CN114458538A - 一种自动润滑的海上风力发电系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动润滑的海上风力发电系统及工作方法，该海上风力发电系统包括风电机主体，风电机主体包括风电机壳体和发电机主轴，发电机主轴通过轴承与风电机壳体转动连接，风电机壳体在轴承处开设轴承腔，风电机壳体内安装有对轴承腔内轴承润滑的润滑组件，润滑组件包括加油器壳体，发电系统还包括通过风电机主体的富余电能压缩空气的空压机，空压机通过管道与加油器壳体连接且通过压缩空气驱动对轴承腔注油。该海上风力发电系统可在空压机每个工作周期内利用空压机产生的高压空气对发电机主轴的轴承自动添加一次润滑油，以保障发电机主轴的轴承润滑环境良好，有效延长发电机主轴的轴承使用寿命且节省了人力和物力。

Description

一种自动润滑的海上风力发电系统及工作方法
技术领域
本发明属于海上风力发电技术领域，具体涉及一种自动润滑的海上风力发电系统及工作方法。
背景技术
由于风能具有一定的随机性，因此风电的稳定性较差，风力发电设施发电的功率由风速大小决定，而不能根据电网负荷需求进行随意的调节。
带海底压缩空气储能的海上风力发电系统提供了一种配合的调峰方案，其中空气空压机组利用风力发电设施富余的电能驱动空气空压机压缩空气，并将压缩的空气充入海底储气室，当电网负荷增大而海上风力发电机组负荷不能满足电网需求时，膨胀机组利用海底储存的高压空气发电，以提高向电网提供的电力负荷，其中，风力发电设施的轴承需要人工定期上润滑油，维护繁琐且耗时耗力。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种自动润滑的海上风力发电系统及工作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自动润滑的海上风力发电系统，包括风电机主体和通过所述风电机主体的富余电能压缩空气的空压机；所述风电机主体包括风电机壳体和发电机主轴，所述发电机主轴通过轴承与所述风电机壳体转动连接，所述风电机壳体在所述轴承处开设轴承腔；所述风电机壳体内安装有对所述轴承腔内轴承润滑的润滑组件，所述润滑组件包括加油器壳体，所述空压机通过管道与所述加油器壳体连接且通过压缩空气驱动所述润滑组件对所述轴承腔注油。海上风力发电系统能对风电机壳体的轴承腔自动添加润滑油。
进一步地，所述加油器壳体内设有左右滑动的活动隔板，所述活动隔板将所述加油器壳体内腔分为左部的注油腔和右部的空气腔，所述注油腔底部通过进油管与处于所述加油器壳体下方的储油罐连通，所述进油管上设有第一单向阀，所述注油腔顶部通过出油管与所述轴承腔连通，所述出油管上设有第二单向阀，所述空气腔内设有与所述活动隔板右侧面连接的复位组件，所述空气腔通过所述管道与所述空压机出气端连通。
进一步地，所述空气腔底部连接泄压管，所述泄压管上设有压力阀。
进一步地，所述复位组件包括多个拉力弹簧，所述拉力弹簧左端固定于所述活动隔板右侧面上，右端固定于所述空气腔右内壁上。
进一步地，所述加油器壳体内部设有与所述活动隔板相适配的滑槽，所述活动隔板端部通过限位滑块与所述滑槽滑动密封连接。
进一步地，所述加油器壳体固定于所述风电机壳体内侧壁上，所述储油罐固定于所述风电机壳体内底壁上。
进一步地，所述空压机出气端通过空气输入管与设置于海底的储气室连通，所述空气输入管上设有第三单向阀，所述海上风力发电系统还包括膨胀机，所述储气室通过空气输出管与所述膨胀机进气端连通，所述空气输出管上设有第四单向阀。
进一步地，所述空压机和膨胀机均固定于支撑台上，所述风电机主体通过支架固定于所述支撑台上方；所述管道上端与所述空气腔连通，下端与所述空气输入管连接。
一种自动润滑的海上风力发电系统的工作方法，包括以下方式：
(1)、所述风电机主体发电负荷超过电网需求时，所述空压机利用所述风电机主体产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过所述管道输送到所述空气腔内，压缩空气推动所述活动隔板向左滑动并挤压所述注油腔内的润滑油，所述润滑油通过所述出油管进入所述轴承腔内；
(2)、所述空压机停止工作后，所述复位组件带动所述活动隔板向右复位，所述储油罐内的润滑油通过所述进油管被吸入所述注油腔内。
进一步地，还包括以下方式：所述风电机主体发电负荷超过电网需求时，所述空压机利用所述风电机主体产生的富余电能压缩空气，且通过空气输入管将压缩空气输送到储气室内储存，所述风电机主体发电负荷不能满足电网需求时，将储气室储存的压缩空气通过空气输出管输入膨胀机中发电。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明中的海上风力发电系统，包括风电机主体，风电机主体包括风电机壳体和发电机主轴，发电机主轴通过轴承与风电机壳体转动连接，风电机壳体在轴承处开设轴承腔，风电机壳体内安装有对轴承腔内轴承润滑的润滑组件，润滑组件包括加油器壳体，发电系统还包括通过风电机主体的富余电能压缩空气的空压机，空压机通过管道与加油器壳体连接且通过压缩空气驱动对轴承腔注油；这样当风电机主体发电负荷超过电网需求时，空压机利用风电机主体产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过管道输送到加油器壳体内，并通过压缩空气驱动对轴承腔注油，因而润滑组件可在空压机每个工作周期内利用空压机产生的高压空气对发电机主轴的轴承自动添加一次润滑油，该润滑组件可保障发电机主轴的轴承润滑环境良好，有效延长发电机主轴的轴承使用寿命且节省了人力和物力，发电机主轴的轴承不需要人工定期上润滑油，维护简便。
本发明中，加油器壳体内设有左右滑动的活动隔板，活动隔板将加油器壳体内腔分为左部的注油腔和右部的空气腔，注油腔底部通过进油管与处于加油器壳体下方的储油罐连通，进油管上设有第一单向阀，注油腔顶部通过出油管与轴承腔连通，出油管上设有第二单向阀，空气腔内设有与活动隔板右侧面连接的复位组件，空气腔通过管道与空压机出气端连通，复位组件包括多个拉力弹簧，拉力弹簧左端固定于活动隔板右侧面上，右端固定于空气腔右内壁上；这样空压机利用风电机主体产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过管道输送到空气腔内，压缩空气推动活动隔板向左滑动且拉力弹簧被拉长，由于第一单向阀只允许润滑油从储油罐流向注油腔内，因此注油腔内的润滑油受到活动隔板的挤压只能经过第二单向阀通过出油管进入轴承腔内，完成对轴承自动添加润滑油的过程，当空压机停止工作后，管道内没有高压空气，拉力弹簧拉动活动隔板向右复位，由于第二单向阀只允许润滑油从注油腔流出，因此储油罐内的润滑油经过第一单向阀通过进油管被吸入注油腔内，完成对注油腔填加润滑油的过程，为下一次给轴承上润滑油做好准备，因此该海上风力发电系统每进行一次压缩空气的过程，润滑组件就会对轴承进行一次上润滑油操作。
本发明中，空压机出气端通过空气输入管与设置于海底的储气室连通，空气输入管上设有第三单向阀，海上风力发电系统还包括膨胀机，储气室通过空气输出管与膨胀机进气端连通，空气输出管上设有第四单向阀；这样当风电机主体发电负荷超过电网需求时，空压机利用风电机主体产生的富余电能压缩空气，且通过空气输入管将压缩空气输送到位于海底的储气室内储存，用于储存多余的电能，风电机主体发电负荷不能满足电网需求时，将储气室储存的压缩空气通过空气输出管输入膨胀机中发电，以提高向电网提供的电力负荷，本发明利用深海海底的高压环境对压缩空气进行储存，避免了常规压缩空气储能需要依赖于天然洞穴等特殊地理环境的限制，并且不需要承压储罐，不存在爆炸危险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大结构示意图；
图3为图2中活动隔板的立体结构示意图；
图4为图2中加油器壳体的立体结构示意图。
图中附图标记说明：1、风电机主体，101、风电机壳体，102、轴承腔，103、发电机主轴，201、空压机，202、空气输入管，203、管道，204、第三单向阀，3、储气室，401、膨胀机，402、空气输出管，403、第四单向阀，5、润滑组件，501、加油器壳体，502、滑槽，503、活动隔板，504、拉力弹簧，505、进油管，506、第一单向阀，507、储油罐，508、出油管，509、第二单向阀，510、泄压管，511、压力阀，512、注油腔，513、空气腔，601、支撑台，602、支架。
具体实施方式
如图1-4所示，一种自动润滑的海上风力发电系统，包括通过支架602固定于支撑台601上方的风电机主体1，风电机主体1包括风电机壳体101和发电机主轴103，发电机主轴103通过轴承与风电机壳体101转动连接，风电机壳体101在轴承处开设轴承腔102，风电机壳体101内安装有对轴承腔102内轴承润滑的润滑组件5，润滑组件5包括加油器壳体501，发电系统还包括通过风电机主体1的富余电能压缩空气的空压机201，空压机201固定于支撑台601上，空压机201通过管道203与加油器壳体501连接且通过压缩空气驱动对轴承腔102注油。
其中，如图2-4所示，加油器壳体501内设有左右滑动的活动隔板503，加油器壳体501内部设有与活动隔板503相适配的滑槽502，活动隔板503顶端和底端均一体设置有限位滑块，两个限位滑块滑动安装于对应的滑槽502内，限位滑块和滑槽502的设置能起到对活动隔板503的限位支撑作用，活动隔板503将加油器壳体501内腔分为左部的注油腔512和右部的空气腔513，注油腔512底部通过进油管505与处于加油器壳体501下方的储油罐507连通，进油管505下端伸入储油罐507内，加油器壳体501固定于风电机壳体101内侧壁上，储油罐507固定于风电机壳体101内底壁上，进油管505上设有第一单向阀506，注油腔512顶部通过出油管508与轴承腔102连通，出油管508上设有第二单向阀509，空气腔513内设有与活动隔板503右侧面连接的复位组件，复位组件包括多个拉力弹簧504，拉力弹簧504的材质选用弹簧钢，拉力弹簧504左端固定于活动隔板503右侧面上，右端固定于空气腔513右内壁上，空气腔513通过管道203与空压机201出气端连通，空气腔513底部连接泄压管510，泄压管510上设有压力阀511，泄压管510用于对空气腔513内的高压空气泄压。这样空压机201利用风电机主体1产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过管道203输送到空气腔513内，压缩空气推动活动隔板503向左滑动且拉力弹簧504被拉长，由于第一单向阀506只允许润滑油从储油罐507流向注油腔512内，因此注油腔512内的润滑油受到活动隔板503的挤压只能经过第二单向阀509通过出油管508进入轴承腔102内，完成对轴承自动添加润滑油的过程，当空压机201停止工作后，管道203内没有高压空气，拉力弹簧504拉动活动隔板503向右复位，由于第二单向阀509只允许润滑油从注油腔512流出，因此储油罐507内的润滑油经过第一单向阀506通过进油管505被吸入注油腔512内，完成对注油腔512填加润滑油的过程，为下一次给轴承上润滑油做好准备。其中第一单向阀506和第二单向阀509的型号选用DXF6-G。
其中，如图1所示，空压机201出气端通过空气输入管202与设置于海底的储气室3连通，空气输入管202上设有第三单向阀204，管道203上端与空气腔513连通，下端与空气输入管202上部连通，海上风力发电系统还包括固定于支撑台601上的膨胀机401，储气室3通过空气输出管402与膨胀机401进气端连通，空气输出管402上设有第四单向阀403。这样当风电机主体1发电负荷超过电网需求时，空压机201利用风电机主体1产生的富余电能压缩空气，且经过第三单向阀204通过空气输入管202将压缩空气输送到位于海底的储气室3内储存，用于储存多余的电能，风电机主体1发电负荷不能满足电网需求时，储气室3将储存的压缩空气释放，由于第三单向阀204只允许压缩空气从空压机201向储气室3输送，第四单向阀403只允许压缩空气从储气室3向膨胀机401输送，这样释放的压缩空气经过第四单向阀403通过空气输出管402输入膨胀机401中发电，以提高向电网提供的电力负荷。其中，第三单向阀204和第四单向阀403的型号相同。
该一种自动润滑的海上风力发电系统的工作方法，包括以下方式：
(1)、风电机主体1发电负荷超过电网需求时，空压机201利用风电机主体1产生的富余电能压缩空气，并通过空气输入管202将压缩空气输送到位于海底的储气室3内储存，风电机主体1发电负荷不能满足电网需求时，储气室3将储存的压缩空气释放，且压缩空气通过空气输出管402输入膨胀机401中发电，以提高向电网提供的电力负荷；
(2)、在空压机201产生压缩空气的同时，部分压缩空气通过管道203被输送到空气腔513内，高压空气推动活动隔板503向左滑动且拉力弹簧504被拉长，注油腔512内的润滑油受到活动隔板503的挤压经过第二单向阀509通过出油管508进入轴承腔102内，完成对轴承自动添加润滑油的过程；
(3)、当空压机201停止工作后，管道203内没有高压空气，拉力弹簧504拉动活动隔板503向右复位，储油罐507内的润滑油经过第一单向阀506通过进油管505被吸入注油腔512内，完成对注油腔512填加润滑油的过程，为下一次给轴承上润滑油做好准备。
本发明中，当风电机主体1发电负荷超过电网需求时，空压机201利用风电机主体1产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过管道203输送到加油器壳体501内，并通过压缩空气驱动对轴承腔102注油，因而润滑组件可在空压机201每个工作周期内利用空压机201产生的高压空气对发电机主轴103的轴承自动添加一次润滑油，该润滑组件可保障发电机主轴103的轴承润滑环境良好，有效延长发电机主轴103的轴承使用寿命且节省了人力和物力，发电机主轴103的轴承不需要人工定期上润滑油，维护简便。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动润滑的海上风力发电系统，包括风电机主体(1)和通过所述风电机主体(1)的富余电能压缩空气的空压机(201)；所述风电机主体(1)包括风电机壳体(101)和发电机主轴(103)，所述发电机主轴(103)通过轴承与所述风电机壳体(101)转动连接，所述风电机壳体(101)在所述轴承处开设轴承腔(102)；其特征在于：所述风电机壳体(101)内安装有对所述轴承腔(102)内轴承润滑的润滑组件(5)，所述润滑组件(5)包括加油器壳体(501)，所述空压机(201)通过管道(203)与所述加油器壳体(501)连接且通过压缩空气驱动所述润滑组件(5)对所述轴承腔(102)注油。
2.根据权利要求1所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述加油器壳体(501)内设有左右滑动的活动隔板(503)，所述活动隔板(503)将所述加油器壳体(501)内腔分为左部的注油腔(512)和右部的空气腔(513)，所述注油腔(512)底部通过进油管(505)与处于所述加油器壳体(501)下方的储油罐(507)连通，所述进油管(505)上设有第一单向阀(506)，所述注油腔(512)顶部通过出油管(508)与所述轴承腔(102)连通，所述出油管(508)上设有第二单向阀(509)，所述空气腔(513)内设有与所述活动隔板(503)右侧面连接的复位组件，所述空气腔(513)通过所述管道(203)与所述空压机(201)出气端连通。
3.根据权利要求2所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述空气腔(513)底部连接泄压管(510)，所述泄压管(510)上设有压力阀(511)。
4.根据权利要求2所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述复位组件包括多个拉力弹簧(504)，所述拉力弹簧(504)左端固定于所述活动隔板(503)右侧面上，右端固定于所述空气腔(513)右内壁上。
5.根据权利要求2所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述加油器壳体(501)内部设有与所述活动隔板(503)相适配的滑槽(502)，所述活动隔板(503)端部通过限位滑块与所述滑槽(502)滑动密封连接。
6.根据权利要求2所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述加油器壳体(501)固定于所述风电机壳体(101)内侧壁上，所述储油罐(507)固定于所述风电机壳体(101)内底壁上。
7.根据权利要求2所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述空压机(201)出气端通过空气输入管(202)与设置于海底的储气室(3)连通，所述空气输入管(202)上设有第三单向阀(204)，所述海上风力发电系统还包括膨胀机(401)，所述储气室(3)通过空气输出管(402)与所述膨胀机(401)进气端连通，所述空气输出管(402)上设有第四单向阀(403)。
8.根据权利要求7所述的一种自动润滑的海上风力发电系统，其特征在于：所述空压机(201)和膨胀机(401)均固定于支撑台(601)上，所述风电机主体(1)通过支架(602)固定于所述支撑台(601)上方；所述管道(203)上端与所述空气腔(513)连通，下端与所述空气输入管(202)连接。
9.一种如权利要求2-8任一项所述的自动润滑的海上风力发电系统的工作方法，其特征在于包括以下方式：
(1)、所述风电机主体(1)发电负荷超过电网需求时，所述空压机(201)利用所述风电机主体(1)产生的富余电能压缩空气，且将压缩空气通过所述管道(203)输送到所述空气腔(513)内，压缩空气推动所述活动隔板(503)向左滑动并挤压所述注油腔(512)内的润滑油，所述润滑油通过所述出油管(508)进入所述轴承腔(102)内；
(2)、所述空压机(201)停止工作后，所述复位组件带动所述活动隔板(503)向右复位，所述储油罐(507)内的润滑油通过所述进油管(505)被吸入所述注油腔(512)内。
10.根据权利要求9所述的一种自动润滑的海上风力发电系统的工作方法，其特征在于还包括以下方式：所述风电机主体(1)发电负荷超过电网需求时，所述空压机(201)利用所述风电机主体(1)产生的富余电能压缩空气，且通过空气输入管(202)将压缩空气输送到储气室(3)内储存，所述风电机主体(1)发电负荷不能满足电网需求时，将储气室(3)储存的压缩空气通过空气输出管(402)输入膨胀机(401)中发电。
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