海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵及其运行控制方法与流程

1.本发明涉及冷却系统中用于输送冷却介质的泵及其控制方法，更具体的说涉及海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵，以及该流体输送泵的运行控制方法。


背景技术：

2.随着能源供应的紧张，新能源发电技术越来越得到重视。海洋风电系统具备可再生、无污染、效率高等特点，因此被大量应用布局。冷却器作为发电机主要的散热部件，冷却器的换热效率、能耗大小直接影响到发电机的稳定性和效率，特别是对于发电机的稳定运行有着至关重要的作用。当发电机的绕组温度过高时，发电机会发出报警信号，导致停机，造成经济损失，因此需要进行冷却。此外，海洋风电输变电系统中的变压器也需要进行冷却。海洋风电系统的冷却器同样布置在海上，为了使冷却器保证冷却效果，通常需要从风电系统分一部分电能使冷却介质输送机械能够正常工作，导致发电效率下降。因此，设计一种利用海洋能源达到冷却器冷却效果的流体输送泵能够提高风电系统的发电效率。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足之处本发明提供海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵，并且提供了该冷却器的运行控制方法，本发明的海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵通过浮块在海面波浪驱动下的浮沉移动提供动力，驱使摇臂组件上下摆动，摇臂组件的摆动作用于单向旋转连接件，使单向旋转连接件带动泵体输入轴单向旋转，从而提供冷却介质的输出动力，将浪涌的能量充分利用，实现能源自给；此外，安装电机发电一体机，在浪涌较大时作为发电机使用，在浪涌较小时作为电动机使用，为泵体提供动力，延长泵体持续工作的时间，加强冷却效果。
4.本发明的具体技术方案如下，海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵，包括设于海上的浮动平台、安装于所述浮动平台上的输送泵驱动组件、设于所述浮动平台外部的浮块以及连接于所述输送泵驱动组件和所述浮块之间的摇臂组件；所述输送泵驱动组件包括泵体和单向旋转连接件，所述摇臂组件一端和所述浮块铰接，另一端和所述单向旋转连接件连接。
5.由此，所述浮块在海面波浪的驱动下能够上下浮沉移动，所述摇臂组件在所述浮块带动下上下摆动，所述摇臂组件的摆动作用于所述单向旋转连接件，使所述单向旋转连接件带动所述泵体输入轴单向旋转，从而提供冷却介质的输出动力。
6.作为本发明的优选，所述输送泵驱动组件还包括电机发电一体机，所述电机发电一体机安装于所述泵体和所述单向旋转连接件之间。
7.由此，所述电机发电一体机既具备发电机的发电功能，也具备电机输出动力的功能；在浪涌较大时，由所述浮块的上下浮沉移动为所述泵体提供动力，所述电机发电一体机作为发电机使用；在浪涌较小时，所述浮块上下浮沉移动幅度较小，动力不够，所述电机发电一体机作为电机使用，为所述泵体提供动力。
8.作为本发明的优选，所述单向旋转连接件为圆盘状，包括配合的旋转内盘和旋转外盘；所述电机发电一体机主轴和所述旋转内盘连接；所述摇臂组件包括主摇臂和副摇臂，所述主摇臂和所述旋转外盘连接，所述副摇臂和所述浮块铰接，所述主摇臂和所述副摇臂之间连接。
9.由此，所述浮块的上下浮沉移动会转化为所述摇臂组件的上下摆动，而所述泵体和所述电机发电一体机的主轴只接收单向旋转的扭矩才能正常工作，采用所述单向旋转连接件能够使所述摇臂组件向上摆动时仅带动所述旋转外盘旋转，向下摆动时所述旋转内盘和旋转外盘卡合，从而带动所述电机发电一体机主轴旋转。
10.作为本发明的优选，所述旋转外盘内圈设有卡齿，所述旋转内盘圆周处铰接有卡合片，所述旋转内盘与所述旋转外盘同轴配合安装状态下，所述卡合片能够向所述卡齿齿根处转动并与所述卡齿卡合。
11.由此，所述卡齿一侧与所述旋转外盘内壁形成卡合角，另一侧与所述旋转外盘内壁平滑过渡，所述卡合片铰接旋转的外端与所述卡齿卡合一侧正对，当旋转方向相对时便能够卡合，旋转方向相反时能够从所述卡齿顶部滑走，不会形成卡合，从而实现所述单向旋转连接件单向旋转驱动的功能。
12.作为本发明的优选，所述旋转外盘外圈设有连接环形齿，所述主摇臂和所述旋转外盘连接端设有连接环，所述连接环内圈设有连接环形槽，所述连接环形齿能够和所述连接环形槽啮合。
13.由此，所述主摇臂能够和所述旋转外盘固接。
14.作为本发明的优选，所述单向旋转连接件还包括挡环和轴套，所述旋转内盘安装于所述旋转外盘内部后通过所述挡环将所述卡合片和所述卡齿封闭，所述连接环套装于所述旋转外盘外部后，所述轴套安装于所述连接环两侧并和主轴连接。
15.由此，所述挡环能够对所述卡合片和所述卡齿进行保护，所述轴套能够对所有零件进行锁紧。
16.作为本发明的优选，所述主摇臂和所述副摇臂铰接，所述主摇臂和所述副摇臂铰接处附近分别设有第一角度调节延伸臂和第二角度调节延伸臂，所述第一角度调节延伸臂和所述第二角度调节延伸臂之间能够通过螺栓锁紧。
17.由此，通过对所述第一角度调节延伸臂和所述第二角度调节延伸臂不同挡位的锁紧，所述主摇臂和所述副摇臂之间的角度可以进行调节，从而对所述浮块和所述单向旋转连接件之间的力臂长度进行调节，在浪涌较小时减小所述主摇臂和所述副摇臂之间的夹角，即减小力臂长度，浪涌较大时增大所述主摇臂和所述副摇臂之间的夹角，即增加力臂长度。
18.作为本发明的优选，所述输送泵驱动组件还包括过渡支架，所述过渡支架安装于所述单向旋转连接件和所述电机发电一体机之间，所述电机发电一体机主轴穿过所述过渡支架后和所述单向旋转连接件连接，所述主轴和所述过渡支架之间安装有轴承。
19.由此，所述过渡支架对所述单向旋转连接件和轴承起到支撑作用。
20.海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵的运行控制方法，包括浪涌驱动模式：工作时，所述浮块上下浮沉移动，带动所述摇臂组件摆动，所述摇臂组件驱动所述单向旋转连接件单向旋转，带动所述电机发电一体机主轴转动，所述电机发电一体机主轴另一端带动
所述泵体输入轴转动，为冷却介质提供输出动力，同时所述电机发电一体机发电将电能并入电网。
21.由此，浪涌驱动模式工作状态下，所述所述单向旋转连接件输出动力同时驱动所述泵体和所述电机发电一体机工作，大大提高能量转换效率。
22.作为本发明的优选，该运行控制方法还包括供电驱动模式：在浪涌工作模式不能满足要求时，所述电机发电一体机用作电动机，采用电驱动，所述电机发电一体机转动带动所述泵体输入轴转动，为冷却介质提供输出动力。
23.由此，在浪涌较小时，所述电机发电一体机作为电机使用能够延长所述泵体持续工作的时间。
24.综上所述，本发明具有以下有益效果：
25.本发明的海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵通过浮块在海面波浪驱动下的浮沉移动提供动力，驱使摇臂组件上下摆动，摇臂组件的摆动作用于单向旋转连接件，使单向旋转连接件带动泵体输入轴单向旋转，从而提供冷却介质的输出动力，将浪涌的能量充分利用，实现能源自给；此外，安装电机发电一体机，在浪涌较大时作为发电机使用，在浪涌较小时作为电动机使用，为泵体提供动力，延长泵体持续工作的时间，加强冷却效果。
附图说明
26.图1为本发明海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵的立体图；
27.图2为本发明海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵单向旋转连接件的爆炸图；
28.图中，1-浮动平台、2-输送泵驱动组件、21-泵体、22-单向旋转连接件、221-旋转内盘、2211-卡合片、222-旋转外盘、2221-卡齿、2222-连接环形齿、223-挡环、224-轴套、23-电机发电一体机、24-过渡支架、3-浮块、4-摇臂组件、41-主摇臂、411-第一角度调节延伸臂、412-连接环、4121-连接环形槽、42-副摇臂、421-第二角度调节延伸臂。
具体实施方式
29.下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明。
30.如图1，海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵，包括设于海上的浮动平台1、安装于浮动平台1上的输送泵驱动组件2、设于浮动平台1外部的浮块3以及连接于输送泵驱动组件2和浮块3之间的摇臂组件4；输送泵驱动组件2包括泵体21和单向旋转连接件22，摇臂组件4一端和浮块3铰接，另一端和单向旋转连接件22连接。
31.由此，浮块3在海面波浪的驱动下能够上下浮沉移动，摇臂组件4在浮块3带动下上下摆动，摇臂组件4的摆动作用于单向旋转连接件22，使单向旋转连接件22带动泵体21输入轴单向旋转，从而提供冷却介质的输出动力。
32.如图1，输送泵驱动组件2还包括电机发电一体机23，电机发电一体机23安装于泵体21和单向旋转连接件22之间。
33.由此，电机发电一体机23既具备发电机的发电功能，也具备电机输出动力的功能；在浪涌较大时，由浮块3的上下浮沉移动为泵体21提供动力，电机发电一体机23作为发电机使用；在浪涌较小时，浮块3上下浮沉移动幅度较小，动力不够，电机发电一体机23作为电机使用，为泵体21提供动力。
34.如图1、图2，单向旋转连接件22为圆盘状，包括配合的旋转内盘221和旋转外盘222；电机发电一体机23主轴和旋转内盘221连接；摇臂组件4包括主摇臂41和副摇臂42，主摇臂41和旋转外盘222连接，副摇臂42和浮块3铰接，主摇臂41和副摇臂42之间连接。
35.由此，浮块3的上下浮沉移动会转化为摇臂组件4的上下摆动，而泵体21和电机发电一体机23的主轴只接收单向旋转的扭矩才能正常工作，采用单向旋转连接件22能够使摇臂组件4向上摆动时仅带动旋转外盘222旋转，向下摆动时旋转内盘221和旋转外盘222卡合，从而带动电机发电一体机23主轴旋转。
36.如图1、图2，旋转外盘222内圈设有卡齿2221，旋转内盘221圆周处铰接有卡合片2211，旋转内盘221与旋转外盘222同轴配合安装状态下，卡合片2211能够向卡齿2221齿根处转动并与卡齿2221卡合。
37.由此，卡齿2221一侧与旋转外盘222内壁形成卡合角，另一侧与旋转外盘222内壁平滑过渡，卡合片2211铰接旋转的外端与卡齿2221卡合一侧正对，当旋转方向相对时便能够卡合，旋转方向相反时能够从卡齿2221顶部滑走，不会形成卡合，从而实现单向旋转连接件22单向旋转驱动的功能。
38.如图1、图2，旋转外盘222外圈设有连接环形齿2222，主摇臂41和旋转外盘222连接端设有连接环412，连接环412内圈设有连接环形槽4121，连接环形齿2222能够和连接环形槽4121啮合。
39.由此，主摇臂41能够和旋转外盘222固接。
40.如图1、图2，单向旋转连接件22还包括挡环223和轴套224，旋转内盘221安装于旋转外盘222内部后通过挡环223将卡合片2211和卡齿2221封闭，连接环412套装于旋转外盘222外部后，轴套224安装于连接环412两侧并和主轴连接。
41.由此，挡环223能够对卡合片2211和卡齿2221进行保护，轴套224能够对所有零件进行锁紧。
42.如图1，主摇臂41和副摇臂42铰接，主摇臂41和副摇臂42铰接处附近分别设有第一角度调节延伸臂411和第二角度调节延伸臂421，第一角度调节延伸臂411和第二角度调节延伸臂421之间能够通过螺栓锁紧。
43.由此，通过对第一角度调节延伸臂411和第二角度调节延伸臂421不同挡位的锁紧，主摇臂41和副摇臂42之间的角度可以进行调节，从而对浮块3和单向旋转连接件22之间的力臂长度进行调节，在浪涌较小时减小主摇臂41和副摇臂42之间的夹角，即减小力臂长度，浪涌较大时增大主摇臂41和副摇臂42之间的夹角，即增加力臂长度。
44.如图1，输送泵驱动组件2还包括过渡支架24，过渡支架24安装于单向旋转连接件22和电机发电一体机23之间，电机发电一体机23主轴穿过过渡支架24后和单向旋转连接件22连接，主轴和过渡支架24之间安装有轴承。
45.由此，过渡支架24对单向旋转连接件22和轴承起到支撑作用。
46.海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵的运行控制方法，包括浪涌驱动模式：工作时，浮块3上下浮沉移动，带动摇臂组件4摆动，摇臂组件4驱动单向旋转连接件22单向旋转，带动电机发电一体机23主轴转动，电机发电一体机23主轴另一端带动泵体21输入轴转动，为冷却介质提供输出动力，同时电机发电一体机23发电将电能并入电网。
47.由此，浪涌驱动模式工作状态下，单向旋转连接件22输出动力同时驱动泵体21和
电机发电一体机23工作，大大提高能量转换效率。
48.海洋风电系统用浪涌驱动型流体输送泵的运行控制方法，还包括供电驱动模式：在浪涌工作模式不能满足要求时，电机发电一体机23用作电动机，采用电驱动，电机发电一体机23转动带动泵体21输入轴转动，为冷却介质提供输出动力。
49.由此，在浪涌较小时，电机发电一体机23作为电动机使用能够保证泵的输送能力，确保冷却系统满足被冷却对象的冷却需求。
50.上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。