專利名稱：一種風電互補的氣動海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于海水淡化的設(shè)備，具體是一種風電互補的氣動海水淡化
直O(jiān)
背景技術(shù)：
海水淡化現(xiàn)已經(jīng)成為解決全球水資源危機的重要途徑，目前應(yīng)用反滲透膜的反滲透法應(yīng)用最為廣泛。反滲透法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的，反滲透裝置工作動力是壓力差，由高壓泵將經(jīng)預(yù)處理的海水升壓達到反滲透的工作壓力，通常為5. O 6. 9MPa使反滲透過程得以進行。反滲透法海水淡化，能耗是直接決定其成本高低的關(guān)鍵，而高壓泵的耗電又占了運行成本的70%左右，其使用范圍受到電力或能源供應(yīng)的局限，難于在更大范圍，尤其在眾多島嶼等電力匱乏的區(qū)域普遍推廣使用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種投資省、效率高的風電互補的氣動海水淡化裝置，以風力直接驅(qū)動空氣壓縮機產(chǎn)生壓縮空氣，以壓縮空氣作為氣動水壓增壓泵的主要動力進行海水反滲透淡化，目的在于降低反滲透法海水淡化成本。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種風電互補的氣動海水淡化裝置，包括氣動水壓增壓泵、電動水泵、輸氣管，其特征在于還包括風力驅(qū)動的空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組包括機艙、安裝于機艙前部的風力機葉輪及安裝于機艙內(nèi)部的葉輪主軸、葉輪主軸的支承軸承、加速齒輪箱、聯(lián)軸器和空氣壓縮機。所述葉輪主軸與所述加速齒輪箱的輸入軸固定連接、所述加速齒輪箱的輸出軸通過聯(lián)軸器與所述空氣壓縮機的主軸固定連接，所述聯(lián)軸器的表面設(shè)置有電控液壓制動器， 所述空氣壓縮機的輸出壓縮空氣通過所述輸氣管與所述氣動水壓增壓泵連通。所述氣動水壓增壓泵的進水口連通低壓海水管路，進水口通過電控閥與氣動水壓增壓泵出水口連接，氣動水壓增壓泵出水口與電控三通閥的入口連接，電控三通閥的第一出水口與所述電動水泵的進水口連接，第二出水口與總出水口及所述電動水泵的出水口連接，總出水口通入反滲透海水淡化設(shè)施。在氣動水壓增壓泵的前級設(shè)有海水預(yù)處理工序，目的是給高壓水泵提供較清潔的低壓海水。本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，所述壓縮空氣機組的空氣壓縮機是活塞式空氣壓縮機，也可以是螺桿式空氣壓縮機。進一步的，本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還可以包括連接于所述壓縮空氣機組與所述氣動水壓增壓泵之間的儲氣罐及單向閥，所述儲氣罐上帶有氣壓調(diào)壓閥。進一步的，本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還可以包括支撐所
3述壓縮空氣機組的塔架，所述塔架是管柱結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，塔架上端通過機艙底座與壓縮空氣機組連接，下端固定于塔架底座上。進一步的，本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還可以包括反滲透海水淡化設(shè)施。進一步的，本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還可以包括電控裝置，具體包括PLC控制器、變頻器、電控液壓制動器、第一出水壓力傳感器及第二出水壓力傳感器。PLC控制器根據(jù)第一出水壓力傳感器、和第二出水壓力傳感器的傳感信號，控制電控閥、和電控三通閥的動作并通過變頻器控制電動水泵的起、停和調(diào)速，以此來完成風能驅(qū)動、電能驅(qū)動或兩種動力互補的驅(qū)動模式，并根據(jù)風力大小控制電控液壓制動器的動作及空氣壓縮機的工作狀態(tài)。對風力機葉輪是水平軸的情況還需根據(jù)風向控制偏航裝置調(diào)整葉輪的迎風方向。所述電動水泵由電動機通過皮帶驅(qū)動。本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的工作原理是風力驅(qū)動的壓縮空氣機組通過風力機葉輪將風能轉(zhuǎn)換為機械能，經(jīng)加速齒輪箱加速后供空氣壓縮機制造壓縮空氣，氣動水壓增壓泵以壓縮空氣為動力對低壓海水進行加壓。當風力較強時，如氣動水壓增壓泵的輸出壓力滿足預(yù)先設(shè)定的壓力值則海水直接泵入反滲透海水淡化設(shè)施淡化為淡水輸出；當風力不足或氣動水壓增壓泵輸出壓力不足時，電控裝置自動控制電動水泵二次加壓，以保證反滲透壓力；當無風時，電控裝置自動控制電動水泵直接對低壓海水加壓產(chǎn)生高壓水；以此來完成風能驅(qū)動、電能驅(qū)動或兩種動力互補的驅(qū)動模式。本方案的有益效果1、本實用新型將風能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣驅(qū)動氣動水壓增壓泵，相對于以風力發(fā)電為基礎(chǔ)的電力驅(qū)動裝置，減少了能源轉(zhuǎn)化損失，具有效率高，運行及維護費用低等優(yōu)勢；2、本實用新型采用風電互補功能，提高了風力驅(qū)動的實用性，當風力不足或無風時，可適當啟用電能驅(qū)動裝置保證設(shè)施工作；3、本實用新型由于采用風力作為動力，整個系統(tǒng)工作環(huán)保節(jié)能，符合低碳經(jīng)濟發(fā)展要求，降低了對石油、煤炭等不可再生能源的依賴，緩解了能源危機，保護了大氣環(huán)境。特別適合于風力資源豐富而電力資源缺乏的島嶼使用。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。


圖1為本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的電控裝置控制示意圖。在
圖1、圖2和圖3中1、1'風力機葉輪，2、2'葉輪支承軸承、3、3'進氣濾清口， 4偏航裝置，5、5'加速齒輪箱，6、6'聯(lián)軸器，7、7'電控液壓制動器，8、8'空氣壓縮機，9 單向閥，10、10'機艙，11、11'機艙底座，12塔架，13輸氣管，14儲氣罐，15氣壓調(diào)壓閥，16 氣動水壓增壓泵，17低壓海水進口，18電控閥，19皮帶，20氣動水壓增壓泵出水口，21第一出水壓力傳感器，22電控三通閥，23電控三通閥第二出水口，24電控三通閥第一出水口，25 第二出水壓力傳感器，26電動水泵，27電動機，觀總出水管，四塔架底座，30反滲透海水淡化設(shè)施。
具體實施方式
實施例一如
圖1和圖3所示，是一種采用水平軸風力機葉輪的風電互補的氣動海水淡化裝置，包括氣動水壓增壓泵16、電動水泵沈、輸氣管13，還包括風力驅(qū)動的空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組包括機艙10、安裝于機艙10前部的葉輪1及安裝于機艙10內(nèi)部的葉輪主軸、葉輪主軸的支承軸承2、加速齒輪箱5、聯(lián)軸器6和空氣壓縮機8，其機艙10內(nèi)的動力傳動軸均采用水平軸連接。所述葉輪主軸與所述加速齒輪箱5的輸入軸固定連接、所述加速齒輪箱5的輸出軸通過聯(lián)軸器6與所述空氣壓縮機8的主軸固定連接，所述聯(lián)軸器6的表面設(shè)置有電控液壓制動器7，所述空氣壓縮機的輸出壓縮空氣通過所述輸氣管13與所述氣動水壓增壓泵16 連通。所述氣動水壓增壓泵16的進水口 17連通低壓海水管路，進水口 17還通過電控閥 18與氣動水壓增壓泵出水口 20連接，氣動水壓增壓泵出水口 20與電控三通閥22的入口連接，電控三通閥22的第一出水口 M與所述電動水泵沈的進水口連接，電控三通閥22的第二出水口 23與總出水口觀及所述電動水泵沈的出水口連接?？偝鏊谟^通入反滲透海水淡化設(shè)施30。所述電動水泵沈由電動機27通過皮帶19驅(qū)動。根據(jù)水平軸風力機的調(diào)節(jié)需求，在機艙10的底部設(shè)有調(diào)節(jié)葉輪1迎風的偏航裝置 4。在機艙10上設(shè)有空氣壓縮機進氣濾清口 3。本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括連接于所述壓縮空氣機組與所述氣動水壓增壓泵16之間的儲氣罐14及單向閥9，采用儲氣罐14可有效穩(wěn)定供給氣動水壓增壓泵16的工作氣壓，所述儲氣罐14上帶有氣壓調(diào)壓閥15。本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括支撐所述壓縮空氣機組的塔架12，所述塔架12是管柱結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，塔架12上端與機艙底座11連接，機艙底座 11可相對塔架12旋轉(zhuǎn)，下端固定于塔架底座四上。本的實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括電控裝置，具體包括PLC 控制器、變頻器、電控液壓制動器、第一出水壓力傳感器21、第二出水壓力傳感器25及偏航
裝置4。PLC控制器根據(jù)第一出水壓力傳感器21、和第二出水壓力傳感器25的傳感信號， 控制電控閥18、和電控三通閥22的動作并通過變頻器控制電動水泵沈的起、停和調(diào)速，以此來完成風能驅(qū)動、電能驅(qū)動或兩種動力互補的驅(qū)動模式，根據(jù)風向控制偏航裝置4調(diào)整葉輪1的迎風方向，并根據(jù)風力大小控制電控液壓制動器7的動作及空氣壓縮機8的工作狀態(tài)。本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置實施例的具體工作原理是風力驅(qū)動的壓縮空氣機組通過風力機葉輪1將風能轉(zhuǎn)換為葉輪主軸的機械能，經(jīng)加速齒輪箱5加速后供空氣壓縮機8制造壓縮空氣。空氣壓縮機8的壓縮空氣輸出口通過輸氣管13輸送到儲氣罐14，再經(jīng)氣壓調(diào)壓閥15穩(wěn)壓后進入氣動水壓增壓泵16，氣動水壓增壓泵16以壓縮空氣為動力對低壓海水進行加壓。當風力較強時，如氣動水壓增壓泵16的輸出壓力滿足預(yù)先設(shè)定的壓力值，則海水直接泵入反滲透海水淡化設(shè)施30淡化為淡水輸出；當風力不足或氣動水壓增壓泵輸出壓力不足時，電控裝置自動控制電動水泵二次加壓，以保證滲透壓力； 當無風時，電控裝置自動控制電動水泵直接對低壓海水加壓產(chǎn)生高壓水；以此來完成風能驅(qū)動、電能驅(qū)動或兩種動力互補的驅(qū)動模式。本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的具體工作過程如下有風時，低壓海水由氣動水壓增壓泵進水口 17進入氣動水壓增壓泵16，氣動水壓增壓泵16把海水加壓后通過出水口 20輸出，進入電控三通閥22 ；根據(jù)第一出水壓力傳感器21的壓力值，如果少于5MPa，電控裝置控制電控三通閥22，關(guān)閉電控三通閥22第二出水口 23，打開電控三通閥22第一出水口 24，升壓的海水進入電動水泵26，同時通過變頻控制啟動電動機27，電動水泵沈在皮帶19的帶動下把壓力提升至規(guī)定值；如果第一出水壓力傳感器21的壓力大于5MPa，電控裝置控制電控三通閥22，打開電控三通閥22第二出水口 23，關(guān)閉電控三通閥22第一出水口 24，經(jīng)過氣動水壓增壓泵16 升壓的海水不進入電動水泵26，同時電動機27停止，高壓海水直接進入總出水口 28，第二出水壓力傳感器25對最終出水進行壓力監(jiān)控，反饋信號給電控裝置；當無風或風弱狀態(tài)時，根據(jù)第一出水壓力傳感器21的壓力值由電控裝置打開電控閥18，海水不流經(jīng)氣動水壓增壓泵16，而直接進入氣動水壓增壓泵出水口 20，進入電控三通閥22，電控裝置控制電控三通閥22，關(guān)閉電控三通閥第二出水口 23，打開電控三通閥 22第一出水口 24，電動機27啟動，電動水泵在皮帶19的帶動下把壓力提升至規(guī)定值。實施例二如圖2和圖3所示，是一種采用垂直軸風力機葉輪的風電互補的氣動海水淡化裝置，包括氣動水壓增壓泵16、電動水泵沈、輸氣管13，還包括風力驅(qū)動的空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組包括機艙10'、安裝于機艙10'上部的風力機葉輪1'及安裝于機艙10' 內(nèi)部的葉輪主軸、葉輪主軸的支承軸承2'、加速齒輪箱5'、聯(lián)軸器6'和空氣壓縮機8'， 其機艙內(nèi)的動力傳動軸均采用垂直軸連接。在機艙10'上設(shè)有空氣壓縮機進氣濾清口 3'。所述葉輪主軸與所述加速齒輪箱5'的輸入軸固定連接、所述加速齒輪箱5'的輸出軸通過聯(lián)軸器6'與所述空氣壓縮機8'的主軸固定連接，所述聯(lián)軸器6'的表面設(shè)置有電控液壓制動器7'，所述空氣壓縮機8'的輸出壓縮空氣通過所述輸氣管13與所述氣動水壓增壓泵16連通。所述氣動水壓增壓泵16的進水口 17連通低壓海水管路，進水口 17還通過電控閥 18與氣動水壓增壓泵出水口 20連接，氣動水壓增壓泵出水口 20與電控三通閥22的入口連接，電控三通閥22的第一出水口 M與所述電動水泵沈的進水口連接，第二出水口 23與總出水口 28及所述電動水泵沈的出水口連接?？偝鏊?28通入反滲透海水淡化設(shè)施30。 所述電動水泵26由電動機27通過皮帶19驅(qū)動。本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括連接于所述壓縮空氣機組與所述氣動水壓增壓泵16之間的儲氣罐14及單向閥9，所述儲氣罐14上帶有氣壓調(diào)壓閥15，以保證進入氣動水壓增壓泵16的氣壓穩(wěn)定。[0044]本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括支撐所述壓縮空氣機組的塔架12，所述塔架12是管柱結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，塔架12上端與機艙底座11'固定連接，下端固定于塔架底座四上。本實用新型的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，還包括電控裝置，由于采用垂直軸風力機無需偏航控制，其余電控裝置與實施例一相同。本實用新型一種風電互補的氣動海水淡化裝置的具體工作原理和過程與實施例一相同。以上的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形或等同替換，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風電互補的氣動海水淡化裝置，包括氣動水壓增壓泵(16)、電動水泵(26)、輸氣管(13)，其特征在于還包括風力驅(qū)動的空氣壓縮機組，所述空氣壓縮機組包括機艙 (10、10’)、安裝于機艙(10、10’)前部的風力機葉輪(1、1')及安裝于機艙(10、10，)內(nèi)部的葉輪主軸、加速齒輪箱(5、5')、聯(lián)軸器(6、6')和空氣壓縮機(8、8')；所述葉輪主軸與所述加速齒輪箱(5、5')的輸入軸固定連接、所述加速齒輪箱(5、5') 的輸出軸通過聯(lián)軸器(6、6')與所述空氣壓縮機(8、8')的主軸固定連接，所述聯(lián)軸器(6、 6')的表面設(shè)置有電控液壓制動器(7、7')，所述空氣壓縮機的輸出壓縮空氣通過所述輸氣管(13)與所述氣動水壓增壓泵(16)連通；所述氣動水壓增壓泵(16)的進水口(17)連通低壓海水管路，進水口(17)通過電控閥 (18)與氣動水壓增壓泵出水口(20)連接，氣動水壓增壓泵出水口(20)與電控三通閥(22) 的入口連接，電控三通閥(22)的第一出水口(24)與所述電動水泵06)的進水口連接，第二出水口(23)與總出水口(28)及所述電動水泵(26)的出水口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于所述葉輪主軸是水平軸，在所述機艙(10)的底部設(shè)有調(diào)節(jié)葉輪(1)迎風的偏航裝置G)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于所述葉輪主軸是垂直軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于還包括連接于所述空氣壓縮機組與所述氣動水壓增壓泵(16)之間的儲氣罐(14)及單向閥(9 )，所述儲氣罐(14)上帶有氣壓調(diào)壓閥(15 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于 所述空氣壓縮機組的空氣壓縮機(8、8')是活塞式空氣壓縮機或螺桿式空氣壓縮機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于 還包括支撐所述壓縮空氣機組的塔架(12 )，所述塔架(12 )是管柱結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，塔架 (12)上端通過機艙底座(11、11')與空氣壓縮機組連接，下端固定于塔架底座(29)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于 所述電動水泵06)由電動機、2Τ)通過皮帶(19)驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于還包括電控裝置，具體包括PLC控制器、變頻器、電控液壓制動器、第一出水壓力傳感器 (21)及第二出水壓力傳感器05)；PLC控制器根據(jù)第一出水壓力傳感器(21)、和第二出水壓力傳感器(25)的傳感信號， 控制電控閥(18)、和電控三通閥(22)的動作并通過變頻器控制電動水泵(26)的起、停和調(diào)速，以此來完成風能驅(qū)動、電能驅(qū)動或兩種動力互補的驅(qū)動模式，根據(jù)風力大小控制電控液壓制動器的動作及空氣壓縮機的工作狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種風電互補的氣動海水淡化裝置，其特征在于 還包括反滲透海水淡化設(shè)施(30 )。
專利摘要本實用新型涉及海水淡化領(lǐng)域，具體是一種風電互補的氣動海水淡化裝置，包括氣動水壓增壓泵、電動水泵、輸氣管及風力驅(qū)動的空氣壓縮機組。所述空氣壓縮機組包括機艙、安裝于機艙前部的風力機葉輪及安裝于機艙內(nèi)部的順次固定連接的葉輪主軸、加速齒輪箱、聯(lián)軸器和空氣壓縮機。所述空氣壓縮機的輸出壓縮空氣通過輸氣管與所述氣動水壓增壓泵連通。以風力直接驅(qū)動空氣壓縮機產(chǎn)生壓縮空氣，以壓縮空氣作為氣動水壓增壓泵的主要動力進行海水反滲透淡化，當風力不足或無風時，可適當啟用電動水泵加壓以保證海水淡化設(shè)施工作。本實用新型用于反滲透海水淡化，減少了電能消耗，具有投資省，運行及維護費用低等優(yōu)勢，特別適合在眾多島嶼和沿海地區(qū)使用。
文檔編號C02F1/44GK201999773SQ201120037220
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者吳速, 王一冰, 由長林, 蔣家響, 麻常選 申請人:吳速