一种利用波浪能为风力机amd控制系统提供动力的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋能源技术领域，涉及一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法。
【背景技术】
[0002]海上风电场具有高风速、低风切变、低湍流、高产出等显著优点，加之对人类的影响较小，且可充分借鉴陆上的风电技术经验，海上风电在未来的风电产业中将占越来越重要的地位，它将为风力发电在未来能源结构中扮演重要角色做出积极的贡献。然而，海上漂浮式风力机除了受到惯性、重力载荷、空气动力载荷外，还受到波浪、海流、裹冰载荷等额外的载荷。对于漂浮式风力机结构稳定性控制尤为重要，其中安装AMD主动控制系统可对漂浮式风力机进行有效地减载降振作用，但是传统AMD控制需要外部提供能量，降低了整机的输出效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，解决了现有技术中存在的控制系统高能耗的问题，设备造价高，发电效率低的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，其特征在于:包括以下步骤:
[0005]步骤1，利用与spar体5相连的浮子4将波浪能捕获；
[0006]步骤2，利用液压缸2内活塞往复运动将波浪能转换为空气能或液压能；
[0007]步骤3，利用气液储能器10中的空气能或液压能，分别通过变排量气压马达7及变排量液压马达12为安装在机舱中的AMD控制系统6和安装在spar平台上的AMD控制系统I提供动力。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]spar体伸入海中，spar体上套有浮子，浮子和液压缸连接，浮子设置在海面上，液压缸设置在海面下，与spar体相连的浮子在波浪力的作用下上下运动，带动液压缸内活塞运动，当液压缸中活塞向下运动，液体活塞缸中海水被活塞压入气液储能器，液体活塞缸上部设置的换向阀a启动，使外界空气进入液体活塞缸，保持液体活塞缸中压力平衡；当液压缸中活塞向上运动，液体活塞缸中的空气被压缩，压缩到额定压力值时注入气液储能器，液压缸底部设置的换向阀b启动，将外界海水注入液压缸中保持液压缸中压力平衡；当液压缸中活塞向上运动，海水被吸入液压缸活塞以下的腔体，当液压缸中活塞向下运动，活塞以下的海水被加压并注入气液储能器；
[0010]步骤3，对液体活塞缸中的空气进行压缩，同时将海水加压并注入气液储能器，分别通过气压马达及液压马达为安装在机舱中的AMD控制系统和安装在spar平台上的AMD控制系统提供动力；
[0011]步骤3具体为:
[0012]气液储能器上部的空气经加压后通过气压管道为气压马达提供空气能量，气压马达将空气能量转换为机械能，为安装在机舱中的AMD控制系统提供驱动力；
[0013]气液储能器下部的海水经加压后通过液压管道进入液压马达，为液压马达提供液压能，液压马达将液压能转换为机械能，并为风力机AMD控制系统提供驱动力。
[0014]本发明的有益效果是通过将海洋中丰富的波浪能转换成压缩空气能量进行储存，为风力机结构AMD主动控制系统提供稳定持续的驱动力，节省宝贵的电能，提高风力机整机输出效率。在压缩储能过程中均以海水作为液压工作介质，即使在工作中有少量泄露也不会对环境造成污染，相比以油为介质的传统液压技术更环保经济。在对空气吸入和压缩过程中采用液体活塞技术，可以有效的避免气体泄漏及摩擦发热等问题，提高工作效率。
【附图说明】
[0015]图1是本发明中所利用的波浪能采集和转换装置的结构示意图。
[0016]图中，1.spar体AMD控制系统，2.液压缸，3.连杆，4.浮子，5.spar体，6.机舱中AMD控制系统，7.变排量气压马达，8.液体活塞缸，9.换向阀a，10.气液储能器，11.换向阀b，12.变排量液压马达。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0018]本发明一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，采用装置，结构为:如图1所示，包括由下至上依次套接在spar平台5上的液压缸2和浮子4，液压缸2和浮子4之间通过拉杆3连接，浮子4活动安装在spar平台上，液压缸2的下端与换向阀all连接，换向阀all通过液压管与气液储能器10的底部连接，气液储能器10的上端通过气压管与换向阀b9连接，换向阀b9安装在液体活塞缸8的上端，液体活塞缸8的底部通过液压管与液压缸2的上端连接，气液储能器10的上端通过气压管与气压马达7连接，气液储能器10的下端通过液压管和液压马达12连接；浮子4通过轴承系统安装在spar平台上；换向阀all和换向阀b9均为二位四通的电磁换向阀；换向阀all为二位四通的液压换向阀；
[0019]其中，浮子4漂浮在海面上，液压缸2淹没在海面以下；
[0020]本发明中的气压马达7与安装在风力机的机舱中AMD控制系统6通过联轴器连接；
[0021]本发明中的液压马达12与安装在风力机spar平台上的AMD控制系统I通过联轴器连接；
[0022]具体包括以下步骤:
[0023]步骤1，利用与spar体5相连的浮子4将波浪能捕获；
[0024]步骤2，利用液压缸2内活塞往复运动将波浪能转换为空气能或液压能；
[0025]步骤2中将波浪能转换为机械能具体为:
[0026]spar体5伸入海中，spar体5上套有浮子4，浮子4和液压缸2连接，浮子4设置在海面上，液压缸2设置在海面下，与spar体5相连的浮子4在波浪力的作用下上下运动，带动液压缸2内活塞运动，当液压缸2中活塞向下运动，液体活塞缸8中海水流入液压缸2上腔体，液体活塞缸8上部设置的换向阀a9启动，使外界空气进入液体活塞缸8，保持液体活塞缸8中压力平衡；当液压缸2中活塞向上运动，液体活塞缸8中的空气被压缩，压缩到额定压力值(1MPa)时注入气液储能器10，液压缸2底部设置的换向阀bll启动，将外界海水注入液压缸2中保持液压缸2中压力平衡；当液压缸2中活塞向上运动，海水被吸入液压缸2的下腔体，当液压缸2中活塞向下运动，下腔体中的海水被加压并注入气液储能器10 ;
[0027]液压缸2中活塞通过连杆3与浮子4连接，且活塞行程与浮子4行程一样，极限海况时可以对浮子4做限位控制；
[0028]步骤3，利用气液储能器10中的压缩空气及高压海水，分别通过变排量气压马达7及变排量液压马达12为安装在机舱中的AMD控制系统6和安装在spar平台上的AMD控制系统I提供动力；
[0029]步骤3具体为:
[0030]气液储能器10上部的压缩空气通过气压管道为气压马达7提供空气能量，气压马达7将空气能量转换为机械能，并在需要时为安装在机舱中的AMD控制系统6提供驱动力；
[0031]气液储能器10下部的海水通过液压管道进入液压马达12，为液压马达12提供液压能，液压马达12将液压能转换为机械能，并在需要时为spar体AMD控制系统I提供驱动力。
【主权项】
1.一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1，利用与spar体(5)相连的浮子⑷将波浪能捕获； 步骤2，利用液压缸(2)内活塞往复运动将波浪能转换为空气能或液压能； 步骤3，利用气液储能器(10)中的空气能或液压能，分别通过变排量气压马达(7)及变排量液压马达(12)为安装在机舱中的AMD控制系统(6)和安装在spar体AMD控制系统(I)提供动力。
2.根据权利要求1所述的利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，其特征在于:步骤2中将波浪能转换为空气能或液压能，具体为: 所述的spar体(5)伸入海中，spar体(5)上套有浮子(4)，浮子⑷和液压缸⑵连接，浮子(4)设置在海面上，液压缸(2)设置在海面下，与spar体(5)相连的浮子(4)在波浪力的作用下上下运动，带动液压缸(2)内活塞运动，当液压缸(2)中活塞向下运动，液体活塞缸(8)中海水流入液压缸(2)上腔体，液体活塞缸(8)上部设置的换向阀a(9)启动，使外界空气进入液体活塞缸(8)，保持液体活塞缸(8)中压力平衡；当液压缸(2)中活塞向上运动，液体活塞缸(8)中的空气被压缩，压缩到压力值为1MPa时注入气液储能器(10)，液压缸(2)底部设置的换向阀b(ll)启动，将外界海水注入液压缸(2)中保持液压缸(2)中压力平衡；当液压缸(2)中活塞向上运动，海水被吸入液压缸(2)活塞以下的腔体，当液压缸(2)中活塞向下运动，活塞以下的海水被加压并注入气液储能器(10)。
3.根据权利要求1或2所述的利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，其特征在于:步骤3具体为: 气液储能器(10)上部的压缩空气经加压后通过气压管道为变排量气压马达(7)提供空气能量，变排量气压马达(7)将空气能量转换为机械能，为安装在机舱中的AMD控制系统(6)提供驱动力； 气液储能器(10)下部的海水经加压后通过液压管道进入变排量液压马达(12)，为变排量液压马达(12)提供液压能，变排量液压马达(12)将液压能转换为机械能，并为spar体AMD控制系统(I)提供驱动力。
【专利摘要】本发明公开了一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，包括以下步骤：利用与spar体相连的浮子将波浪能捕获；利用液压缸内活塞往复运动将波浪能转换为液压能；对液体活塞缸中的空气进行压缩，同时将海水加压并注入气液储能器，分别通过气压马达及液压马达为安装在机舱中的AMD控制系统和安装在spar平台上的AMD控制系统提供动力。本发明的一种利用波浪能为风力机AMD控制系统提供动力的方法，解决了现有技术中存在的控制系统高能耗的问题，设备造价高，发电效率低的问题。
【IPC分类】F03B13-22, F03D7-00
【公开号】CN104533698
【申请号】CN201410787689
【发明人】穆安乐, 樊亚军
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月17日