CN110439749A - 一种液压风能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种液压风能发电装置,所述风能发电装置设有控制模块和以高压工质储能的储能器;风能发电装置的风机叶片经变速箱驱动两个以上的储能泵;当工质为油时,所述储能泵为液压泵,所述液压泵被驱动时把油箱中的油泵入储能器形成高压油以储能;所述液压泵分为大排量液压泵和小排量液压泵;各液压泵处均接有可使液压泵与风机叶片断开连接的离合器;所述控制模块按当前风速大小,通过离合器控制风机叶片驱动的液压泵数量和液压泵排量,从而扩大风能发电装置的风机的风速切入切出范围;本发明可以扩大风力发电装置的风速切出切入范围,并且便于安装且电力输出稳定。

Description

一种液压风能发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,尤其是一种液压风能发电装置。
背景技术
风能发电装置的通常切出风速是25m/s,一般切入风速3m/s左右,因此在风力发电场所处经常会看到有风但风机却停着,因为风速很大为了保护风机需停机,造成很大的能源浪费。
现在大型的风机高度可达几百米,发电机重时可达上百吨,安装非常不方便。
发明内容
本发明提出一种液压风能发电装置,可以扩大风力发电装置的风速切出切入范围,并且便于安装且电力输出稳定。
本发明采用以下技术方案。
一种液压风能发电装置,所述风能发电装置设有控制模块和以高压工质储能的储能器;风能发电装置的风机叶片(1)经变速箱(2)驱动两个以上的储能泵(17);当工质为油时,所述储能泵为液压泵,所述液压泵被驱动时把油箱(20)中的油泵入储能器(14)形成高压油以储能;所述液压泵分为大排量液压泵(6)和小排量液压泵(3);各液压泵处均接有可使液压泵与风机叶片断开连接的离合器(4);所述控制模块按当前风速大小,通过离合器控制风机叶片驱动的液压泵数量和液压泵排量,从而扩大风能发电装置的风机的风速切入切出范围。
所述风机的外罩处设有测风机构(5)用于测量当前风速。
当工质为空气时,所述储能泵为空气压缩机;所述空气压缩机为空气泵或真空抽气泵,空气压缩机把空气压入储能器内形成压缩气体以储能。
当风速为超常大飓风等级且工质为油时,控制模块使变速器按最大增速方式驱动全部液压泵;当风速为最小微风等级时,控制模块使变速器以最低增速驱动单个小排量液压泵工作。
所述测风机构包括用于测量风向的风向标;所述风能发电装置还设有风向追踪器(7);所述控制模块通过风向追踪器驱动风机转动,使风机朝向风吹方向;
所述风向追踪器设于风能发电装置的塔架(10)顶端;所述储能器设于塔架的塔筒内并与风向追踪器的转向马达相连,所述储能器可输出高压工质驱动转向马达。
当需使风机跟踪风向时,所述风向追踪器通过风向标获取当前风向并以角度器计算出所需转动角度,以转向马达(9)驱动风机的U型架底座(8)旋转以使风机转动至所需角度后,以刹车机构(13)对U型架底座进行刹车使之停止转动;所述风向追踪器内置旋转接口(12)以容置风机与塔筒之间的工质回路(11);
当工质为空气时,所述转向液压马达替换为转向气体马达。
所述风能发电装置的发电马达和发电机均设于塔架的塔筒内;
所述风机叶片驱动的储能泵的工质输出端连储能器的工质输入端,所述储能器的工质输出端接入发电马达(16)的工质输入端;
所述发电马达通过调速器连接发电机(18);所述发电马达为液压马达或空气马达;
所述塔筒内设有多个储能器,所述多个储能器在工作时,按其作业类型分为储能作业储能器和发电作业储能器,所述储能作业储能器与储能泵连接进行储能,所述发电作业储能器向发电马达输出高压液体或空气能以驱动马达转动,所述发电马达通过调速器(19)驱动发电机发电以对外输出电力。
所述储能器的功能可在储能作业储能器和发电作业储能器之间切换;当储能器作为发电作业储能器使用时,该储能器停止储能以使储能器的能量输出稳定。
当工质为油时,所述储能器包括竖向设置的液压缸(24)及液压缸上部的活塞(21);活塞顶面处设有重力块(22);当储能器储能时,泵入液压缸的油推动活塞上升,当储能器用于发电时,活塞受重力块压力作用向下移动,把液压缸内的高压油压出储能器并送至发电马达;
当工质为空气时,所述储能器包括设于塔筒内的压缩气罐(23),当储能器储能时,泵入压缩气罐内的空气以高压气体形式存储并蓄能,当储能器用于发电时,压缩气罐内的高压气体输出至发电马达。
当工质为油时,所述油箱和储能器均设于风能发电装置的塔架(10)下部;
所述油箱的出油口连有单向阀;单向阀的出口与液压泵的进油端相连;液压泵的出油端与储能器进油口相通;所述单向阀位置低于储能器进油口;所述油箱与液压泵之间的输入油路和输出油路形成由液压泵控制油液流动的虹吸式油路结构。
本发明通过风机叶片、变速箱与多个储能泵的配合,扩大了风力发电装置的风速切出切入范围,从而提升了发电装置的风力利用效率。
本发明中,风机叶片仅用于储能,风力发电装置是以多个储能装置交替进行储能和发电,从而避免了因风力不稳定造成的发电装置输出电力不稳定现象,提高了风能发电装置向外输出电力的质量和与外界电网的并网能力。
本发明中,油箱与液压泵之间的输入油路和输出油路形成由液压泵控制油液流动的虹吸式油路结构;该结构可以大大减轻液压泵向高处泵油的功率消耗。
本发明中,由于风机叶片不直接驱动发电机,所以发电机可以放于塔架底部,从而大大提升了风力发电装置的安装施工便利性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明:
附图1是本发明的示意图(工质为油时);
附图2是本发明的另一示意图(工质为空气时);
附图3是本发明的风向追踪器的示意图;
附图4是本发明的虹吸式油路结构的示意图;
附图5是本发明的储能器在工质为油时的工作示意图;
附图6是本发明的多个储能器分别作为储能作业储能器和发电作业储能器时的配合示意图;
图中:1-风机叶片;2-变速箱;3-小排量液压泵;4-离合器;5-测风机构;6-大排量液压泵;7-风向追踪器;8-U型架底座;9-转向马达;10-塔架;11-工质回路;12-旋转接口;13-刹车机构;14-储能器;15-液压缸;16-发电马达;17-储能泵;18-发电机;19-调速器;20-油箱;21-活塞;22-重力块;23-压缩气罐。
具体实施方式
如图1所示,一种液压风能发电装置,所述风能发电装置设有控制模块和以高压工质储能的储能器;风能发电装置的风机叶片1经变速箱2驱动两个以上的储能泵17;当工质为油时,所述储能泵为液压泵,所述液压泵被驱动时把油箱20中的油泵入储能器14形成高压油以储能;所述液压泵分为大排量液压泵6和小排量液压泵3;各液压泵处均接有可使液压泵与风机叶片断开连接的离合器4;所述控制模块按当前风速大小,通过离合器控制风机叶片驱动的液压泵数量和液压泵排量,从而扩大风能发电装置的风机的风速切入切出范围。
所述风机的外罩处设有测风机构5用于测量当前风速。
当工质为空气时,所述储能泵为空气压缩机;所述空气压缩机为空气泵或真空抽气泵,空气压缩机把空气压入储能器内形成压缩气体以储能。
当风速为超常大飓风等级且工质为油时,控制模块使变速器按最大增速方式驱动全部液压泵;当风速为最小微风等级时,控制模块使变速器以最低增速驱动单个小排量液压泵工作。
所述测风机构包括用于测量风向的风向标;所述风能发电装置还设有风向追踪器7;所述控制模块通过风向追踪器驱动风机转动,使风机朝向风吹方向;
所述风向追踪器设于风能发电装置的塔架10顶端;所述储能器设于塔架的塔筒内并与风向追踪器的转向马达相连,所述储能器可输出高压工质驱动转向马达。
当需使风机跟踪风向时,所述风向追踪器通过风向标获取当前风向并以角度器计算出所需转动角度,以转向马达9驱动风机的U型架底座8旋转以使风机转动至所需角度后,以刹车机构13对U型架底座进行刹车使之停止转动;所述风向追踪器内置旋转接口12以容置风机与塔筒之间的工质回路11;
当工质为空气时,所述转向液压马达替换为转向气体马达。
所述风能发电装置的发电马达和发电机均设于塔架的塔筒内;
所述风机叶片驱动的储能泵的工质输出端连储能器的工质输入端,所述储能器的工质输出端接入发电马达16的工质输入端;
所述发电马达通过调速器连接发电机18;所述发电马达为液压马达或空气马达;
所述塔筒内设有多个储能器,所述多个储能器在工作时,按其作业类型分为储能作业储能器和发电作业储能器,所述储能作业储能器与储能泵连接进行储能,所述发电作业储能器向发电马达输出高压液体或空气能以驱动马达转动,所述发电马达通过调速器19驱动发电机发电以对外输出电力。
所述储能器的功能可在储能作业储能器和发电作业储能器之间切换;当储能器作为发电作业储能器使用时,该储能器停止储能以使储能器的能量输出稳定。
当工质为油时,所述储能器包括竖向设置的液压缸15及液压缸上部的活塞21;活塞顶面处设有重力块22;当储能器储能时,泵入液压缸的油推动活塞上升,当储能器用于发电时,活塞受重力块压力作用向下移动,把液压缸内的高压油压出储能器并送至发电马达;
当工质为空气时,所述储能器包括设于塔筒内的压缩气罐23,当储能器储能时,泵入压缩气罐内的空气以高压气体形式存储并蓄能,当储能器用于发电时,压缩气罐内的高压气体输出至发电马达。
当工质为油时,所述油箱和储能器均设于风能发电装置的塔架10下部;
所述油箱的出油口连有单向阀;单向阀的出口与液压泵的进油端相连;液压泵的出油端与储能器进油口相通;所述单向阀位置低于储能器进油口;所述油箱与液压泵之间的输入油路和输出油路形成由液压泵控制油液流动的虹吸式油路结构。
本发明通过风机叶片、变速箱与多个储能泵的配合,扩大了风力发电装置的风速切出切入范围,从而提升了发电装置的风力利用效率。
本例中的风机叶片为可变桨的风机叶片。

Claims (10)

1.一种液压风能发电装置,其特征在于:所述风能发电装置设有控制模块和以高压工质储能的储能器;风能发电装置的风机叶片(1)经变速箱(2)驱动两个以上的储能泵(17);当工质为油时,所述储能泵为液压泵,所述液压泵被驱动时把油箱(20)中的油泵入储能器(14)形成高压油以储能;所述液压泵分为大排量液压泵(6)和小排量液压泵(3);各液压泵处均接有可使液压泵与风机叶片断开连接的离合器(4);所述控制模块按当前风速大小,通过离合器控制风机叶片驱动的液压泵数量和液压泵排量,从而扩大风能发电装置的风机的风速切入切出范围。
2.根据权利要求1所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:所述风机的外罩处设有测风机构(5)用于测量当前风速。
3.根据权利要求1所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:当工质为空气时,所述储能泵为空气压缩机;所述空气压缩机为空气泵或真空抽气泵,空气压缩机把空气压入储能器内形成压缩气体以储能。
4.根据权利要求3所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:当风速为超常大飓风等级且工质为油时,控制模块使变速器按最大增速方式驱动全部液压泵;当风速为最小微风等级时,控制模块使变速器以最低增速驱动单个小排量液压泵工作。
5.根据权利要求2所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:所述测风机构包括用于测量风向的风向标;所述风能发电装置还设有风向追踪器(7);所述控制模块通过风向追踪器驱动风机转动,使风机朝向风吹方向;
所述风向追踪器设于风能发电装置的塔架(10)顶端;所述储能器设于塔架的塔筒内并与风向追踪器的转向马达相连,所述储能器可输出高压工质驱动转向马达。
6.根据权利要求5所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:当需使风机跟踪风向时,所述风向追踪器通过风向标获取当前风向并以角度器计算出所需转动角度,以转向马达(9)驱动风机的U型架底座(8)旋转以使风机转动至所需角度后,以刹车机构(13)对U型架底座进行刹车使之停止转动;所述风向追踪器内置旋转接口(12)以容置风机与塔筒之间的工质回路(11);
当工质为空气时,所述转向液压马达替换为转向气体马达。
7.根据权利要求1所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:所述风能发电装置的发电马达和发电机均设于塔架的塔筒内;
所述风机叶片驱动的储能泵的工质输出端连储能器的工质输入端,所述储能器的工质输出端接入发电马达(16)的工质输入端;
所述发电马达通过调速器连接发电机(18);所述发电马达为液压马达或空气马达;
所述塔筒内设有多个储能器,所述多个储能器在工作时,按其作业类型分为储能作业储能器和发电作业储能器,所述储能作业储能器与储能泵连接进行储能,所述发电作业储能器向发电马达输出高压液体或空气能以驱动马达转动,所述发电马达通过调速器(19)驱动发电机发电以对外输出电力。
8.根据权利要求7所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:所述储能器的功能可在储能作业储能器和发电作业储能器之间切换;当储能器作为发电作业储能器使用时,该储能器停止储能以使储能器的能量输出稳定。
9.根据权利要求7所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:当工质为油时,所述储能器包括竖向设置的液压缸及液压缸上部的活塞;活塞顶面处设有重力块;当储能器储能时,泵入液压缸的油推动活塞上升,当储能器用于发电时,活塞受重力块压力作用向下移动,把液压缸内的高压油压出储能器并送至发电马达;
当工质为空气时,所述储能器包括设于塔筒内的压缩气罐,当储能器储能时,泵入压缩气罐内的空气以高压气体形式存储并蓄能,当储能器用于发电时,压缩气罐内的高压气体输出至发电马达。
10.根据权利要求1所述的一种液压风能发电装置,其特征在于:当工质为油时,所述油箱和储能器均设于风能发电装置的塔架(10)下部;
所述油箱的出油口连有单向阀;单向阀的出口与液压泵的进油端相连;液压泵的出油端与储能器进油口相通;所述单向阀位置低于储能器进油口;所述油箱与液压泵之间的输入油路和输出油路形成由液压泵控制油液流动的虹吸式油路结构。
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