用于向移动式发电设备提供结构稳定性的系统及方法

文档序号:10696947阅读:418来源:国知局
用于向移动式发电设备提供结构稳定性的系统及方法
【专利摘要】一种系统包括构造成生成功率的移动式发电单元。系统包括构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统。结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将移动式发电单元保持在竖直位置。
【专利说明】
用于向移动式发电设备提供结构稳定性的系统及方法
技术领域
[0001]本文中公开的主题涉及移动式发电系统,并且更具体地涉及用以使移动式发电设备稳定的系统及方法。
【背景技术】
[0002]典型地,永久发电设备构建成向连接于电网的客户提供功率。然而,永久发电设备可出于多种原因而不能够满足客户的功率需求。例如,在强烈增长的时段中,客户的需求可增大而超过永久发电设备可生成的功率的量。在一些情况中,永久设备可停机或经历装备维修。作为又一个实例,自然灾害如飓风和地震可中断用于客户的一部分的功率。
[0003]移动式发电设备运送至用以满足客户的功率需求的环境,其中永久发电设备可不能够输送功率。例如,移动式发电设备可为安装在拖车上的系统,其由船舶、飞机或道路运输至用以满足客户在一些天(例如,5到20天)内的需求的位置。尽管移动式发电设备提供极大的便利,但关于移动式发电设备的主要问题中的一个在于耐受恶劣环境(如,高风速和/或地震活动)的能力。例如,在世界的一些部分中,在飓风期间,风速可高到241-321公里每小时(km/h)或更高。高风速可引起移动式发电设备变得失衡或以另外的方式失去稳定性,从而中断供应至客户的功率。在一些情况中,地震套件可装备至移动式发电设备的基部以在地震或其它地震活动期间增加对设备的支承。然而,地震套件可不提供足够的支承,并且仅耐受一定量(例如,65g或更低)的地震活动。出于前述原因,存在对解决耐受高风速和地震活动的移动式发电设备的问题的需要。

【发明内容】

[0004]在下面概括在范围上与本公开相称的某些实施例。这些实施例不意图限制本公开的范围,而是相反地,这些实施例仅意图提供本公开的可能形式的简要概括。实际上,本发明可包含可与在下面提出的实施例相似或不同的各种形式。
[0005]在第一实施例中,一种系统包括构造成生成功率的移动式发电单元,以及构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统,其中结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将移动式发电单元保持在竖直位置。
[0006]在第二实施例中,一种系统包括构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统,其中结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将移动式发电单元保持在竖直位置,并且结构稳定性系统包括构造成将移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统。
[0007]在第三实施例中,一种系统包括构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统,其中结构稳定性系统包括构造成将移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统,并且阻尼器系统包括多个阻尼器柱结构,各个阻尼器柱结构具有关于移动式发电单元的纵轴线垂直地延伸的、设置在发电单元附近的柱,以及联接于柱的阻尼器,并且各个阻尼器包括联接于柱的第一纵向端和构造成联接于移动式发电单元的第二纵向端。
[0008]技术方案1.一种系统,包括:
构造成生成功率的移动式发电单元;以及
构造成联接于所述移动式发电单元的结构稳定性系统,其中所述结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将所述移动式发电单元保持在竖直位置。
[0009]技术方案2.根据技术方案I所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统包括构造成将所述移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统。
[0010]技术方案3.根据技术方案2所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括多个阻尼器,其构造成在沿所述移动式发电单元的纵轴线的多个位置处联接于所述移动式发电单元,并且使所述移动式发电单元稳定。
[0011 ]技术方案4.根据技术方案3所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括多个柱,其设置在所述移动式发电单元附近并且关于所述移动式发电单元的纵轴线垂直地延伸,其中所述多个阻尼器中的各个阻尼器联接于所述多个柱中的相应的柱以形成阻尼器柱结构。
[0012]技术方案5.根据技术方案4所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器中的各个阻尼器包括联接于所述多个柱中的相应的柱的第一纵向端,以及构造成联接于所述发电单元的第二纵向端,并且所述多个阻尼器中的各个阻尼器从所述多个阻尼器的相应的柱沿与所述相应的柱的纵向长度和所述移动式发电单元的纵轴线两者交叉的方向延伸。
[0013]技术方案6.根据技术方案5所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括一对阻尼器柱结构,其中所述一对阻尼器柱结构中的第一阻尼器柱结构构造成联接于所述移动式发电单元的第一侧,并且所述一对阻尼器柱结构中的第二阻尼器柱结构构造成联接设置成与所述第一侧相对的所述移动式发电单元的第二侧。
[0014]技术方案7.根据技术方案6所述的系统,其特征在于,所述一对阻尼器柱结构沿所述移动式发电单元的所述纵轴线的轴向点对准。
[0015]技术方案8.根据技术方案6所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括至少两对阻尼器柱结构,其中所述至少两对阻尼器柱结构中的各对阻尼器柱结构沿所述移动式发电单元的所述纵轴线的不同轴向点对准。
[0016]技术方案9.根据技术方案I所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统构造成在以大于所述单元的倾覆力矩的速度吹动的风存在的情况下将所述移动式发电单元保持在竖直位置。
[0017]技术方案10.根据技术方案3所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器中的各个阻尼器包括磁流变阻尼器、粘性阻尼器或它们的任何组合。
[0018]技术方案11.根据技术方案2所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统包括至少一个地震套件,其构造成在地震活动存在的情况下联接于所述移动式发电单元以保持所述移动式发电单元的稳定性。
[0019]技术方案12.根据技术方案11所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统构造成在以大于241.4km/h吹动的风存在的情况下将所述移动式发电单元保持在竖直位置。
[0020]技术方案13.根据技术方案11所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统构造成在以大于321.9 km/h吹动的风存在的情况下将所述移动式发电单元保持在竖直位置。
[0021]技术方案14.根据技术方案11所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统构造成针对大于0.75g的地震负载来保持所述移动式发电单元的稳定性。
[0022]技术方案15.根据技术方案I所述的系统,其特征在于,所述移动式发电单元包括燃气涡轮。
[0023]技术方案16.—种系统,包括:
构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统,其中所述结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将所述移动式发电单元保持在竖直位置,并且所述结构稳定性系统包括构造成将所述移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统。
[0024]技术方案17.根据技术方案16所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括多个阻尼器柱结构,各个阻尼器柱结构包括关于所述移动式发电单元的纵轴线垂直地延伸的、设置在所述发电单元附近的柱,以及联接于所述柱的阻尼器,并且各个阻尼器包括联接于所述柱的第一纵向端和构造成联接于所述移动式发电单元的第二纵向端。
[0025]技术方案18.根据技术方案17所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器柱结构中的各个阻尼器构造成从相应的柱沿与所述相应的柱的纵向长度和所述移动式发电单元的所述纵轴线两者交叉的方向延伸。
[0026]技术方案19.根据技术方案18所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器柱结构包括至少两对阻尼器柱结构,并且所述至少两对阻尼器柱结构中的各对沿所述移动式发电单元的所述纵轴线的不同轴向点对准。
[0027]技术方案20.—种系统,包括:
构造成联接于移动式发电单元的结构稳定性系统,其中所述结构稳定性系统包括构造成将所述移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统,并且所述阻尼器系统包括多个阻尼器柱结构,各个阻尼器柱结构包括关于所述移动式发电单元的纵轴线垂直地延伸的、设置在所述发电单元附近的柱,以及联接于所述柱的阻尼器,并且各个阻尼器包括联接于所述柱的第一纵向端和构造成联接于所述移动式发电单元的第二纵向端。
【附图说明】
[0028]当参照附图阅读下列详细描述时,将更好地理解本发明的这些和其它的特征、方面和优点,其中,同样的标记在所有附图中表示同样的部件,其中:
图1为具有结构稳定性系统的移动式发电单元的实施例的示意图的图示;
图2为具有柱和阻尼器的图1的移动式发电单元的实施例的透视图;
图3为具有柱和阻尼器的图1的移动式发电单元的另一个实施例的透视图;
图4为图2和图3的移动式发电单元的柱和阻尼器的实施例的示意图的图示;以及图5为图2和图3的移动式发电单元的柱和阻尼器的另一个实施例的示意图的图示。
【具体实施方式】
[0029]将在下面描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述,可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当认识到,在任何这种实际实施的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须作出许多特定实施决定以实现开发者的特定目的,诸如符合系统相关且商业相关的约束,这可从一个实施变化到另一个实施。此外,应当认识至IJ,这种开发努力可为复杂且耗时的,但是对于受益于本公开的技术人员而言,仍将是设计、制作和制造的日常工作。
[0030]当介绍本申请的各种实施例的元件时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在元件中的一个或更多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含的,并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。
[0031]本实施例针对通过使移动式发电设备稳定来解决经受高风速和地震活动的问题的系统及方法。系统可包括用以生成功率的移动式发电单元。系统还可包括用以在第一纵向端上联接于柱并且在第二纵向端上联接于移动式发电单元的阻尼器。阻尼器通过减轻单元的外部上的力的冲击来使移动式发电单元稳定。例如,阻尼器可克服风力和/或地震力来使移动式发电单元稳定。相对于风力,阻尼器可在超过移动式发电单元的倾覆力矩的风力存在的情况下将移动式发电单元保持在竖直位置,作为实例,大于120千米每小时(km/h)的示例性风速。相对于地震力,阻尼器可用于在地震活动存在的情况下将移动式发电单元保持在竖直位置。阻尼器可连同地震套件用于进一步改进移动式发电单元可耐受的地震力。
[0032]现在转到附图,图1为移动式发电单元10的实施例。如所示,移动式发电单元10包括拖车12、燃气涡轮发动机14和发电机16。尽管图1的移动式发电单元10包括燃气涡轮发动机14,但其意在为示范性的,并且可使用适用于发电的任何发动机14或涡轮。发电单元10可包括一个或更多个过滤系统18。过滤系统18可包括用以将过滤系统的构件包围在封壳中的壳体20。在实施例中,空气过滤系统18可将空气提供至发动机14。发动机14可使空气与燃料混合,并且燃烧空气燃料混合物来驱动发电单元10的一个或更多个涡轮。当涡轮被驱动时,其使联接于发动机14的轴22旋转。发电机14使用来自轴22的机械能来生成电功率以输送至电网。发电单元10还可包括一个或更多个排气系统20。发动机14可包括用于从发电过程排放排出气体(例如,燃烧的空气燃料混合物)的排气系统24。
[0033]移动式发电单元10可包括各种高度处的构件。例如,在图1中,空气过滤器系统20和排气系统24可相对于地面或拖车12构造在高于发动机14和/或发电机16的高度28的较高高度26处(例如,3至15米)。结构越高,来自风30的冲击发电单元10的力相比于相对于较矮结构来自风32的力越大。传统地,保护壁可构造成保护发电单元10免受上文所述的风力。然而,安装强到足以耐受风力的防护墙可为昂贵的并且/或者难以构建。在实施例中,移动式发电单元10可通过使用结构稳定性系统34来稳定,以减轻来自风30,32的力对移动式发电单元10的冲击。结构稳定性系统34可包括具有柱40和/或阻尼器42的阻尼器系统35。柱40可设置在移动式发电单元10附近,并且关于移动式发电单元10的纵轴线垂直地延伸。一个或更多个阻尼器42可联接于相应的柱40以形成阻尼器柱结构。如下文所说明,阻尼器42可在沿移动式发电单元10的纵轴线的位置处联接于移动式发电单元10,并且使移动式发电单元1稳定。
[0034]图2为具有用以使移动式发电单元10在多个位置36处稳定的结构稳定性系统34的移动式发电单元10的透视图。结构稳定性系统34包括阻尼器系统35,其具有经由阻尼器42联接于移动式发电单元10的柱40。柱40可包括橡胶材料。在实施例中,柱40可包括阻尼器联接部分41和锚定部分43。阻尼器联接部分41可为联接于阻尼器42的纵向端44的上部(例如,沿Z轴线52较高)。在柱40的相对端上的锚定部分43构造成锚定于地面。在一些实施例中,该锚定部分43与基座78(如图3中所示)接合以支承柱40。作为备选和/或此外,柱40可部分地埋入来锚定柱40。
[0035]阻尼器42在纵向端44上联接于柱40,并且在阻尼器42的另一纵向端46上联接于移动式发电单元10。1]形夹(例如,钩环或U形螺栓)、紧固件或任何适合的装置可将阻尼器42联接于移动式发电单元10上的位置36、柱40或两者。例如,阻尼器42可经由压配合、卡扣配合、螺接等联接。此外,柱40、位置36或两者可包括构造成装固阻尼器42的凹口或紧固件。如图2中所示,三维坐标系49可包括X轴50、Y轴51和Z轴52。阻尼器42可从移动式发电单元10的侧向侧53沿径向方向(例如,沿Y轴51)延伸,并且/或者平行于地面或拖车12延伸。柱40可平行于移动式发电单元12定位,并且垂直地延伸(例如,沿Z轴52)以与构件(例如,过滤系统18、排气系统24等)的高度26(如图1中所示)或附接点的高度对准。在移动式发电单元10的相对侧向侧55上,可包括一个或更多个相对的阻尼器42。在实施例中,对于侧向侧53上的各个阻尼器42,可存在相对侧向侧55上的相对阻尼器42。例如,如图2中所示,联接于相应的柱40的一对阻尼器42可从过滤器壳体54延伸以支承移动式发电单元12。尽管图2中示出了三对阻尼器42,但联接于相应的柱40的任何对数(例如,2、3、4、5或更多)可用于改进移动式发电单元10的稳定性。多个阻尼器42的纵向端46联接在沿发电单元10的纵轴线(例如,沿X轴50)的多个位置36处。阻尼器42可近似均匀地间隔开,或者定位成与比单元10的平均高度更高(例如,沿Z轴52较高)的移动式发电单元1的部分上的多个位置36对准。
[0036]阻尼器42可包括偏压部分56如弹簧元件,以将移动式发电单元10偏压到图2中所示的中心位置(例如,正常操作位置)。例如,如果风30沿风30的方向施加力至移动式发电单元10,则阻尼器42的偏压部分56可沿风30的相反方向(例如,沿Y轴51)施加力58。即,阻尼器42通过将移动式发电单元10偏压至中心位置(例如,反抗位移)来减轻风30的冲击,并且/或者减小移动式发电单元10的加速度。就此而言,阻尼器42使得移动式发电单元10能够耐受比在没有阻尼器42的情况下更大的来自风30的偏转。例如,当风速增大时,偏压部分56通过反抗位移来适应较强的力。
[0037]阻尼器42可包括阻尼器部分60,以减小(S卩,阻尼)力对移动式发电单元10的外部的冲击,如来自风30和/或地震活动的力。例如,阻尼器部分60可包括磁流变流体(MR流体)或粘性阻尼器,其允许阻尼器42减轻外力对移动式发电单元10的冲击。例如,来自风30的在移动式发电单元10的外部上的力可通过将动能转换成热来减轻。就此而言,阻尼器42具有柔性结构,其允许移动式发电单元10耐受刚性结构将不耐受的力。
[0038]图3为经由阻尼器42联接于柱40的另一个移动式发电单元76的实施例。图3的柱40可使用基座78锚定于地面。即,基座78可插入到锚定部分43中以支承柱40。基座78可包括混凝土或另一硬材料以在力冲击移动式发电单元76的外部时支承柱40。如上文提到的,结构稳定性系统34可与任何适合的移动式发电单元10,76—起使用。取决于拖车和/或移动式发电单元10,76的类型,可有益的是使用除图2和3中所示的三对之外的一定数量的阻尼器。例如,在较小单元中,可有益的是使用两对。
[0039]阻尼器42可连同一个或更多个地震套件84使用来改进拖车12的稳定性。例如,相对于地震活动,典型的移动式发电单元10可保持稳定性,直到大约0.24g。在将一个或更多个地震套件84联接于发电单元10之后,发电单元10可保持稳定性,直到大约0.65g。通过连同地震套件84使用阻尼器42,发电单元10可保持稳定性大于0.65g,作为实例,大约0.75g。
[0040]结构稳定性系统34可允许移动式发电单元10在倾覆力矩超过静负载(例如,移动式发电单元10、拖车12等)的抵抗的情况下保持稳定性。例如,风30施加压力,该压力施加于移动式发电单元10上的暴露表面。来自风30的压力转换成力。在大风30期间,风力引起拖车12单元上的倾覆力矩(例如,当风30将压力施加在移动式发电单元10上时)。该倾覆力矩可在拖车12的基部(例如,起落装置)处转换成力,这可引起上升并且由此使移动式发电单元10不稳定(例如,倾覆)。在一些情况下,如果起落装置处的静负载小于风上升负载,则拖车可不稳定。在一些单元10中,如果风速超过例如120千米每小时(km/h)的风,则在具有或不具有一个或更多个地震套件的情况下,静负载可小于风负载。即,移动式发电单元可在风负载(例如,120km/h风速转换成力)超过静负载时不稳定。关于阻尼器42,可在高于241km/h(优选高于321km/h或354km/h)下保持稳定性。鉴于此,这些数字仅为实例,其意于阐释阻尼器42可如何改进移动式发电单元10的稳定性。
[0041]图4为阻尼器42的实施例的示意图。阻尼器42可包括联接于移动式发电单元10的纵向端46上的偏压部分56,如复位弹簧。偏压部分56可联接于阻尼器部分60的活塞94。阻尼器部分60还可包括线的电磁线圈96。电磁线圈96可用于控制MR流体98。通过使用MR阻尼器42,如图4中所示,阻尼特征可由穿过电磁线圈96的功率的特征来控制。
[0042]图5为阻尼器42的另一个实施例的示意图。阻尼器42包括联接于柱40的纵向端44上的偏压部分56。尽管偏压部分56和阻尼器部分60以如图4和5中所示的定向布置,但任何适合的定向可用于将移动式发电单元更好地保持在竖直位置。偏压部分用于通过反抗从中心位置的位移来使移动式发电单元10定心。如上文提到的,阻尼器部分60可为粘性阻尼器(例如,缓冲器)。粘性阻尼器可使用联接于具有孔口(例如,多孔孔口)的活塞头102的活塞100,以通过将来自风或地震活动的移动转换成活塞头102与流体104如硅油之间的摩擦来减小移动式发电单元10的运动。
[0043]该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其它实例意图在权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种系统,包括: 构造成生成功率的移动式发电单元;以及 构造成联接于所述移动式发电单元的结构稳定性系统,其中所述结构稳定性系统构造成在倾覆力矩超过静负载的抵抗时将所述移动式发电单元保持在竖直位置。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统包括构造成将所述移动式发电单元偏压到中心位置的阻尼器系统。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括多个阻尼器,其构造成在沿所述移动式发电单元的纵轴线的多个位置处联接于所述移动式发电单元,并且使所述移动式发电单元稳定。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括多个柱,其设置在所述移动式发电单元附近并且关于所述移动式发电单元的纵轴线垂直地延伸,其中所述多个阻尼器中的各个阻尼器联接于所述多个柱中的相应的柱以形成阻尼器柱结构。5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器中的各个阻尼器包括联接于所述多个柱中的相应的柱的第一纵向端,以及构造成联接于所述发电单元的第二纵向端,并且所述多个阻尼器中的各个阻尼器从所述多个阻尼器的相应的柱沿与所述相应的柱的纵向长度和所述移动式发电单元的纵轴线两者交叉的方向延伸。6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括一对阻尼器柱结构,其中所述一对阻尼器柱结构中的第一阻尼器柱结构构造成联接于所述移动式发电单元的第一侧,并且所述一对阻尼器柱结构中的第二阻尼器柱结构构造成联接设置成与所述第一侧相对的所述移动式发电单元的第二侧。7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述一对阻尼器柱结构沿所述移动式发电单元的所述纵轴线的轴向点对准。8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述阻尼器系统包括至少两对阻尼器柱结构,其中所述至少两对阻尼器柱结构中的各对阻尼器柱结构沿所述移动式发电单元的所述纵轴线的不同轴向点对准。9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述结构稳定性系统构造成在以大于所述单元的倾覆力矩的速度吹动的风存在的情况下将所述移动式发电单元保持在竖直位置。10.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述多个阻尼器中的各个阻尼器包括磁流变阻尼器、粘性阻尼器或它们的任何组合。
【文档编号】F02C6/00GK106065917SQ201610245938
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月20日 公开号201610245938.9, CN 106065917 A, CN 106065917A, CN 201610245938, CN-A-106065917, CN106065917 A, CN106065917A, CN201610245938, CN201610245938.9
【发明人】V.塞蒂, M.A.阿科斯塔
【申请人】通用电气公司
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