CN110701000B - 一种油田注水风能利用工艺系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一油田注水风能利用工艺系统，包括风力驱动叶片、动力传动轴、增速单元、启动电机、柱塞泵、缓冲器、止回阀及相应管线；增速单元包括主动输入端和从动输出端，主动输入端通过动力传动轴与风力驱动叶片传动连接，从动力输出端与柱塞泵的动力输入端传动连接；柱塞泵的动力输出端采用两端外伸方式，其中一端作为主动力端与增速单元的从动力输出端连接，另一端作为辅助动力端与启动电机连接。柱塞泵入口与低压管线连接、出口与高压管线连接，高压管线上依次连接有缓冲器和止回阀；缓冲器上设有回流管线与柱塞泵入口的低压管线并接。本发明创新实现风能直接转换成机械能减少能量转换中的损耗，提高系统转换效率，实现低成本、无能耗、无污染、平稳、可靠的输出绿色电力或高效动力输出。
Description
技术领域
本发明属于风力利用设备领域，具体涉及一种全新的高效、无能耗、无污染的油田风能注水新工艺系统。
背景技术
现在风能利用主要是风力发电技术。即风力推动叶桨转动，叶桨转动带动增速器转动从而发电机转子转动，从而使发电机发电，在经过升压、逆变后并入电网，完成电力供应。传统风力发电技术单位发电量的投资高，投资回报率低，发电效率低，需要先并入电网才可实现平稳电力供应，受电网影响大。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型油田注水风能利用工艺系统，其能够降低风利用的投资，提高风能利用的投资回报率，提高风能转化效率和利用率。
本发明的技术方案如下：
一种新型油田注水风能利用工艺系统，包括风力驱动叶片、动力传动轴、增速单元、启动电机、柱塞泵、缓冲器、止回阀及相应管线；
所述增速单元包括主动输入端和从动输出端，所述主动输入端通过动力传动轴与风力驱动叶片传动连接，所述从动输出端与柱塞泵的动力输入端传动连接；
所述柱塞泵的动力输入端采用两端外伸方式，其中一端作为主动力端与增速单元的从动输出端连接，另一端作为辅助动力端与启动电机连接。
所述柱塞泵入口与低压管线连接、出口与高压管线连接，所述高压管线上依次连接有缓冲器和止回阀；所述缓冲器上设有回流管线与柱塞泵入口的低压管线并接。
进一步的，所述缓冲器包括外壳以及其内安装的弹性波纹胆，所述弹性波纹胆的进口端与高压管线连接，且进口端设有旁通与所述回流管线连接。
进一步的，所述外壳为框架结构，其包括间隔布置的法兰端盖和限位端盖，二者之间通过周向间隔布置的多根拉杆连接为一体。
进一步的，所述增速单元为齿轮增速箱，其包括壳体以及其内安装的传动齿轮组，所述传动齿轮组包括主动轴及其上安装的主动齿轮、从动轴及其上安装的从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮啮合配合。
进一步的，所述缓冲器和止回阀之间设有高压旋转接头，其中高压旋转接头的旋转端通过管道与缓冲器连接、固定端通过管道与止回阀连接。
进一步的，所述系统还包括用于控制叶片角度的变桨系统和用于控制叶片方向变化的偏航系统。
进一步的，所述增速单元的主动力输入轴为中空结构，其内通过轴承安装变浆系统的变桨芯轴，所述变桨芯轴与变桨电机连接。
进一步的，所述启动电机为永磁电机或者变频电机。
进一步的，所述回流管线为回流毛细管，其上连接有毛细管流量调节阀。
应用时，在启动过程中，当风力较小（约2.5米/秒）时，不足以带动风力推动叶片及动力传动轴转动，控制系统开启启动电机，两者共同带动柱塞泵曲轴（动力输入端）转动，曲轴带动柱塞往复运动，柱塞泵内产生高压污水，先经柱塞泵辅助启动缓冲器，再汇入高压注水管道。随风力增大转速升高，动力传动轴产生的扭矩及提供功率足以保证柱塞泵正常工作时，启动电机停止输出功率，此后，风力成为唯一的动力来驱动柱塞泵工作。当风力增强到一定级别时柱塞泵达到额定工况工作，此时风力再增强，变桨系统工作，使系统保持在额定工况（转速）下运行，动力传动轴转速超出变桨系统控制范围时，刹车系统工作，风机停止转动，柱塞泵停止工作，停止向高压注水管线供水。风向变化时，偏航系统工作，使风轮面向来风，获得最佳风能驱动叶片转动，在机头转动过程中，柱塞泵污水进出管道，通过低压软管及高压旋转接头工作，来保持管线畅通。
特别的：本发明对柱塞泵的驱动不限于增速箱，也可以用皮带或链条替代增速箱。
本发明的有益效果在于：创新实现风能直接转换成机械能一种方式，即风能直接转变为机械能，减少能量转换中的损耗，提高系统转换效率，实现低成本、无能耗、无污染、平稳、可靠的输出绿色电力或高效动力输出。
附图说明
图1是本发明的系统工艺流程图；
图2是增速箱装配图；
图3是图2中主动轴的A向示意图；
图4是柱塞泵曲轴装配图；
图5是柱塞泵辅助启动缓冲器的结构示意图；
图6是图5中的A向示意图；
图7是图5中的B向示意图；
图1中：1、风力驱动叶片（及轮毂），2、动力传动轴，3、增速箱，4、柱塞泵，5、启动电机，6、缓冲器，7、止回阀，8、供水泵，9、回流管线；
图2中：31、壳体，32、从动轴，33、从动齿轮，34、主动轴，35、主动齿轮，36、从动轴轴承，37、主动轴轴承，38、端盖；
图4中：41、泵体，42辅助动力端，43、主动力端，43；
图5中：61、法兰端盖，62、拉杆，63、拉杆螺帽，64、限位端盖，65、高强度弹性波纹胆，66、回流毛细管，67、毛细管回流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本本发明做进一步说明。
实施例1
如图1-7所示，一种新型油田注水风能利用工艺系统包括风力驱动叶片（及轮毂）1、动力传动轴2、增速箱3、柱塞泵4、启动电机5、缓冲器6、止回阀7和供水泵8，具体说明如下：
增速箱3选择齿轮增速箱，其包括壳体31、从动轴32、从动齿轮33、主动轴34、主动齿轮35、从动轴轴承36、主动轴轴承37。风机动力传动轴通过联轴器带动主动轴34及主动齿轮35转动，主动齿轮35带动从动齿轮33及从动轴32转动。风力驱动叶片（及轮毂）1通过动力传动轴2及联轴器与增速箱3的主动轴34连接；
柱塞泵4的动力输入端（可以选择曲轴）采用两端外伸方式，其中一端作为主动力端43与增速箱3的从动轴32通过联轴器连接，另一端作为辅助动力端42通过联轴器与启动电机5连接。柱塞泵4入口与低压管线连接、出口与高压管线连接，低压管线上连接有供水泵8，高压管线上依次连接有缓冲器6和止回阀7；缓冲器6通过管道与高压旋转接头的旋转端连接，高压旋转接头12固定端通过管道与止回阀7连接。
用于柱塞泵辅助启动的缓冲器6包括法兰端盖61、拉杆62、拉杆螺帽63、限位端盖64、高强度弹性波纹胆65、回流毛细管66、毛细管回流量调节阀67。高强度弹性波纹胆65胆口焊接于法兰端盖61，限位端盖64通过拉杆62连接法兰端盖61，拉杆螺帽63固定限位端盖64，回流毛细管66一端连接高强度弹性波纹胆65，另一端连接于柱塞泵4入口管道。柱塞泵4启动时，开始出口压力较低，易于启动，启动后柱塞泵4排出污水进入缓冲器6，随着压力提高，高强度弹性波纹胆65被拉伸膨胀，此时柱塞泵4以正常运转，出口压力达到系统工作压力时止回阀7开启，污水汇入高压注水管道。柱塞泵4停运时，止回阀7关闭，柱塞泵4出口及止回阀7之间的高压污水在高强度弹性波纹胆65弹力作用下，沿回流毛细管66流出，直到高强度弹性波纹胆65恢复到自然状况。毛细管回流量调节阀67用于回流量的大小。
在启动过程中，当风力较小（约2.5米/秒）时，风力不足以带动风力驱动叶片（及轮毂）1及动力传动轴2转动，控制系统开启启动电机5，两者共同带动柱塞泵4的曲轴转动，曲轴带动柱塞往复运动，柱塞泵4内产生高压污水，排入缓冲器6，经缓冲高压污水相对平稳地汇入高压注水管道。随风力增大转速升高，动力传动轴2产生的扭矩及提供功率足以保证柱塞泵4正常工作时，启动电机5停止输出功率，此后，风力成为唯一的动力来驱动柱塞泵4工作。
实施例2
一种新型油田注水风能利用工艺系统，在实施例1的基础上，系统还包括用于控制叶片角度的变桨系统、用于控制叶片方向变化的偏航系统以及用于控制叶片转动的刹车系统。增速箱3的主动轴34为中空结构（如图3所示），其内通过轴承安装变浆系统的变桨芯轴，变桨芯轴与变桨电机连接。
当风力增强到一定级别时柱塞泵4达到额定工况工作，此时风力再增强，变桨系统工作，使系统保持在额定工况（转速）下运行，动力传动轴2转速超出变桨系统10控制范围时，刹车系统工作，风机停止转动，柱塞泵4停止工作，停止向高压注水管线供水。风向变化时，偏航系统工作，使风轮面向来风，获得最佳风能驱动叶片转动，在机头转动过程中，柱塞泵4污水进出管道，通过低压软管、高压旋转接头工作，来保持管线畅通。
本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述系统包括风力驱动叶片、动力传动轴、增速单元、启动电机、柱塞泵、缓冲器、止回阀及相应管线；
所述增速单元包括主动输入端和从动输出端，所述主动输入端通过动力传动轴与风力驱动叶片传动连接，所述从动输出端与柱塞泵的动力输入端传动连接；
所述柱塞泵的动力输入端采用两端外伸方式，其中一端作为主动力端与增速单元的从动输出端连接，另一端作为辅助动力端与启动电机连接；
所述柱塞泵入口与低压管线连接、出口与高压管线连接，所述高压管线上依次连接有缓冲器和止回阀；所述缓冲器上设有回流管线与柱塞泵入口的低压管线并接；
所述缓冲器包括外壳以及其内安装的弹性波纹胆，所述弹性波纹胆的进口端与高压管线连接，且进口端设有旁通与所述回流管线连接；
所述外壳为框架结构，其包括间隔布置的法兰端盖和限位端盖，二者之间通过周向间隔布置的多根拉杆连接为一体；
所述系统还包括用于控制叶片角度的变桨系统和用于控制叶片方向变化的偏航系统。
2.根据权利要求1所述的油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述增速单元为齿轮增速箱，其包括壳体以及其内安装的传动齿轮组，所述传动齿轮组包括主动轴及其上安装的主动齿轮、从动轴及其上安装的从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮啮合配合。
3.根据权利要求1所述的油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述缓冲器和止回阀之间设有高压旋转接头，其中高压旋转接头的旋转端通过管道与缓冲器连接、固定端通过管道与止回阀连接。
4.根据权利要求3所述的油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述增速单元的主动力输入轴为中空结构，其内通过轴承安装变浆系统的变桨芯轴，所述变桨芯轴与变桨电机连接。
5.根据权利要求1所述的油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述启动电机为永磁电机或者变频电机。
6.根据权利要求1所述的油田注水风能利用工艺系统，其特征在于：
所述回流管线为回流毛细管，其上连接有毛细管流量调节阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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