CN201246283Y

CN201246283Y - 风能转换成水能发电系统

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Publication number: CN201246283Y
Application number: CNU2008200387264U
Authority: CN
Inventors: 黄开元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2018-08-19

Abstract

本实用新型涉及的是一种风能转换成水能发电系统，是通过风轮等把风能转换成机械能，接着机械能转换成水的势能、流体动能等，然后，由水力发电机把水流动能转换成电能。结构包括水池、风力水泵、高压水箱、水轮机和发电机；风力水泵包括支架、风轮、曲轴、传动杆、活塞和泵体，曲轴装在支架上部，曲轴前端部连接有转轴，转轴上装有风轮，支架上装有泵体，传动杆一端装在曲轴上，另一端与活塞相连，水泵进水口连接有水泵进水管，水泵进水管与水池相连通，水泵出水口连接有水泵出水管，水泵出水管与高压水箱相连；水轮机输出轴与发电机相连；高压水箱设置有水箱出水口，装有水箱出水管，水箱出水管与水轮机进水管相连，水轮机出水管与水池相连通。

Description

风能转换成水能发电系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种风能转换成水能发电系统，是通过风轮等把风能转换成机械能，接着，机械能转换成水的势能、流体动能等，然后，由水力发电机把水流动能转换成电能。

背景技术

随着现代经济的快速发展，人类对于电力的需求也增长迅速。而电力供应紧张问题已经是人类面临必须迫切解决的课题。

目前发电方式主要集中在火力发电，而火力发电使用的原料(煤、石油、天然气等)终会枯竭，且对环境污染严重。其他发电方式如核电、太阳能电等对技术要求高，造价昂贵，而铀资源有限，且后期的废物处理存在着巨大的困难；水力发电受发电条件限制，可利用的资源有限。风力发电作为另一种的能源获取方式，在我国还属于起步阶段，所以拥有巨大的发展空间。

但鉴于目前国内外风能发电技术状况，风能发电还存在着种种限制与技术困难。比如：因发电机与风轮连在一起，并要置于高空，这样，可利用空间有限，且为了防范风雨等对发电机影响，需要密封它，以至于不利发电机的散热，所以，发电机的体积和重量既不能做的很大等，因此，单台风力发电机的容量很有限，这就是为什么目前还没有大功率的风力发电机的原因；另外，目前的风力发电机的技术与结构中涉及到的变速技术，存在因风速的不稳定，而使变速器成为一个重要的部件，但它极易受损；励磁系统技术，单台风力发电机必须拥有自己独立的励磁系统，因风能的不稳定性，需要励磁系统具有频繁调节的性能等，这样，不但增加了建设成本，且技术要求很高，同时运行难度也相当的高；因风力的不稳定，单台风力发电机需要与电网发生频繁的并网与退出等动作，这对自动并网技术提出了很高的要求，且，同样增加了运行难度；另外，并不是只要有风就能发电的，当风速较低时，风轮的速度也会较低，这样，如要尽可能多的利用风能发电，就必须发电机具有高灵敏的发电能力。总之，目前国内外风能发电技术虽然基本能够利用风能发电，但从造价、建设、技术、运行与管理等方面来看，还是需要大力改进的。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种风能转换成水能发电系统，它是通过风轮、曲轴、传动杆、活塞和泵体，先把风能转换成机械能，接着，机械能转换成水的势能、流体动能等，然后，由水力发电机把水流动能转换成电能。本系统目的是实现多台风轮同时驱动一台发电机。

风能转换成水能发电系统是采取以下方案实现：风能转换成水能发电系统包括水池、风力水泵、高压水箱、水轮机和发电机。风力水泵包括支架、风轮、曲轴、传动杆、活塞和泵体。曲轴装在支架上部，曲轴前端部连接有转轴，转轴上装有风轮，支架内装有泵体，泵体内装有活塞，传动杆一端装在曲轴上，另一端与活塞相连，泵体上设置有水泵进水口、水泵出水口，水泵进水口装有单向进水阀，水泵出水口装有单向出水阀，水泵进水口连接有水泵进水管，水泵进水管与水池相连通，水泵出水口连接有水泵出水管，水泵出水管与高压水箱相连。水泵进水管为常压水管，水泵出水管为高压水管。在支架上部还装有导向尾翼。

风力水泵设置有若干台，若干台风力水泵并联，水泵进水口与水泵进水管相连通，水泵出水口与水泵出水管相连通。

水轮机输出轴与发电机相连。高压水箱设置有水箱出水口，装有水箱出水管，水箱出水管上装有水箱出水控制阀，水箱出水管与水轮机进水管相连，水轮机出水管与水池相连通。

风能转换成水能发电系统的工作过程为：风吹动风轮，风轮通过风轮与曲轴相连的转轴，带动曲轴同步转动，而曲轴周而复始的转动，将会带动传动杆做周而复始的往返运动；同样，与传动杆另一端相连的活塞将在泵体内做往复运动(这时，泵体内的水，将如气筒内的空气一样，被吸入，又被推出)，它一方面把水池里的水，通过常压水管吸入泵体，另一方面，它把泵体里的水推入高压水管，送到高压水箱(泵体的这个运动过程，起着增压畜能的效果)；当适当的控制高压水箱的出水流量等，使高压水箱的水的体积增大，气的体积同时会减小，高压水箱里的空气被压缩，这时，在水箱内，就会产生一定的高压；最后，当水从水箱里流出时，就具备了一定的速度与动能，由它冲击水轮机，实现势能到机械能的转化；而水轮机的转动传动发电机的转子，使转子与水轮机的水轮同步旋转，进而实现发电的目的。水从水轮机出来，流进水池，参加下一个循环。水箱出水管上装有水箱出水控制阀可以控制出水量大小。

风能转换成水能发电系统，可根据风场的情况、根据风机的多少可适情选择发电机容量的大小。其最终目的是，在一个风场内，变一风机一套发电系统为一风场一套发电系统，或一风场几个发电系统，从而实现运行与管理的简单化。同时，因本系统避免了许多复杂环节，省去了一些制造困难，运行维护不便的部件，避免了一些所谓的高技术问题，从而实现了造价、建设、技术、运行与管理的优化。

风能转换成水能发电系统的优点有：

1、由于本系统是由多个风轮驱动一个发电机，一个风场的风轮所能聚集的能量，会被集中到一台或几台发电机上，所以只要有风，哪怕是很微弱的风，只要它能驱动风轮，那么，这样，就会大大提高发电机的发电机会。至少，其机会比目前风力单台发电机的机会提高了几十倍。

2、由于省去了变速这个环节，也就避免和解除了因变速箱而产生的技术、造价、安装和运行管理等难题。

3、解决了单台风机发电系统要求置于高空，而带来的要求体积要小，质量要轻，安装困难等问题。

4、避免和解除了单台风机发电系统要求密封而带来的散热难题。

5、解决了单台风机发电系统发电容量做不大的问题。

6、避免和解除了单台风机发电系统一机一励磁系统带来的众多励磁系统的问题；同时，解决与避免了目前风力发电系统对励磁系统提出的特别要求。

7、解决了单台风机发电系统频繁并入和退出电网的问题。

8、由于同一个风场发电机系统的减少，使之运行、维护与管理变得简单而容易。

9、由于同一个风场发电机系统的减少，使得整个风场造价大幅度的减少，建设难度大幅度的降低。

10、大幅度提高了风能的利用率。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是风能转换成水能发电系统示意图。

具体实施方式

参照附图1，风能转换成水能发电系统包括水池1、风力水泵、高压水箱9、水轮机14和发电机15。风力水泵包括支架3、风轮7、曲轴6、传动杆5、活塞17和泵体4。曲轴6装在支架3上部，曲轴6前端部连接有转轴21，转轴21上装有风轮7，支架3内装有泵体4，泵体4内装有活塞17，传动杆5一端装在曲轴6上，另一端与活塞17相连，泵体4上设置有水泵进水口、水泵出水口，水泵进水口装有单向进水阀18，水泵出水口装有单向出水阀19，水泵进水口连接有水泵进水管2，水泵进水管2与水池1相连通，水泵出水口连接有水泵出水管8，水泵出水管8与高压水箱9相连。水泵进水管2为常压水管，水泵出水管8为高压水管。在支架3上部还装有导向尾翼20。

风力水泵设置有若干台，若干台风力水泵并联，水泵进水口与水泵进水管2相连通，水泵出水口与水泵出水管8相连通。

水轮机14输出轴与发电机15相连。高压水箱9设置有水箱出水口，装有水箱出水管22，水箱出水管22上装有水箱出水控制阀12，水箱出水管22与水轮机进水管13相连，水轮机出水管16与水池1相连通。水轮机14采用市售水轮机。发电机15采用市售发电机。

风能转换成水能发电系统其中各设备的功能如下：

1、水池1，其作用是，收集水轮机的出水，并为每台风机的活塞提供进水。

2、水泵进水管2为常压水管，其作用是，连接水池1与泵体4。使水池1的水在大气压的作用下被送入泵体4。

3、支架3，其作用是，支撑风轮7、固定曲轴6和泵体4等。

4、泵体4，其作用是，在风轮7的旋转过程中，带动曲轴6同步旋转，而曲轴6带动传动杆5一起运动，从而驱动泵体4内的活塞17做往复运动；在泵体4的内部，常压水如气筒里的空气被转移到出气口一样被转移到出水口，而泵体4的出水通过水泵出水管8将被送到高压水箱9，在水箱里，当进水大于出水时，水箱的水11容量增加，以至于空气10空间被压缩，这样，在高压水箱9里就产生了高压，高压水箱的出水在流出水箱时，将会变成具有高能量的水流。

5、传动杆5，其作用是，在曲轴6转动时，把曲轴6的运动传给活塞17，从实现能量的转移。

6、曲轴6，其作用是，因风轮7、风轮7与曲轴6相连的转轴21、曲轴6等，三者是固定为一体的，在风驱动风轮7转动时，曲轴6将会与风轮7一起同步转动，从而实现把能量传给泵体4的活塞17。

7、风轮7，其作用是，在风的驱动下而旋转，从而实现风能到机械能的转化；并带着曲轴6一起运动，把能量传到泵体4。

8、水泵出水管8为高压水管，其作用是，连接泵体4与高压水箱9。使泵体4的出水在泵体的活塞17的驱动下被送入高压水箱9。

9、高压水箱9，其上部分是空气10(气体)，下部分是水11(液体)，其作用是，收集由水泵出水管8送进来的水，通过控制高压水箱9的出水口，使高压水箱9内的空气10被压缩，形成一定的高压，从而使从高压水箱9的出水口流出的水11具有一定的能量，使之拥有一定的流速。这里之所以采用水箱，是因为，要使水具有一定的动能，就得想办法让它具有能量，如增加它的势能来增加其能量的话，就得修建很高的水塔，这样，造价成本就会很高。

12、高压水箱出水控制阀12，其作用是，通过调节高压水箱出水控制阀12的开启度，来控制高压水箱9出水的流量，从而来控制高压水箱9内的水的体积，最终达到调节高压水箱9内的压力。

13、水轮机进水管13，水轮机进水管13与高压水箱的出水管22相连接，其作用是，把高压水箱9的水11引向水轮机14，使之驱动水轮机14旋转。

14、水轮机14，其作用是，把具有一定动能的流水的能量转化为机械能，并通过与发电机15的连轴，驱动发电机15，从而实现机械能到电能的转换。

15、发电机15，其作用是，在水轮机14带动连杆旋转的驱动下，把机械能转化为电能。

16、出水管16，其作用是，把水轮机14排出的，低流速的水引至水池1，使排出的水参加下一个循环。

总之，在上述的各部分的连接、配合与循环过程中，把风能转化为电能。其结构简单明了，各部件的技术要求并不高，故易操作、运行与管理。同时，作为传输能量的水，也可以是其它的介质。

Claims

1、一种风能转换成水能发电系统，其特征在于包括水池、风力水泵、高压水箱、水轮机和发电机；风力水泵包括支架、风轮、曲轴、传动杆、活塞和泵体，曲轴装在支架上部，曲轴前端部连接有转轴，转轴上装有风轮，支架内装有泵体，泵体内装有活塞，传动杆一端装在曲轴上，另一端与活塞相连，泵体上设置有水泵进水口、水泵出水口，水泵进水口装有单向进水阀，水泵出水口装有单向出水阀，水泵进水口连接有水泵进水管，水泵进水管与水池相连通，水泵出水口连接有水泵出水管，水泵出水管与高压水箱相连；

水轮机输出轴与发电机相连；高压水箱设置有水箱出水口，装有水箱出水管，水箱出水管上装有水箱出水控制阀，水箱出水管与水轮机进水管相连，水轮机出水管与水池相连通。

2、根据权利要求1所述的风能转换成水能发电系统，其特征在于水泵进水管为常压水管，水泵出水管为高压水管。

3、根据权利要求1所述的风能转换成水能发电系统，其特征在于在支架上部还装有导向尾翼。

4、根据权利要求1所述的风能转换成水能发电系统，其特征在于所述的风力水泵设置有若干台，若干台风力水泵并联，水泵进水口与水泵进水管相连通，水泵出水口与水泵出水管相连通。