罐与原油储存罐外地加热层之间安装高压循环泵，温度传感器将检测到的温度信号传递给温控仪，温控仪控制循环泵的启动或关闭。

加热介质储存罐底部设置有一条导管，导管一端与加热介质储存罐连接，另一端与高压循环泵连接，高压循环泵另一端与原油储存罐的加热层之间设置有另一导管，该另一导管一端与高压循环泵连接，另一端与原油储存罐的加热层相连。

电磁阀与高压循环泵相连，当温控仪通过温度传感器检测到热介质储存罐中热介质的温度低于第一温度阈值时，开启电磁阀，启动高压循环泵；当温控仪通过温度传感器检测到热介质储存罐中热介质的温度高于第二温度阈值时，关闭电磁阀和高压循环泵。

风力发电系统包括风力发电机、控制器、整流装置、逆变装置、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、电容、功率变换单元和逆变器；控制器通过风速检测装置检测风速，由控制器根据风机的转速将风力发电机的运行状态设置为三种运行模式，并根据运行模式控制第一开关和第二开关的开断或闭合；整流装置将风力发电机第二定子产生的交流电变换为直流电给电容充电；逆变装置将电容输出的直流电变换为交流电给第二定子供电；功率变换单元将第一定子输出的交流电压转化为原油储存罐加热系统的电加热管额定工作电压。

风力发电机包括风叶、轴、转子、第一定子、第二定子和风速检测装置，其特征在于：第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸；转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径；风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

风力发电机共有三种运行方式，当风速检测装置检测到转子的转速超过电机额定转速时，风力发电机切换为第一种运行方式工作，此时，第二定子和转子组成发电机为电容充电，同时，第一定子和转子组成发电机为原油储存罐的加热系统供电；当风速检测装置检测到转子的转速低于电机额定转速时，风力发电机切换为第二种运行方式工作，此时，第二定子由电容供电和转子组成电动机，带动转子旋转，提升转子的转速，同时，第一定子和转子组成发电机为原油储存罐的加热系统供电；当风速检测装置检测到转子的转速接近电机额定转速时，风力发电机切换为第三种运行方式工作，此时，仅由第一定子和转子组成发电机为原油储存罐加热系统的电加热管供电。

风力发电机转子包括两对永磁体，第一定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。

当风力发电机故障时，控制器控制第四开关闭合，由电容通过逆变器为原油储存罐的加热系统电加热管供电。

风力发电机转子包括两对永磁体，第一定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。风力发电机转子包括三对永磁体，第一定子上包含六个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含六个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。

第一开关和第二开关均采用三极开关，采用连锁控制方式，当第一开关闭合时，第二开关断开，当第二开关闭合时，第一开关断开，保证转子和第二定子仅工作在一种状态，或作为电动机运行状态，或作发电机运行状态。

实施本发明具有以下有益效果，当风力较大，风力发电机过发电时，通过风力发电机的第二定子绕组将多余的电能存储下来，提高了风能利用率，同时，利用第二定子由于发电运行产生的制动转矩，抑制风力发电机的转速避免了飞车事故的发生，当风力较小，风力发电机运行在欠发电时，第二定子和转子构成电动机，利用第二定子绕组产生的旋转磁势带动发电机转子运行，提高风机转速，避免风力发电机产生的电能不稳定。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的系统图；

图2为本发明风力发电机结构的俯视图；

图3为风力发电的原油储存罐加热系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的第一实施例：图1中一种为原油储存罐加热系统供电的风力发电系统，它

包括风叶31，轴32、转子33、第一定子34、第二定子35、控制器36、风速检测装置37、整流装置38、逆变装置39、第一开关40、第二开关41、第三开关42、第四开关45、电容43、功率变换单元44和逆变器46。

风叶由自然风驱动带动转轴同步旋转、转轴带转子旋转产生旋转电磁场切割第一定子和第二定子产生感应电动势。当风速检测装置检测到转子的转速超过电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第一开关闭合，第二定子上绕组与电容构成闭合回路，感应的电动势转化为感应电流向电容供电。同时，第二电子绕组上产生的旋转磁势抑制转子的转动，降低转子的转速，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向电加热管提供电能。当风速检测装置检测到转子的转速低于电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第二开关闭合，第一开关断开，第二定子上绕组与电容构成闭合回路，电容通过逆变装置产生旋转电磁场，该电磁场旋转方向与电机转子的旋转方向相同，产生电磁转矩带动电机转子旋转，提升转子的转速，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向电加热管提供电能。当风速检测装置检测到转子的转速接近于电机额定转速时，控制器根据该检测信号，发出控制指令使第一开关和第二开关断开，此时，仅有第一定子和转子工作，第一定子和转子组成发电机通过功率变换单元向电加热管提供电能。当风力发电机发生故障时，第四开关闭合，由电容通过逆变器为电加热管供电。

第一开关和第二开关均采用三极开关，采用连锁控制方式，当第一开关闭合时，第二开关断开，当第二开关闭合时，第一开关断开，保证转子和第二定子仅工作在一种状态，或作为电动机运行状态，或作发电机运行状态。第一开关和第二开关均与控制器相连，根据控制器的指令断开或闭合，第一开关的U相第一端与第二定子绕组的U相输出端相连，第一开关的V相第一端与第二定子绕组的V相输出端相连，第一开关的W相第一端与第二定子绕组的W相输出端相连，第一开关的U相第二端、V相第二端和W相第二端分别与整流装置对应相的输入端相连，第二开关的U相第一端与第二定子绕组的U相输出端相连，第二开关的V相第一端与第二定子绕组的V相输出端相连，第二开关的W相第一端与第二定子绕组的W相输出端相连，第二开关的U相第二端、V相第二端和W相第二端分别与逆变装置对应相的输入端相连。第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸。转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径。风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

图2为本发明风力发电机结构的俯视图，其中第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸。转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径。风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

图3为一种风力发电的原油储存罐加热系统，包括：风力发电系统、电加热管、热介质储存罐、温度传感器、温控仪、高压循环泵和电磁阀；电加热管和高压循环泵由风力发电系统供电，设置在热介质储存罐内，加热介质储存罐与原油储存罐外地加热层之间安装高压循环泵，温度传感器将检测到的温度信号传递给温控仪，温控仪控制循环泵的启动或关闭。

Claims (8)

1.一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于，包括：风力发电系统、电加热管、热介质储存罐、温度传感器、温控仪、高压循环泵和电磁阀；电加热管和高压循环泵由风力发电系统供电，设置在热介质储存罐内，加热介质储存罐与原油储存罐外的所述加热层之间安装高压循环泵，温度传感器将检测到的温度信号传递给温控仪，温控仪控制循环泵的启动或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：加热介质储存罐底部设置有一条导管，导管一端与加热介质储存罐连接，另一端与高压循环泵连接，高压循环泵另一端与原油储存罐的加热层之间设置有另一导管，该另一导管一端与高压循环泵连接，另一端与原油储存罐的加热层相连。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：电磁阀与高压循环泵相连，当温控仪通过温度传感器检测到热介质储存罐中热介质的温度低于第一温度阈值时，开启电磁阀，启动高压循环泵；当温控仪通过温度传感器检测到热介质储存罐中热介质的温度高于第二温度阈值时，关闭电磁阀和高压循环泵。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：风力发电系统包括风力发电机、控制器、整流装置、逆变装置、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、电容、功率变换单元和逆变器；控制器通过风速检测装置检测风速，由控制器根据风机的转速将风力发电机的运行状态设置为三种运行模式，并根据运行模式控制第一开关和第二开关的开断或闭合；整流装置将风力发电机第二定子产生的交流电变换为直流电给电容充电；逆变装置将电容输出的直流电变换为交流电给第二定子供电；功率变换单元将第一定子输出的交流电压转化为原油储存罐加热系统的电加热管额定工作电压。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：风力发电机包括风叶、轴、转子、第一定子、第二定子和风速检测装置，其特征在于：第一定子、转子、第二定子呈筒状，且第一定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，转子上设置有多个永磁体，永磁体分别向第一定子外侧及第二定子内侧延伸，第二定子上设置有多个凸出部，各凸出部沿周向呈对称分布且凸出部上设有定子绕组，第二定子凸出部向转子外侧延伸；转子直径大于第一定子直径，小于第二定子直径；风叶带动风力发电机转轴转动，带动转子转动产生旋转电动势。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：所述风力发电机共有三种运行方式，当风速检测装置检测到转子的转速超过电机额定转速时，风力发电机切换为第一种运行方式工作，此时，第二定子和转子组成发电机为电容充电，同时，第一定子和转子组成发电机为原油储存罐的加热系统供电；当风速检测装置检测到转子的转速低于电机额定转速时，风力发电机切换为第二种运行方式工作，此时，第二定子由电容供电和转子组成电动机，带动转子旋转，提升转子的转速，同时，第一定子和转子组成发电机为原油储存罐的加热系统供电；当风速检测装置检测到转子的转速接近电机额定转速时，风力发电机切换为第三种运行方式工作，此时，仅由第一定子和转子组成发电机为原油储存罐加热系统的电加热管供电。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：所述风力发电机转子包括两对永磁体，第一定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第一定子上的凸出部上，第二定子上包含四个对称设置的定子绕组，每个定子绕组缠绕在第二定子上的凸出部上。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电的原油储存罐加热系统，其特征在于：当风力发电机故障时，控制器控制第四开关闭合，由电容通过逆变器为原油储存罐的加热系统电加热管供电。