专利名称：大气收缩压发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电装置，特别是涉及一种大气收缩压发电装置。
背景技术：
现有的汽电共生发电装置，通常包含一蒸汽锅炉、一连通蒸汽锅炉的涡轮机，及一连接涡轮机的发电机。在使用时，蒸汽锅炉利用石化燃料燃烧的热能产生大量高压蒸汽，并将高压蒸汽输出至涡轮机中推动涡轮机的叶片使涡轮机转动；而发电机则能受涡轮机的转动带动而运转，借此将涡轮机转动的机械动能转化为电能输出，达到汽电共生发电装置发电的目的。然而，现有的汽电共生发电装置虽然具有优秀的能源转换效率，但探究其执行现实面，仍存在相当多难以忽视的问题。首先，现有的汽电共生发电装置的动力来源不外乎是在蒸汽锅炉中燃烧重油、燃料油、天然瓦斯等石化燃料，释放石化燃料中的化学能以制造高压蒸汽来驱动涡轮机；然而，石化燃料的燃烧非但会产生大量如碳氧化物(COx)、氮氧化物(NOx)等的污染气体危害环境，更会消耗地球上所剩无几的非再生石化资源，与现今环保及节能减碳意识增强的世界潮流全然背道而驰。其次，由于现有 汽电共生发电装置中，必然需要装配蒸汽锅炉，因此不但使发电装置的使用领域限制在少数有使用蒸汽锅炉的产业中，更因为含有蒸汽锅炉的结构较复杂不易保养而维护经费高；此外，蒸汽锅炉通常具有较大的体积而较占空间，且燃烧时产生大量热能与废气更使设置的地点受到诸多限制，也让操作人员处于高温的危险工作环境。因此，现有的汽电共生发电装置确实存在有待改善的空间。
发明内容本实用新型的一目的在于提供一种不会产生污染气体且不需燃烧石化燃料的大气收缩压发电装置，完全符合世界各国致力环境保护、节能和绿能的诉求。本实用新型的另一目的在于提供一种结构简单而易于维护的大气收缩压发电装置。本实用新型的又一目的在于提供一种节省空间且低制造成本的大气收缩压发电
>J-U ρ α装直。本实用新型大气收缩压发电装置包含一个涡轮机、一供压单元、一发电机，及一空压机单元。该发电机连接该涡轮机并受该涡轮机的运转带动，用以将涡轮机运转的机械动能转换为电能并输出。该供压单元包括一内部预先储存有压缩空气的贮气槽，及一连接贮气槽与涡轮机的恒稳调压器，该恒稳调压器用以调节该贮气槽中压缩空气的压力并输出至该涡轮机，借压缩空气驱动该涡轮机运转。该空压机单元连接于该贮气槽，并恒提供该贮气槽一稳压空气，使贮气槽内的压缩空气保持于一定的压力值，且还连接于该发电机与一个外接电源，而可选择地以该发电机输出的部分电能或该外接电源为该空压机单元的驱动电源以运转。[0009]较佳地，该空压机单元包括连接该贮气槽的一个主空压机及一个启动空压机。较佳地，本实用新型大气收缩压发电装置还包含一个连接该涡轮机与该发电机的减速齿轮箱；该减速齿轮箱用以将该涡轮机输出扭矩的转速与扭力转换至适于驱动该发电机运转规格的转速与扭力以驱动该发电机运转。 较佳地，本实用新型大气收缩压发电装置还包含一个自动电源切换开关；该自动电源切换开关连接该空压机单元、该发电机，与该外接电源，用以将该空压机单元的驱动电源在该外接电源与该发电机的输出电能间切换。较佳地，本实用新型大气收缩压发电装置还包含一个模拟控制单元；该模拟控制单元包括一个连接于该恒稳调压器与该自动电源切换开关的延时切换控制器；该延时切换控制器用以感测该恒稳调压器输出的压缩空气的压力与流量，并根据感测到的压力与流量值控制该自动电源切换开关切换该空压机单元的电源来源。较佳地，本实用新型大气收缩压发电装置还包含一个第一节流控制阀及一个第二节流控制阀；第一节流控制阀连接该空压机单元、该涡轮机，及该贮气槽，用以调节该空压机单元与该涡轮机输入该贮气槽的压缩空气流量；该第二节流控制阀连接该恒稳调压器与该涡轮机，用以调节该恒稳调压器输入该涡轮机的压缩空气流量。较佳地，该模拟控制单元还包括一个连接该减速齿轮箱与该发电机的转速感测器及一个模拟控制器；该转速感测器用以感测该减速齿轮箱与该发电机的转速；该模拟控制器连接该转速感测器、该第一节流控制阀及第二节流控制阀，并根据该转速感测器感测到的转速值调节通过该第一节流控制阀及第二节流控制阀的压缩空气流量。本实用新型的有益效果在于:通过贮气槽内预先储存的压缩空气做为动力来源驱动涡轮机运转以带动发电机产生电能，因此不需要装设现有汽电共生发电装置中的蒸汽锅炉，所以在运转过程中不需燃烧任何石化燃料，也不会产生任何污染气体。此外，贮气槽的结构也远比蒸汽锅炉简单，因此降低了发电装置整体的制造成本与维护难度。另外，由于无须配置蒸汽锅炉与废气排放处理的空间，大幅减小了发电装置的体积而能节省空间。再者，因空压机单元能选择地使用发电机产生的部分输出电能作为其驱动电源，因此运作时能更加节省能源消耗。
图1是一示意图，说明本实用新型大气收缩压发电装置一较佳实施例的结构。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。参阅图1，为本实用新型大气收缩压发电装置的较佳实施例，包含一涡轮机11、一供压单元2、一发电机12、一连接涡轮机11与发电机12的减速齿轮箱13、一空压机单元3，及一自动电源切换开关4。该供压单元2包括一内部预先储存有压缩空气的贮气槽21，及一连接贮气槽21与涡轮机11的恒稳调压器22。该恒稳调压器22用以调节贮气槽21中压缩空气的压力并输出至涡轮机11，能确保贮气槽21供给涡轮机11的压缩空气的压力与气流量保持稳定，并通过输出的压缩空气驱动涡轮机11运转。其中涡轮机11的进排气端设有一电磁阀轴节开关保护装置(图未示)，能在涡轮机11运转过速或失速时调节涡轮机11的压缩空气进排气量，达到调整涡轮机11转速的功效。而所述压缩空气于推动涡轮机11运转后，则回流至贮气槽21内补充贮气槽21中的空气压力。该发电机12经由减速齿轮箱13连接涡轮机11，并受涡轮机11的运转带动以将涡轮机11转动的机械动能转换为输出电能72并输出。在本实施例中，涡轮机11相较于发电机12具有较高的转速，因此，减速齿轮箱13提供了 3000rpm/1800rpm的转速转换比率，以将涡轮机11输出的高转速、低扭力的扭矩转换为适于驱动发电机12运转规格的低转速、高扭力的扭矩，并传递至发电机12以驱动发电机12运转产出60Hz的额定输出电能72。该空压机单元3连接于贮气槽21，并恒提供贮气槽21 —压缩空气，使贮气槽21内的压缩空气在一部分经由恒稳调压器22输出至涡轮机11后，能持续得到压缩空气的补充而使内部压缩空气保持于一定的压力值。须强调地，本装置的发电机12产生的输出电能72一部分对外输出以供一联外输出系统73使用，而另一部分的输出电能72则回馈至系统中供空压机单元3使用。空压机单元3经由该自动电源切换开关4连接于发电机12与一外接电源71，并能通过自动电源切换开关4的切换，将空压机单元3的驱动电源可选择地在外接电源71与发电机12输出的部分输出电能72间切换。该空压机单元3包括连接至贮气槽21的一主空压机31及一启动空压机32。在大气收缩压发电装置初始启动时，外接电源71经由自动电源切换开关4传递至启动空压机32以驱动启动空压机32运转，并通过启动空压机32提供的加压空气使贮气槽21内的空气压力达到饱和状态后，再将压缩空气输出至涡轮机11推动涡轮机11运转。而在涡轮机11开始带动发电机12产生稳定的输出电能72输出后，自动电源切换开关4便将部分发电机12产生的输出电能72传递至主空压机31使主空压机31启动运转，并切断外接电源71而改以主空压机31作为提供贮气槽21的加压空气来源。借此大气收缩压发电装置在开始运转发电后，能以自身发电机12产出的输出电能72满足空压机单元3的运转需求节省了外接电源71的成本。而启动空压机32除了于大气收缩压发电装置初始启动时运转外，在主空压机31进行保养、维修或其它紧急状况需要停机时，也可启动做为一个备用的加压空气源，使贮气槽21内的空气持续获得增压而维持大气收缩压发电装置的运转。本实用新型大气收缩压发电装置还包含一第一节流控制阀61、一第二节流控制阀62，及一个模拟控制单元5。第一节流控制阀61连接空压机单元3、涡轮机11及贮气槽21，用以调节控制空压机单元3与涡轮机11输入贮气槽21中的压缩空气流量。第二节流控制阀62则连接恒稳调压器22与涡轮机11，用以调节恒稳调压器22输入涡轮机11的压缩空气流量。模拟控制单兀5包括一延时切换控制器51、一转速感测器52,及一模拟控制器53。转速感测器52连接该减速齿轮箱13与发电机12，用以感测减速齿轮箱13与发电机12的转速。模拟控制器53则连接于转速感测器52、第一节流控制阀61及第二节流控制阀62，并能根据转速感测器52感测到的减速齿轮箱13与发电机12的转速值，调节压缩空气通过该第一节流控制阀61及第二节流控制阀62的流量，因此当减速齿轮箱13与发电机12转速发生改变时，模拟控制器53能控制第一节流控制阀61及第二节流控制阀62调整以提供贮气槽21与涡轮机11适当流量的压缩空气，确保涡轮机11与发电机12安全稳定地运转。模拟控制单元5的延时切换控制器51连接于恒稳调压器22与自动电源切换开关4，用以感测恒稳调压器22输出的压缩空气的压力与流量，并根据感测到的压力与流量值控制自动电源切换开关4以切换空压机单元3的电源来源。延时切换控制器51设置的主要目的在于:能控制自动电源切换开关4切换空压机单元3的电源来源的时间，在确保恒稳调压器22输出的压缩空气具有稳定的压力与流量且发电机12稳压产生输出电能72后，才使自动电源切换开关4切断外接电源71而改用发电机12产生的输出电能72供空压机单元3使用，避免空压机单元3提供的压缩空气不稳定，连带使恒稳调压器22的压缩空气不稳定输出造成涡轮机11运转过速或失速而损坏。此外，在大气收缩压发电装置开始运转发电后，若延时切换控制器51感测到恒稳调压器22输出气流与气压不稳定，也能手动控制自动电源切换开关4将空压机单元3的驱动电源切换至稳定的外接电源71，保护涡轮机11与发电机12平稳地运转。综上所述，本实用新型大气收缩压发电装置利用贮气槽21内预先储存的压缩空气做为动力源来驱动涡轮机11运转以带动发电机12产生输出电能72，因此不需要装设任何蒸汽锅炉，在运转的过程中不需使用石化燃料进行燃烧，不会产生任何污染气体而符合现今世界节能减碳的环保目标，更避免了操作的人员需在高温的环境中进行操作的危险。此外，去除了结构复杂的蒸汽锅炉，也能降低发电装置的整体制造成本与维护难度。另外，因不再需要保留燃烧与排放废气的处理空间，大幅缩小了发电装置的体积而能节省空间。确实能达到本实用新型的目的。惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
权利要求1.一种大气收缩压发电装置，包含: 一个涡轮机；及 一个发电机，连接该涡轮机并受该涡轮机的运转带动，将涡轮机运转的机械动能转换为电能并输出； 其特征在于该大气收缩压发电装置还包含: 一个供压单元，包括一个内部储存有压缩空气的贮气槽，及一个连接该贮气槽与该涡轮机的恒稳调压器，该恒稳调压器调节该贮气槽中压缩空气的压力并输出经调节压力的压缩空气至该涡轮机，以驱动该涡轮机运转 '及 一个空压机单元,连接于该贮气槽,并恒提供该贮气槽一压缩空气,使贮气槽内的压缩空气保持于一定的压力值，且还连接于该发电机与一个外接电源，而可选择地以该发电机输出的部分电能或该外接电源为该空压机单元的驱动电源。
2.根据权利要求1所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:该空压机单元包括连接该贮气槽的一个主空压机及一个启动空压机。
3.根据权利要求1所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:还包含一个连接该涡轮机与该发电机的减速齿轮箱；该减速齿轮箱将该涡轮机输出扭矩的转速与扭力转换至适于驱动该发电机运转规格的转速与扭力以驱动该发电机运转。
4.根据权利要求3所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:还包含一个自动电源切换开关；该自动电源切换开关连接该空压机单兀、该发电机，与该外接电源，将该空压机单元的驱动电源在该外接电源与该发电机的输出电能间切换。
5.根据权利要求4所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:还包含一个模拟控制单元；该模拟控制单元包括一个连接于该恒稳调压器与该自动电源切换开关的延时切换控制器；该延时切换控制器用以感测该恒稳调压器输出的压缩空气的压力与流量，并根据感测到的压力与流量值控制该自动电源切换开关切换该空压机单元的驱动电源来源。
6.根据权利要求5所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:还包含一个第一节流控制阀及一个第二节流控制阀；第一节流控制阀连接该空压机单元、该涡轮机，及该贮气槽，调节该空压机单元与该涡轮机输入该贮气槽的压缩空气流量；该第二节流控制阀连接该恒稳调压器与该涡轮机，调节该恒稳调压器输入该涡轮机的压缩空气流量。
7.根据权利要求6所述的大气收缩压发电装置，其特征在于:该模拟控制单元还包括一个连接该减速齿轮箱与该发电机的转速感测器及一个模拟控制器；该转速感测器用以感测该减速齿轮箱与该发电机的转速；该模拟控制器连接该转速感测器、该第一节流控制阀及第二节流控制阀，并根据该转速感测器感测到的转速值调节通过该第一节流控制阀及第二节流控制阀的压缩空气流量。
专利摘要一种大气收缩压发电装置，包含一涡轮机、一供压单元、一发电机，及一空压机单元。供压单元包括一储存压缩空气的贮气槽，及一连接贮气槽与涡轮机的恒稳调压器。恒稳调压器用以调节贮气槽中压缩空气的压力并输出以驱动涡轮机运转。发电机连接涡轮机并受涡轮机带动产生电能输出，且部分输出电能用以驱动空压机单元。空压机单元连接贮气槽并恒提供贮气槽一压缩空气，使贮气槽内的空气保持于一定的压力值。通过贮气槽内的压缩空气做为动力来源；从而带动涡轮机使发电机产生电能，不需要装设蒸汽锅炉而不会产生污染气体，也大幅减小整体的体积与维护的难度。
文档编号F01D15/10GK203067040SQ20132004726
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者郑德荣, 黄新凯 申请人:聚巨企业有限公司