CN110541851A - 一种节能机械液压蓄能的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能机械液压蓄能的设备及方法，包括蓄能部分、油阀系统、配重水箱系统、滑轮部分，蓄能部分是蓄能器，用于储存经油阀系统吞吐出的高压工作液压油，油阀系统是与蓄能部分组成油液循环管路系统，用于传递液压油在本蓄能的设备中流通运行，配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，配重部分包括蓄水箱、牵引钢丝绳和配重装置，配重装置、蓄水箱通过牵引钢丝绳和滑轮部分组成本蓄能设备的运动系统。本发明主要利用自身水资源的势能转化为可方便使用的液压势能，既减少能量转换环节，也减少电机对电能的消耗，控制简单，减少成本投入，维护方便，运行成本低，势能等级不同均可方便切换，可建立气系统、油系统的能源站。

Description

一种节能机械液压蓄能的设备及方法

技术领域

本发明涉及液压控制装置及液压控制蓄能方法，具体是指一种节能机械液压蓄能的设备及方法。

背景技术

目前，水电站、水利设施机电设备利用液压设备比较普遍，常规的液压系统蓄能均为利用电机和油泵进行蓄能，油泵运行消耗电能是必须的，而且运行维护成本高特点。目前，在保障系统黑启动方案中储备液压能量，传统设备储存能量有限；如储能设备备用能量出现不足或者意外流失时，要求紧急投运系统，传统设备解决启动系统的局限性更加的突出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供一种节能机械液压蓄能的设备及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种节能机械液压蓄能的设备及方法，包括蓄能部分、油阀系统、配重水箱系统、滑轮部分，其特征在于：所述的蓄能部分是蓄能器，用于储存经油阀系统吞吐出的高压工作液压油，所述的油阀系统是与蓄能部分组成油液循环管路系统，用于传递液压油在本蓄能的设备中流通运行，所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱、牵引钢丝绳和配重装置，配重装置、蓄水箱通过牵引钢丝绳和滑轮部分组成本蓄能设备的运动系统。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明主要利用自身水资源的势能转化为可方便使用的液压势能，既减少能量转换环节，也减少电机对电能的消耗。控制简单，减少成本投入，维护方便，运行成本低，势能等级不同均可方便切换，可建立气系统、油系统的能源站。符合国家节能减排政策。最突出优点：为打造智慧电站、智慧水利设施提供黑启动的最关键能源点之一就是液压系统储存的液压能量。有了液压能量水电机组调速系统就可启动，水利设施液压闸门就可开启、关闭。目前，水电站和水利设备液压储能基本是静态储能(液压罐)，储存能量有限。能量储存不足或者意外流失时，传统方法是利用配备手动泵进行储能。存在建压慢，消耗体力大等弊端。此时，如要求快速响应应急保障是急需解决的重要问题。此方法的提出，为解决此问题填补了空白。

作为改进，所述的油阀系统包括油箱、吸油滤网a、油缸溢流阀、吸油滤网b、定量柱塞泵、联轴器、钟罩、电机、高压过滤器、单向阀、高压球阀、放油球阀、高压仪表球阀、压力表、压力开关、压力变送器、供油球阀a、回油球阀、供油球阀b、供油单向阀、回油单向阀、油缸基础、油缸，其中高压过滤器、单向阀、高压球阀、放油球阀、高压仪表球阀、压力表、压力开关、压力变送器、供油球阀a是依次排列安装在油液循环管路上，所述的油液循环管路是呈十字形，交叉管路布置且有四个出入口端，所述的蓄能器设于油液循环管路靠近放油球阀的一端，所述的供油球阀a一侧设有进油口，所述的油液循环管路靠近高压过滤器的一端，设有溢流阀、吸油滤网b、定量柱塞泵、联轴器、钟罩、电机，且都设于油箱内，其中电机与定量柱塞泵相连，用于控制油液进入循环管路系统的速度及体积，所述的油液循环管路靠近供油单向阀的一端，连接油缸的进油口。

作为改进，所述的定量柱塞泵的一侧设有联轴器、钟罩，联轴器连接溢流阀。

作为改进，所述的吸油滤网a与回油球阀、回油单向阀、油缸基础之间设有管路连接，且管路设于油箱、油缸之间，管路中液压油流向是由油箱指向油缸。

作为改进，所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱、牵引钢丝绳和配重装置，水球阀管路部分是指手动放水球阀、电动放水阀、排水槽、液位传感器、蓄水箱运动导轨、手动供水球阀、电动供水球阀，其水球阀管路部分依次排列安装在水球阀管路上，所述的手动供水球阀一侧设有进水口，水球阀管路部分靠近电动放水阀的一端设有排水槽。

作为改进，所述的水球阀管路部分与蓄水箱连接，构成配重部分中可变化重量的一端。

作为改进，所述的手动供水球阀、电动供水球阀是并联连接，是自动(正常运行时)与手动(黑启动时)控制方式的一种选择性扩展。

作为改进，所述的滑轮部分包括定向滑轮组a、定向滑轮组b，所述的牵引钢丝绳穿过定向滑轮组a、定向滑轮组b。

附图说明

图1是一种节能机械液压蓄能的设备及方法的结构示意图。

如图所示：1、油箱，2、吸油滤网a，3、溢流阀，4、吸油滤网b，5、定量柱塞泵，6、联轴器，7、钟罩，8、电机，9、高压过滤器，10、单向阀，11、高压球阀，12、放油球阀，13、蓄能器，14、高压仪表球阀，15、压力表，16、压力开关，17、压力变送器，18、供油球阀a，19、回油球阀，20、供油球阀b，21、供油单向阀，22、回油单向阀，23、油缸基础，24、油缸，25、手动放水球阀，26、电动放水阀，27、排水槽，28、蓄水箱，29、液位传感器，30、蓄水箱运动导轨，31、手动供水球阀，32、电动供水球阀，33、牵引钢丝绳，34、定向滑轮组a，35、定向滑轮组b，36、配重装置，37、安全防护网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种节能机械液压蓄能的设备及方法，包括蓄能部分、油阀系统、配重水箱系统、滑轮部分，其特征在于：所述的蓄能部分是蓄能器13，用于储存经油阀系统吞吐出的高压工作液压油，所述的油阀系统是与蓄能部分组成油液循环管路系统，用于传递液压油在本蓄能的设备中流通运行，所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱28、牵引钢丝绳33和配重装置36，配重装置36、蓄水箱28通过牵引钢丝绳33和滑轮部分组成本蓄能设备的运动系统

所述的油阀系统包括油箱1、吸油滤网a2、溢流阀3、吸油滤网b4、定量柱塞泵5、联轴器6、钟罩7、电机8、高压过滤器9、单向阀10、高压球阀11、放油球阀12、高压仪表球阀14、压力表15、压力开关16、压力变送器17、供油球阀a18、回油球阀19、供油球阀b20、供油单向阀21、回油单向阀22、油缸基础23、油缸24，其中高压过滤器9、单向阀10、高压球阀11、放油球阀12、高压仪表球阀14、压力表15、压力开关16、压力变送器17、供油球阀a18是依次排列安装在油液循环管路上，所述的油液循环管路是呈十字形，交叉管路布置且有四个出入口端，所述的蓄能器13设于油液循环管路靠近放油球阀12的一端，所述的供油球阀a18一侧设有进油口，所述的油液循环管路靠近高压过滤器9的一端，设有溢流阀3、吸油滤网b4、定量柱塞泵5、联轴器6、钟罩7、电机8，其中电机8与定量柱塞泵5相连，用于控制油液进入循环管路系统的速度及体积，所述的油液循环管路靠近供油单向阀21的一端，连接油缸24的进油口。

所述的定量柱塞泵5的一侧设有联轴器6、钟罩7，联轴器6连接溢流阀3。

所述的吸油滤网a2与回油球阀19、回油单向阀22、油缸基础23之间设有管路连接，且管路设于油箱1、油缸24之间，管路中液压油流向是由油箱1指向油缸24。

所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱28、牵引钢丝绳33和配重装置36，水球阀管路部分是指手动放水球阀25、电动放水阀26、排水槽27、液位传感器29(可翻板式)、蓄水箱运动导轨30、手动供水球阀31、电动供水球阀32，其水球阀管路部分依次排列安装在水球阀管路上，所述的手动供水球阀31一侧设有进水口，水球阀管路部分靠近电动放水阀26的一端设有排水槽27。

所述的水球阀管路部分与蓄水箱28连接，构成配重部分中可变化重量的一端。

所述的手动供水球阀31、电动供水球阀32是并联连接，电动供水球阀是并联连接，是自动(正常运行时)与手动(黑启动时)控制方式的一种选择性扩展。

所述的滑轮部分包括定向滑轮组a34、定向滑轮组b35，所述的牵引钢丝绳33穿过定向滑轮组a34、定向滑轮组b35

本发明的工作原理：1、根据重力公式原理P＝F/S；F＝G；

公式：密度(ρ)＝质量(m)/体积(v)

得m＝ρ_水v；G＝ρ_水gv G＝ρgS_{蓄水箱底面积}*h_{蓄水箱蓄水高度}

P＝F/S_{油缸界面积}＝ρ_水gS_{蓄水箱底面积}*h_{蓄水箱蓄水高度}/S_{油缸界面积}。

根据上述公式原理计算出蓄能器需要的压力等级以及建压时间。用液位传感器29(可翻板式)进行标定止水位。

2、建压第一步：由配重装置36通过滑轮机构，蓄水箱运动导轨30的引导下提升蓄水箱28，蓄水箱28带动油缸24把油箱1内的液压油经过回油球阀19、回油单向阀22吸入油缸24无杆腔A内；

3、建压第二步：具有势能的水源自流的方式通过手动供水球阀31或电动供水球阀32进入蓄水箱28内；根据上述计算，当水位高度达到止水位时，关闭手动供水球阀31或电动供水球阀32，此时，蓄能器13压力小于油缸24无杆腔A内压力时，油缸24无杆腔A内的液压油在重力的作用下，经过供油单向阀21、供油球阀b20、高压球阀11、进入蓄能器13，到此完成建压单边流程。

4、第一建压流程回复原点：在油缸24无杆腔A内的油被压入蓄能器13完毕后，建压单边流程完毕。打开手动放水球阀25或电动放水阀26，蓄水箱28内的水在自流的情况下被放入排水槽27内。蓄水箱28逐步在配重装置36重力的情况下到达上升定点，并把油箱1内的液压油经过回油球阀19、回油单向阀22再次被吸入油缸24无杆腔A内。完成第一次蓄能器13第一次充油和第二次建压原点。

5、在上述第4项状态下，重复上述第1项、第2项、第3项步骤进行往返动作。来完成对蓄能器13进行建压，可维持蓄能器13内压力在指定范围内。

6、如果利用PLC自动测控箱把15-17、29、电动放水阀26、电动供水球阀32联控起来，可使蓄能器13自动维持到一个压力范围内。从而达到势能转液压动能的全自动(非手动)控制系统，是系统正常运行状态下的一种节能方式。

本发明应领域非常广泛，可应用于具有水源优势的高耗能厂矿工业，也可以应用于偏僻区域液压使能设施。最突出的为水电站、水库坝区闸门液压控制单元，因为他具有水源优势。就中国而言，中国是水利资源利用广泛的国家，水利水电技术成熟、先进，水电也是一种清洁能源，国家倡导的行业。该发明即可应用于新建厂矿建设，也可对老厂矿进行升级改造。

目前国家倡导节能减排等政策，均是要求对供给侧方面进行技术升级和优化。达到生产有安全，应急有保障的高品质工业体系。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。譬如：利用浮力与重力的差异进行驱动油缸上下往复运动等。

Claims (8)

1.一种节能机械液压蓄能的设备及方法，包括蓄能部分、油阀系统、配重水箱系统、滑轮部分，其特征在于：所述的蓄能部分是蓄能器(13)，用于储存经油阀系统吞吐出的高压工作液压油，所述的油阀系统是与蓄能部分组成油液循环管路系统，用于传递液压油在本蓄能的设备中流通运行，所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱(28)、牵引钢丝绳(33)和配重装置(36)，配重装置(36)、蓄水箱(28)通过牵引钢丝绳(33)和滑轮部分组成本蓄能设备的运动系统。

2.根据权利要求1所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的油阀系统包括油箱(1)、吸油滤网a(2)、溢流阀(3)、吸油滤网b(4)、定量柱塞泵(5)、联轴器(6)、钟罩(7)、电机(8)、高压过滤器(9)、单向阀(10)、高压球阀(11)、放油球阀(12)、高压仪表球阀(14)、压力表(15)、压力开关(16)、压力变送器(17)、供油球阀a(18)、回油球阀(19)、供油球阀b(20)、供油单向阀(21)、回油单向阀(22)、油缸基础(23)、油缸(24)，其中高压过滤器(9)、单向阀(10)、高压球阀(11)、放油球阀(12)、高压仪表球阀(14)、压力表(15)、压力开关(16)、压力变送器(17)、供油球阀a(18)是依次排列安装在油液循环管路上，所述的油液循环管路是呈十字形，交叉管路布置且有四个出入口端，所述的蓄能器(13)设于油液循环管路靠近放油球阀(12)的一端，所述的供油球阀a(18)一侧设有进油口，所述的油液循环管路靠近高压过滤器(9)的一端，设有溢流阀(3)、吸油滤网b(4)、定量柱塞泵(5)、联轴器(6)、钟罩(7)、电机(8)，其中电机(8)与定量柱塞泵(5)相连，用于控制油液进入循环管路系统的速度及体积，所述的油液循环管路靠近供油单向阀(21)的一端，连接油缸(24)的出油口。

3.根据权利要求2所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的定量柱塞泵(5)的一侧设有联轴器(6)、钟罩(7)，联轴器(6)连接溢流阀(3)，吸油滤网(a(2)、b(4))用于过滤液压油中的杂质。

4.根据权利要求2所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的吸油滤网a(2)与回油球阀(19)、回油单向阀(22)、油缸基础(23)之间设有管路连接，且管路设于油箱(1)、油缸(24)之间，管路中液压油流向是由油箱(1)指向油缸(24)。

5.根据权利要求1所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的配重水箱系统中分为配重部分和水球阀管路部分，所述的配重部分包括蓄水箱(28)、牵引钢丝绳(33)和配重装置(36)，水球阀管路部分是指手动放水球阀(25)、电动放水阀(26)、排水槽(27)、液位传感器(29)、蓄水箱运动导轨(30)、手动供水球阀(31)、电动供水球阀(32)，其水球阀管路部分依次排列安装在水球阀管路上，所述的手动供水球阀(31)一侧设有进水口，水球阀管路部分靠近电动放水阀(26)的一端设有排水槽(27)。

6.根据权利要求5所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的水球阀管路部分与蓄水箱(28)连接，构成配重部分中可变化重量的一端。

7.根据权利要求5所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的手动供水球阀(31)、电动供水球阀(32)是并联连接，是自动(正常运行时)与手动(黑启动时)控制方式的一种选择性扩展。

8.根据权利要求1所述的一种节能机械液压蓄能的设备及方法，其特征在于：所述的滑轮部分包括定向滑轮组a(34)、定向滑轮组b(35)，所述的牵引钢丝绳(33)穿过定向滑轮组a(34)、定向滑轮组b(35) 。