气液增压发电装置的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种气液增压发电装置。

背景技术：

随着世界经济高速发展，能源的需求量急剧增长。寻找可替代、可再生、清洁的新型能源已经成为全球各个国家的共识。目前，火力发电、汽车尾气排放等产生废渣、废气、废水，严重污染环境，造成硫化物、hc、nox及pm2.5等严重超标，严重地威胁人们的身体健康。近年来，受石油价格上涨和全球气候变化的影响，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，采用水力发电、核动力发电、风力发电、光伏发电已成为各国可持续发展的重要能源。但水力发电、核动力发电、风力发电、光伏发电等可再生能源发电均有明显的局限性，限制了可再生能源的发展规模，全球气候变化和能源安全问题日益突出。

对于现有的发电技术，如火力发电技术、水力发电技术、核动力发电技术、光伏发电技术、风力发电技术，但是该类发电技术均具有不同缺点：

1、火力发电技术：非清洁能源，污染环境，不具有可持续性；

2、水力发电技术：受水资源分布限制，受季节影响大，不适用于水资源缺乏地区；

3、核动力发电技术：安全隐患高；

4、光伏发电技术：受地域影响大，光照资源缺乏地区不适用；

5、风力发电技术：密度低、不稳定、不可控、占用大片土地、地区差异大，不易作为主要供电方式。

由于气液增压发电装置以空气、液压油为介质，利用气液压增压缸与曲轴相配合组成气液压增压动力机，通过对气液进行技术增压产生巨大驱动能量作为本装置的主要动力。气液压能是一种物理能，气液压发电动力装置体积小、重量轻、比功率大，能快速启动和制动，反应速度快、工作平稳，具有广阔的发展前景。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种结构简单，操作及使用方便，通过将气液压增压缸中活塞杆作直线往复运动的气液压能转换为机械旋转运动的机械能，通过发电系统中的增速机提升旋转速度，带动发电机发电，实现能量转换，从而降低生产成本，具体地说是一种气液增压发电动力装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种气液增压发电装置，包括有市电，所述发电装置包括有并网系统、启动系统、发电系统、电磁控制阀和供气系统，所述发电系统包括有依次联接的正时控制系统、气液压增压动力机、增速机和发电机，所述供气系统包括有依次联接的螺杆空气压缩机、储气罐和空气干燥过滤器，所述并网系统分别与市电、启动系统、供气系统、正时控制系统和电磁控制阀电联接，所述市电通过并网系统可向供气系统、启动系统提供电源，所述供气系统、正时控制系统和电磁控制阀通过并网系统控制其工作状态，所述发电系统中的发电机与启动系统电联接，所述发电机通过并网系统提供电源，在启动系统的作用下，驱动发电机运行发电；所述供气系统用于向发电系统提供气源，所述供气系统通过空气干燥过滤器与气液压增压动力机联接，所述气液压增压动力机在供气系统的作用下，通过增速机提升旋转速度，在正时控制系统的作用下，驱动发电机运行发电，所述发电机生产的电能与并网系统电联接，通过并网系统向供气系统、启动系统供电，并将多余电能通过并网系统向市电供电。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，所述并网系统包括有微机智能同期控制器和机组综合一体化控制器，其中所述微机智能同期控制器为带有plc控制芯片的控制器，所述机组综合一体化控制器带有显示屏的plc操作柜；其中所述并网系统通过微机智能同期控制器与市电之间形成双向电联接，由市电通过并网系统向启动系统提供电源，驱动发电系统中的发电机运行发电；所述供气系统在机组综合一体化控制器的作用下，储气罐的气源通过空气干燥过滤器处理，向气液压增压动力机提供气源，通过增速机驱动发电机运行发电，所述发电机生产的电能通过微机智能同期控制器并入到并网系统中；所述并网系统中的机组综合一体化控制器与正时控制系统和电磁控制阀之间形成双向信号接收、反馈和控制系统。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，其中所述控制系统包括蓄电池、逆变装置、变频器、启动电机和电磁离合器，所述逆变装置通过蓄电池与并网系统电联接，所述启动电机通过变频器与逆变装置电联接，通过变频器控制启动电机的启动电流，所述启动电机通过电磁离合器与发电系统中的发电机联接，所述发电机通过蓄电池提供电源，在启动电机的作用下，驱动发电机运行发电，所述启动电机可通过电磁离合器实现与发电机分离。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，其中所述发电系统中的气液压增压动力机包括多个气液压增压缸和连杆与曲轴、飞轮、联轴器，在所述气液压增压缸内设有活塞和活塞杆，其中所述气液压增压缸内的活塞杆与连杆相联接，所述连杆与曲轴联接，在所述曲轴的输出端装有飞轮，所述曲轴与增速机之间通过联轴器联接，所述气液压增压缸在气源作用下，推动气液压增压缸内的活塞和活塞杆作直线运动，由活塞杆带动连杆联动，在曲轴的作用下，使活塞和活塞杆的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，带动联接于曲轴一端联轴器，通过所设置的联轴器，在飞轮的稳定作用下，由联轴器传递气液压增压动力机中曲轴的运动和扭矩，通过增速机产生的高速旋转运动，在正时控制系统的控制下，驱动发电机运行发电。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，其中所述正时控制系统包括有感应器和正时器，所述正时器安装于曲轴一端，并与所述曲轴同轴设置，所述正时器包括有三个突轮盘，三个突轮盘设置呈180度半圆形结构，三个突轮盘之间相差120度，所述感应器的数量与突轮盘相对应，三个突轮盘分别通过相应的感应器与并网系统联接；通过所设置的突轮盘准确调节气液压增压缸内气液从压缩至排气之间交替作功的间隔时间，由增速机驱动发电机运行发电。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，其中所述气液压增压缸的数量设有3～6个。

进一步地，本发明所述的气液增压发电装置，其中所述发电系统还包括有排气消声装置，所述排气消声装置为反射式消声器，所述反射式消声器安装在气液压增压动力机中的排气口处。

采用本发明所述的气液增压发电装置，其基本原理为：利用气液压增压缸能耗低而动力大的特点,与曲轴相配合组成气液压增压动力机作为本发明的主要动力系统。其中气压缸、液压缸和增压缸制作为一体式组合，以压缩空气和液压油的压力为动力源，利用增压器的大小不同受压截面积之比例，根据压力不变，当受压面积由大变小，则压强也会发生大小不同变化的原理，通过增压缸将输入的气液压力增压，从而达到将压力提升数倍乃至数十倍的压力效果推动活塞往复直线运动，再经连杆与曲轴转换成旋转运动。气液压增压缸综合气缸和油缸的特点而设计，液压油与压缩空气严格隔离，缸内的活塞运动速度较气压传动稳定。

采用本发明所述的气液增压发电装置，其启动与运行的具体过程如下:通过并网系统打开相应的自动控制开关，蓄电池通过逆变装置、变频器向启动电机供电；启动电机启动后，首先带动发电机运转并通过并网系统自动启动螺杆空气压缩机、电磁控制阀和气液压增压动力机；气液压增压动力机通过增速机提高转速带动发电机；当发电机频率、电压和相位、相序经并网系统自动调整并与市电所需参数一致时，实现自动并网。而电磁离合器在发电机达到额定转速时自动与发电机分离。发电机所生产电能通过并网系统，除自动给螺杆空气压缩机和电磁阀、正时感应器持续供电外，同时还给蓄电池持续充电，并将多余的电能通过并网系统向市电输入外电。

采用本发明所述的气液增压发电装置，与现有技术相比，其有益效果在于：由于气液压增压发电技术是完全以气液增压动力推动机械发电的新型发电设备，其利用蓄电瓶作启动电源,以气液为媒介通过气液压增压动力机，产生巨大动力带动发电机发电，除自供外，能把多余的电能提供外用。本装置在整个发电过程中不消耗煤炭、石油、天然气等一次性石化能源，无废渣、废气、废水排放，实现了节能、环保要求。同时，气液增压发电不受地域、气候等因素限制、发电成本低、建厂周期短、占地面积小、建厂选址方便，可建于地面地下，亦可楼房多层叠加建厂,可边建厂边发电。采用本发明所述发电装置具有以下显著优点：

1、具有显著的环保和节能效果：整个发电系统运行过程是物理现象，不消耗煤炭，石油、天然气、水等一次性能源，无废渣、废气、废水排放。有利保护环境。

2、适用广泛：本装置以空气和液压油为发电媒介，不受地域、气候等因素限制。可以在任何地区较短时间建发电厂形成规模较大的新能源电力基地，还可解决海岛、边防哨所、矿山、偏远地区等不适用常规发电地区的用电需求，也可作为常规用电供应方式，满足企业、居民、机关、学校，轮船、汽车等各类用电需求。

3、节省投资：本装置采用模块化设计，可多套设备任意联接，可独立供电或联网供电。发电厂规模大小可根据当地用电需求配置并任意扩展，且无需建设高压线塔架，节省初期建设投资并具有扩展性。根据测算，建设100万千瓦气液增压发电厂总投资约需80亿元左右，与火电厂、风电、水电、太阳能发电等相比，气液增压发电厂在占地面积、投资、和建设周期方面具有明显的优势。气液增压动力发电机组作为独立的电力供应装置，能够自动适应电网的容量变化需求，实现智能化控制，无需人工值守。

4、经济效益高：本装置以气液作为发电媒介，在发电系统产生足够电力后，自供电系统将电力回馈初始动力系统，运行过程中不再消耗其他能源，发电成本仅为0.10元左右。综合来看，气液增压动力发电技术具有火力发电技术、水力发电技术、核动力发电技术、风力发电技术以及光伏发电技术无可比拟的优势。

综上所述，采用本发明所述的气液增压发电装置，利用气液压增压动力机作为独立的电力供应装置，能够自动适应电网的容量变化需求，实现智能化控制，无需人工值守，其实用性较高，具有广泛的应用场所。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中所述气液压增压动力机的结构示意图；

图3是本发明中所述逆变装置的充电滤波电路原理图；

图4是本发明中所述气液压增压缸的工作原理图一；

图5是本发明中所述气液压增压缸的工作原理图二；

图6是本发明中所述气液压增压缸的工作原理图三；

图7是本发明中所述增压缸工作原理图一；

图8是本发明中所述增压缸工作原理图二。

具体实施方式

为进一步说明本发明的构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

如图1至图8所示，采用本发明所述的一种气液增压发电装置，包括有市电，所述发电装置包括有并网系统、启动系统、发电系统、电磁控制阀和供气系统，所述发电系统包括有依次联接的正时控制系统、气液压增压动力机、增速机和发电机，所述供气系统包括有依次联接的螺杆空气压缩机、储气罐和空气干燥过滤器，所述并网系统分别与市电、启动系统、供气系统、正时控制系统和电磁控制阀电联接，所述市电通过并网系统可向启动系统提供电源，所述供气系统、正时控制系统和电磁控制阀通过并网系统控制其工作状态，所述发电系统中的发电机与启动系统电联接，所述发电机通过并网系统提供电源，在启动系统的作用下，驱动发电机运行发电；所述供气系统用于向发电系统提供气源，所述供气系统通过空气干燥过滤器与气液压增压动力机联接，所述气液压增压动力机在供气系统的作用下，通过增速机提升旋转速度，在正时控制系统的作用下，驱动发电机运行发电，所述发电机生产的电能与并网系统电联接，通过并网系统向启动系统供电或将多余电能通过并网系统向市电供电。

进一步地，所述并网系统包括有微机智能同期控制器和机组综合一体化控制器，其中所述微机智能同期控制器为带有plc控制芯片的控制器，所述机组综合一体化控制器带有显示屏的plc操作柜；其中所述并网系统通过微机智能同期控制器与市电之间形成双向电联接，由市电通过并网系统向启动系统提供电源，驱动发电系统中的发电机运行发电；所述供气系统在机组综合一体化控制器的作用下，储气罐的气源通过空气干燥过滤器处理，向气液压增压动力机提供气源，通过增速机驱动发电机运行发电，所述发电机生产的电能通过微机智能同期控制器并入到并网系统中；所述并网系统中的机组综合一体化控制器与正时控制系统和电磁控制阀之间形成双向信号接收、反馈和控制系统。

进一步地，所述控制系统包括蓄电池、逆变装置、变频器、启动电机和电磁离合器，所述逆变装置通过蓄电池与并网系统电联接，所述启动电机通过变频器与逆变装置电联接，通过变频器控制启动电机的启动电流，所述启动电机通过电磁离合器与发电系统中的发电机联接，所述发电机通过蓄电池提供电源，在启动电机的作用下，驱动发电机运行发电，所述启动电机可通过电磁离合器实现与发电机分离。

进一步地，所述发电系统中的气液压增压动力机包括多个气液压增压缸和连杆与曲轴、飞轮、联轴器。和所述曲轴箱和气液压增压缸的数量相同，在所述气液压增压缸内设有活塞和活塞杆，所述气液压增压缸内的活塞杆与连杆相联接，所述连杆与曲轴联接，在所述曲轴的输出端装有飞轮和联轴器，所述曲轴与增速机之间通过联轴器联接，所述气液压增压缸在气源作用下，推动气液压增压缸内的活塞和活塞杆作直线运动，由活塞杆带动连杆联动，在曲轴的作用下，使活塞和活塞杆的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，带动联接于曲轴一端联轴器，通过所设置的联轴器，在飞轮的稳定作用下，由联轴器传递气液压增压动力机曲轴的运动和扭矩，通过增速机产生的高速旋转运动，在正时控制系统的控制下，驱动发电机运行发电。而所述正时控制系统包括有感应器和正时器，所述正时器安装于曲轴的一端，与所述曲轴同轴设置，所述正时器包括有三个突轮盘，三个突轮盘设置呈180度半圆形结构，三个突轮盘之间相差120度，所述感应器的数量与突轮盘相对应，三个突轮盘分别通过相应的感应器与并网系统联接；通过所设置的突轮盘准确调节气液压增压缸内气液从压缩至排气之间交替作功的间隔时间，由增速机驱动发电机运行发电。

对于本发明所述的气液增压发电动力装置，各组成单元的功能情况如下所示：

一、并网系统包括有微机智能同期控制器和机组综合一体化控制器，其中所述微机智能同期控制器为带有plc控制芯片的控制器，具体情况为：

1、微机智能同期控制器

在电力系统中，发电机和线路变压器的并列操作是经常进行的，为了保证安全快速地将发电机并入电网，必须使用准同期控制器。微机智能准同期控制器对被同期对象的电压、频率、相位、加速度、滑差速率的测量由软、硬件结合完成,有很高的测量精度和准确性。在发电机工作方式中可以对电压，频率采用模糊控制进行变参数调节。调节方式有两种，一种是脉宽调节适合于伺服电机控制的模拟电位器调节，另一种是计（次）数调节适合于数字控制。调频(速）控制采用模糊控制理论有很宽的参数选择范围，既可适用伺服阀控制的液压调速机和直流电机控制的调速机，也可适用于普通交流电机控制的调速机。它以plc单片机为核心，具有高集成度、高可靠性、硬件简单、性能完善等。微机智能同期控制器有很高的周期精度及快捷的并网速度，并提供合阐闭锁功能。既可用于发电机的并列，也可以用于线路变压器的并列。主要应用于中小型发电厂的控制设备中。其主要功能为：

(1)确保捕捉次、并网时机，具有快捷，可靠地实现并网；

(2)自动变参数调频、调压作用，能预测合闸相角；

(3)具有多种调节方式，以适应不同的工作对象；

(4)具有多种故障检测功能，使用可靠、方便；

(5)还能适合单台发电机或单条线路的合闸并网：相应参数为：电源ac:10v-280v/50hz，dc:110v-250v；输入信号：发电机标准电压:0v-100v+30v(或0v-400v+120v)；电网标准电压:0v-100v+30v(或0v-400v+120v)；输出信号：a、增速与功角符合，减速具有同频性，而升压具有偏低特性，降压具有偏高特性；b、同期合闸及故障可以开关信号反馈,并以继电器方式输出2、机组综合一体化控制器

机组综合一体化控制器所述带有显示屏的plc操作柜，用于将气液压调速系统、曲轴调节系统、增速机控制系统、启动系统、电磁阀系统、发电机同期并网系统、变频系统发电机综合保护装置，电机二次测量回路及顺控操作等功能触模块集成在带有显示屏的plc操作柜上，可达到少人值守或无从值守，手机远程监视,一台机组配置一面显示屏，其集成度高，主要用于额定电压400v单机容量1000kw及以下的发电机组。可设计为手动和自动控制方式。其主要功能：

(1)具有自动调频、调功作用；

(2)具有自动增压和减压作用；

(3)具有自动同期并网作用；

(4)对发电机具有保护功能，如出现过电流、过负荷、过电压、低电压，过速、低频等情况时，具有自动切换作用；

(5)还具有对发电机测量相应参数功能，如三相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率、cos中各系统温度等相应参数。

二、启动系统包括蓄电池、逆变装置、变频器、启动电机和电磁离合器，具体情况为：

1、蓄电池

蓄电池联接于联接机组综合一体化控制屏逆变装置，其是一种储能的装置和不间断的恒压、恒频电源，以逆变装置作为主要的组成部分，当外部电源全部中断或者是因为倒闸而导致的断电的间隔之时,它能通过蓄电池组继续给负载进行供电。其温度适应范围大，可以在温度范围为-25℃～85℃的环境条件下工作。

2、逆变装置

联接于蓄电池和变频器的逆变装置，主要作用是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220v,50hz正弦波）的转换器。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。通过变频装置给启动电机供电。具有如下特点：

（1）转换效率高、启动快；

（2）安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能；

（3）物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击；

（4）带负载适应性与稳定性强。

3、变频器

变频器联接于逆变装置和启动电机，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。主要由整流（交流变直流）、滤波、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部igbt的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

4、启动电机

联接于变频器，并通过电磁离合器与发电机联接，具有良好的启动性能，主要用于实现范围较广的平滑调速、保持转矩。当经过变频的电源启动电机后，其带动发电机开始运转，使发电机达到额定转速和输入外电所需要的频率要求使之能实现并网，从而实现并网后通过离合器自动与发电机分离。

5、电磁离合器

电磁离合器中的线圈通电时，产生磁力。在电磁力的作用下，使衔铁的弹簧片产生变形，相应的动盘与衔铁吸合在一起，离合器处于接合状态，而当线圈断电时，磁力消失，衔铁在弹簧片弹力的作用下弹回，离合器处子分离状态。

三、供气系统包括有依次联接的螺杆空气压缩机、储气罐和空气干燥过滤器，具体情况为：

1、螺杆空气压缩机

螺杆空气压缩机采用高容量压缩组件，其转子外圆速度低而达到最佳注油,实现了高效率，高可靠性。确保系统温度及压缩空气温度达到最低值,保证所有部件均达到最佳冷却效果及最高使用寿命。分别与并网系统和储气罐相联接，当来源于并网系统自动启动螺杆空气压缩机时，开始工作，具体工作原理为：

(1)吸气过程：电机驱动转子，主、从转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间大,外界的空气充满其中，当转子的进气侧端面转离了壳之进气口时，在齿沟间的空气被封闭在主、从转子与机壳之间，完成了吸气过程；

(2)压缩过程:在吸气结束时，主、从转子的齿峰与机壳形成的封闭容积随着转子角度的变化而减少，并按螺旋状移动，此为压缩过程；

(3)压缩气体与喷油过程:在输送过程中，容积不断减少气体不断被压缩,压力提高、温度升高、同时,因气压差而变成雾状的润滑被喷入压缩腔，从而达到压缩、降低温度、密封和润滑的作用；

(4)排气过程:当转子的封闭齿峰旋转到与机壳排气口相遇时，被压缩的空气开始排放,直到齿峰与齿沟的吻合面移至排气端面，此时齿沟空间为零，即完成排气过程。与此同时，主、从转子的另一对齿沟已施转至进气端，形成最大空间，开始吸气过程，由此开始一个新的压缩循环。其优点是具有高性能、高效率、噪音低的特点。

2、储气罐

所述储气罐分别与螺杆空气压缩机和电磁控制阀联接，其主要功能为：

(1)储存来自于螺杆式空气压缩机的压缩空气；

(2)缓冲压力。因压缩机排出空气的压力有一定的波动，加装储气罐后，能使用气端的压缩空气压力更稳定。

(3)预除水、空气中部分水蒸气经压缩后己形成液态的水滴，这些水滴经过储气罐时大部分会沉积在储气罐底部，储气罐底部有一个排污阀，可通过手动或自动排出。

3、空气干燥过滤装置

所述空气干燥过滤装置是为了提高用气品质必不可少的过滤设备，包括有二级滤芯，其主要功能为：

(1)当携带含有灰尘、油、铁锈和水份等有害物质的压缩空气通过第一级简状网眼过滤芯时产生聚结效应大一点的颗粒将被吸附在滤材上，并且水份会凝结成较大的水滴；

(2)进入分离室时，压缩空气速度减缓，使得颗粒再一次聚集，水雾再次凝结在一个蜂窝状的聚水器上；

(3)载着杂质颗粒的水沿着底部流到排水装置，通过自动排水阀将其排出；

(4)压缩空气中95%以上的水滴、油液以及大颗粒已被第一滤芯滤除，经第一级过滤后的压缩空气进入了第二级滤芯；

(5)压缩空气通过第二级由特殊棉所制成的纤维过滤网时,会产生数以千计的小旋涡，同时压缩空气将被加速数十倍，其旋涡中心犹如龙卷风一样，形成真空状态，在第一级过滤没有被滤除的水滴再次被气化、转换、滤除，同时，小到5微米的颗粒也被第二级滤网完全清除。

(6)经两级过滤达到无尘、无锈、无油、无水滴的干净、干燥的压缩空气，保障气动设备的正常运行，延长气动设备使用寿命。

四、发电系统包括有依次联接的正时控制系统、气液压增压动力机、增速机和发电机，具体情况为：

1、气液压增压动力机

气液压增压动力机包括有气液压增压缸、连杆与曲轴、飞轮、联轴器、排气消声装置和辅助装置，其中：

(1)气液压增压缸

气液压增压缸采用将现有的气压缸与液压缸和增压缸组合为一体式结构，以压缩空气和液压油的压力为动力源，利用增压缸的大小不同受压截面面积之比例，根据压力不变，当受压面积由大变小，则压强也会发生大小不同变化的原理，通过增压缸将输入的气液压力增压，从而达到将压力提升数十倍的压力效果推动活塞往复直线运动，再经连杆与曲轴转换成旋转运动。其中气液压增压缸是综合气缸和油缸的特点而设计，液压油与压缩空气严格隔离，缸内的活塞运动速度较气压传动稳定。当工作气压在液压油表面时，液压油在压缩空气作用下而流向预压行程腔，此时液压油会迅速推动活塞杆作位移，当活塞杆位移遇到阻力大于气压压力时停止动作。此时，增压缸的增压腔因为在电信号或气动信号的作用下，开始增压，这就是气液压增压的功率放大过程。具有工作原理如图4所示，预压行程：当p4进气，p1排气，压缩气体将油缸内油液导入预压行程腔完成预压行程，d2下降；增压行程：当p3进气，p2排气，气压缸活塞在压缩气体的作用下，d1活塞柱向下进入增压缸完成增压行程；回程位置：p1及p2进气，而p3、p4排气，活塞杆回到起始位置。

而在外部气源的作用下，形成增压推力，其工作原理如图5所示，电磁控制阀通电，使压缩空气经由p1空气孔，进入气压缸内推动活塞3及增压柱塞4进入油缸内，同时挤压气压缸1内气液增压，同时也挤压油压缸2内油液增压，推动油压缸产生高推力。而在没有外部气源的作用下，在缸内气压推力作用下，达到快速回程，其工作原理如图6所示，当电磁控制阀不通电时，压缩空气经由p2、p4进入增压缸，同时推动油压缸和气压缸快速退回原位，拉力为气压推力。

如图7和图8所示，增压缸的增压原理是，利用两个截面积不同的活塞（a1、a2），将压力p1推向活塞a1，则a2侧可输出p2d的压力；而当p2=(a1/a2)×p1，则油缸出力f=p2×a3。通过增压器搭配油缸则可作功。

(2)连杆与曲轴以及飞轮和联轴器

连杆是气液压增压动力机主要的传动机构之一,它将气缸活塞杆和曲轴联接起来，把作用于活塞顶部的压力通过连杆传给曲轴。曲轴承接连杆传来的力，使活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，带动联接于曲轴一端联轴器上的增速机。

在曲轴的输出端装有飞轮，飞轮具有较大转动惯量，起稳定作用。曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速也不稳定，为了改善这种状况，在曲轴后端装置飞轮。因动力机转速也是变化的，当动力机转速增高时，飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当动力机转速降低时,飞轮动能减少，把能量释放出来。飞轮可以用来减少动力机运转过程的速度波动，其稳定作用。

而联轴器主要用于气液压增压动力机曲轴（主动轴）与增速机（从动轴）的联接，用于传递气液压增压动力机曲轴的运动和扭矩。

(3)排气消声装置

排气消声装置采用为反射式消声器，并安装在气液缸排气口。反射式消声器则有多个串联的谐调腔与不同长度的多孔反射管相互相联接在一起，废气在其中经过多次的反射、碰撞、膨胀、冷却而降低其压力、减轻振动及能量，通过降低衰减排气压力的脉动来消除噪声。

(4)辅助装置

在气液压增压动力机中不仅包括各种阀类元件，如溢流阀、换向阀等；还包括有电器元件，如，电子显示屏、电流器等；通过所设置的阀类元件和电器元件，用来控制液压系统中液体的压力表、流量表等方向以及电流电量、电压的交换，以保证各项系统完成预期的工作运行。

2、正时控制系统

正时控制系统是气液压动力机中气、液系统的重要组成部分，所述正时控制系统包括有感应器和正时器，所述正时器安装于曲轴的一端，并与所述曲轴同轴设置，所述正时器包括有三个突轮盘，三个突轮盘设置呈180度半圆形结构，三个突轮盘之间相差120度，且分别对应3个感应器。由于正时器安装在曲轴一端，与动力机的曲轴是同轴、同步、同转速，与联接于机组综合一体化控制屏的正时感应器形成正时控制系统。通过与曲轴的联接并配合一定的传动比来保证进、排气液时间的准确。当动力机运转时，各气液压增压缸活塞的行程、气门液门的开启与关闭、气液压爆发的顺序，在“正时”的联接作用下，时刻保持“同步”运转。通过动力机的正时机构，让每个气液压增压缸正好做到：活塞行程运行到上止点时，气门、液门正好关闭，气液压能正好爆发。动力机工作过程中，在气液压增压缸内不断发生进气液、压缩、爆发、排气液四个过程，并且，每个步骤的时机都与活塞的运动状态和位置相配合，使进、排气液与活塞升降相互协调起来。具体地说：当压力油在高压气体的作用下进入液压缸1时,推动活塞从起点位置向上点做直线运动，通过连杆带动曲轴旋转，曲轴每旋转三分之一周，即120度到达上点完成一个活塞行程。

当连杆到达上点时碰到电磁铁开关isa，电磁铁开关isa断电，换向阀①将油路切换到回油路，缸内压力油返回原位，同时电磁铁开关2ca通电，换向阀②将压力油输入液压缸2重复上述工作行程。曲轴上三个连杆颈在圆周方向呈120°间隔布置，在曲轴上转向360°的时间内,每组缸交替作功，各组缸作功的间隔角度为360°/3=120°，各缸作功的顺序为1-3-2。

3、增速机

由于气液压增压动力机曲轴的转速较慢，所以要带动发电机发电，必须设置一个可以把转速提高到发电机额定转速的增速机，所述增速机设置为齿轮增速机，增速机的低速端联接气液压增压动力机，而高速端联接发电机。

4、发电机

所述发电机设置为与气液压增压动力机相匹配的同步发电机或永磁发电机均可。由于同步发电机是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它运用广泛。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。而永磁发电机具有体积小、损耗低、效率高,有两个转子、1个定子，转子分别在定子的两侧，转子是上有一圈永磁体组成,发电功率和电压，取决于永磁体的大小，线圈线径和圈数。永磁发电机的定子结构与工作原理与交流导电电动机一样，多为4极形式,三相绕组按3相4极布置，通电产生4极旋转磁场。因此，在实际应用过程中，无论是永磁发电机还是同步发电机，都对气液压增压动力机的功率输出没有影响，只要与气液压增压动力机相匹配即可。

五、电磁控制阀

所述电磁控制阀可选择先导式电磁阀或直动式电磁阀，其主要功能为：

(1)联接于储气罐，调整来自于储气罐压缩空气的方向、流量、速度和其他的参数；

(2)联接于并网系统，配合不同的电路形成气液压信号反馈系统，实现对气液压预期的控制，并保证控制的精度和灵活性。

(3)联接于气液压增压动力机的气液压缸，将通过电磁阀控制的高压气体注入气压缸腔的电流通、断控制机械运动。

在实际应用中，所述电磁控制阀采用先导式电磁阀，其原理为：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入上腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。其特点是：流体压力范围上限较高，可任意安装但必须满足流体压差条件。

为了进一步说明采用本发明所述的气液增压发电的实施效果，下面通过二个实施例进行具体说明：

采用本发明所述技术方案，其中气液压增压动力机可以根据不同动力要求，在各部件的联接和工作原理基本不变的情况下，可以装配3—6个气液压增压缸,气液压增压缸内的直径及活塞杆直径可从40～320mm，而连杆长度可从150～1000mm,曲轴长度可从400～2500mm。

实施例一

以三缸的气液增压发电动力装置进行说明：

如图1至8所示，以其带动100千瓦的发电机为例，气液压增压动力机的曲轴总长1220mm，活塞杆40mm，连杆总长320mm，行程65mm，其额定转速为500转/分钟。在发电机前联接一个增速箱，齿轮箱的低速轴转速为25转/分钟，才能保证发电机达到额定转数正常发电。其转矩可计算电机扭距(nm)t=k(9550)×p(kw)/n(转数r/min)等于18718nm牛/米，电机输入扭距×速比=411796nm牛/米=齿轮箱输入数扭距=曲轴输出扭距÷曲轴周转的三角函数。（曲轴行程周转半径为65mm)=74872nm牛/米÷9.8=7640kg/m=气液压增压缸输出力。经以上计算100kw.h的发电机的工作程序为由蓄电池供电驱动7.5kw的空气压缩机工作压力10mpa。气液压增压缸直径为80mm的三个缸推动活塞前进，经连杆、曲轴将活塞的直线运动转换为曲轴旋转运动,当三个气液压缸依次完成一个油塞行程时,曲轴旋转一周,旋转速度由气压输入流量控制，曲轴与增速齿轮箱由低速轴联接，当低速轴转速达到每分钟25转时，发电机达到额定转速。那么80mm的液压缸计算方式：液压缸面积(cm2)a=πd2/4×压力=5026kg/m推力+拉力3770kg/m=8796kg/m×9.8=86200n/m（牛/米）。所得出力远远大于发电机运转所需转距。其发电量为100kw/h，所发电量除供7.5kw空气压缩机电机使用和向蓄电池充电外(此时蓄电池已与电动机自动断开)，还剩余近90kw电能可输出外用。

实施例二

以六缸的气液压增压动力机进行说明：

如图1至图8所示，六缸的气液压增压动力机的各组成单元或称部件与三缸的气液压增压动力机基本相同。所不同的是气液压增压动力机组成部分的气液压增压缸活塞杆、连杆、曲轴的长度和组合方式不同，六缸的气液压增压缸、连杆与曲轴分三组组合，一组为1-6、二组为2-5、三组为3-4。

以其带动一台额定转速为500转/分钟、额定功率为500kw发电机为例：气液压增压动力机的曲轴总长1450mm，活塞杆60mm，行程65mm，连杆总长368mm，在发电机前联接一个增速箱，齿轮箱的低速轴转速为25转/分钟，才能保证发电机达到额定转数正常发电。其转矩可计算电机扭距(nm)t=k(9550)×p(kw)/n(转数r/min)等于9550nm牛/米，电机输入扭距×速比=191000nm牛/米=齿轮箱输入数扭距=曲轴输出扭距（曲轴行程周转半径为65mm=191000nm牛/米÷9.8=19490kg/m=气液压增压缸输出力。经以上计算500kw,h的发电机的工作程序为由蓄电池供电驱动37kw的空气压缩机工作压力10mpa。气液压增压缸直径125mm的三液压缸推动活塞前进，经连杆、曲轴将活塞的直线运动转换为曲轴旋转运动,当三组气液压缸依次完成一组油塞行程时,曲轴旋转一周,旋转速度由气压输入流量控制，曲轴与增速齿轮箱由低速轴联接，当低速轴转速达到每分钟25转时，发电机达到额定转速。那么125mm的液压缸计算方式：液压缸面积(cm2)a=πd2/4×压力=12272kg/m推力+拉力9444kg/m=21716kg/m×9.8=212816.8n/m（牛/米）。所得出力远远大于发电机运转所需转距。其发电量为500kw/h，所发电量除供37kw空气压缩机电机使用和向蓄电池充电外，而此时著电池已与电动机自动断开，还剩余近450kw电能可输出外用。

有关说明：

在本发明实施例的描述中，术语“安装”、“联接”应做广义理解，例如，可以是固定联接，也可以是可拆卸联接，或一体地联接；可以是机械联接，也可以是电联接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。