一种垂直轴风力注水系统、控制方法及应用与流程

1.本发明属于油田注水采油技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力注水系统、控制方法及应用。


背景技术：

2.目前，国内各油田为了保证出油产量均采用注水采油的方式，开发的原理就是通过打注水井向油层注入水，在整个油层内建立起水压驱动方式，恢复和保持油层压力。由于注水工艺容易掌握，水源也比较容易得到，因此油田注水开发的方式迅速推广，成为一种应用最广泛的方法。而现有注水的基本方式为通过电动机增加不同的驱动方式来驱动柱塞泵进行注水，耗电量高，注水效率低。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的注水泵多为传统的电动机驱动，需要复杂的控制系统、传动链效率不高、能耗巨大、低效率的技术弊端。
4.解决以上问题及缺陷的难度为：就目前现有技术解决此类问题方法主要为提高传动链中传动件的加工精度来提高传动效率，其实际作用甚微，且成本较高。
5.解决以上问题及缺陷的意义为：采用本发明的技术首先动力为清洁能源
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风能，只需一次性投入和后期维保，无需支付高额电费。其次系统通过合理设计采取可灵活采取驱动形式，保证传动效率减少能量损失。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种垂直轴风力注水系统、控制方法及应用。本发明中的风力注水装置依靠先进垂直轴风轮作为动力源，通过风轮将风能转化为机械能，驱动注水泵进行注水，系统具有利用率高，能量损失小，结构稳定。
7.本发明是这样实现的，一种垂直轴风力注水系统，所述垂直轴风力注水系统设置有底座；底座通过轴承座固定有风轮主轴，风轮主轴上固定有上轮毂和下轮毂，上轮毂与下轮毂之间安装有叶片；
8.风轮主轴与传动轴连接，传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连。
9.进一步，所述注水泵上设置有进水口和出水口。
10.进一步，所述出水口安装有注水管道，注水管道上安装有压力表和调节阀。
11.进一步，所述注水泵通过支架固定。
12.本发明的另一目的在于提供一种所述垂直轴风力注水系统的垂直轴风力注水系统控制方法，其特征在于，所述垂直轴风力注水系统控制方法，包括：
13.首先由垂直轴风轮的叶片捕获风能，叶片由上轮毂和下轮毂固定在风轮主轴上，风轮由轴承座固定，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴传递至传动轴；
14.传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连，注水泵通过支架固定，注水泵通过进水口将液体吸入；
15.加压后通过出水口经过管道后完成注入，注水压力可通过调节阀配合只能控制系
统进行调节，同时实现不同风况下的最佳注水压力的控制，注水压力监控可通过压力表进行监控，装置整体通过底座支撑固定。
16.本发明的另一目的在于提供一种所述垂直轴风力注水系统在油田注水采油中的应用。
17.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明针对现有的注水泵多为传统的电动机驱动，需要复杂的控制系统、传动链效率不高、能耗巨大、低效率的技术弊端。首次提出利用达里厄型垂直轴风轮为驱动源，驱动注水泵注水。在能耗方面采用风力注水，风能为清洁可再生能源且广泛存在。效率方面该发明采用风轮直接驱动注水泵工作，去掉了风力发电中所有电力传输和转换环节，去掉了大部分机械传动环节，只有主轴和联轴器，效率很高，且整机的安全链控制更加简单。本发明整体装置控制系统简单，只需要控制泵头部分的比例阀来调节功率曲线与风轮实现耦合即可。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的垂直轴风力注水系统结构示意图；
19.图中：1、上轮毂；2、风轮主轴；3、叶片；4、下轮毂；5、轴承座；6、传动轴；7、胀套；8、注水泵；9、进水口；10、出水口；11、压力表；12、调节阀；13、支架；14、底座。
具体实施方式
20.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种垂直轴风力注水系统、控制方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
22.本发明提供的垂直轴风力注水系统业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的垂直轴风力注水系统仅仅是一个具体实施例而已。
23.如图1所示，本发明实施例提供的垂直轴风力注水系统中底座14通过轴承座5固定有风轮主轴2，风轮主轴2上固定有上轮毂1和下轮毂4，上轮毂1与下轮毂4之间安装有叶片3。风轮主轴2与传动轴6连接，传动轴6通过胀套7与注水泵8的主轴相连；注水泵8上设置有进水口9和出水口10，其中注水泵8通过支架13固定。出水口10安装有注水管道，注水管道上安装有压力表11和调节阀12。
24.本发明的工作原理为：首先由垂直轴风轮的叶片3捕获风能，叶片3由上轮毂1和下轮毂4固定在风轮主轴2上，风轮由轴承座5固定，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴2传递至传动轴6，传动轴6通过胀套7与注水泵8的主轴相连，注水泵8通过支架13固定，注水泵8通过进水口9将液体吸入，加压后通过出水口10经过管道后完成注入，注水压力可通过调节阀12配合只能控制系统进行调节，同时也可实现不同风况下的最佳注水压力的控制，注水压力监控可通过压力表11进行监控，装置整体通过底座14支撑固定。
25.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种垂直轴风力注水系统，其特征在于，所述垂直轴风力注水系统设置有：底座；底座通过轴承座固定有风轮主轴，风轮主轴上固定有上轮毂和下轮毂，上轮毂与下轮毂之间安装有叶片；风轮主轴与传动轴连接，传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连。2.如权利要求1所述的垂直轴风力注水系统，其特征在于，所述注水泵上设置有进水口和出水口。3.如权利要求2所述的垂直轴风力注水系统，其特征在于，所述出水口安装有注水管道，注水管道上安装有压力表和调节阀。4.如权利要求1所述的垂直轴风力注水系统，其特征在于，所述注水泵通过支架固定。5.一种如权利要求1～4任意一项所述垂直轴风力注水系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：首先由垂直轴风轮的叶片捕获风能，叶片由上轮毂和下轮毂固定在风轮主轴上，风轮由轴承座固定，捕获的风能转换为回转的机械能通过风轮主轴传递至传动轴；传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连，注水泵通过支架固定，注水泵通过进水口将液体吸入；加压后通过出水口经过管道后完成注入，注水压力可通过调节阀配合只能控制系统进行调节，同时实现不同风况下的最佳注水压力的控制，注水压力监控可通过压力表进行监控，装置整体通过底座支撑固定。6.一种如权利要求1～4任意一项所述垂直轴风力注水系统在油田注水采油中的应用。

技术总结
本发明属于油田注水采油技术领域，公开了一种垂直轴风力注水系统、控制方法及应用，所述垂直轴风力注水系统中底座通过轴承座固定有风轮主轴，风轮主轴上固定有上轮毂和下轮毂，上轮毂与下轮毂之间安装有叶片；风轮主轴与传动轴连接，传动轴通过胀套与注水泵的主轴相连；注水泵上设置有进水口和出水口，出水口安装有注水管道，注水管道上安装有压力表和调节阀。本发明在能耗方面采用风力注水，风能为清洁可再生能源且广泛存在。本发明的效率方面采用风轮直接驱动注水泵工作，去掉了风力发电中所有电力传输和转换环节，去掉了大部分机械传动环节；只有主轴和联轴器，效率很高，且整机的安全链控制更加简单。的安全链控制更加简单。的安全链控制更加简单。


技术研发人员：刘阳洋 张李蕊 王进成 时慧月 李俊斌
受保护的技术使用者：陕西辰玛风力发电有限公司
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2021/11/2