机泵分离式风力气动提水机的设计与研究
发布时间：2020-11-11 19:40
风能技术是当今世界最具发展前景的新能源技术之一，在可再生的绿色能源开发领域中占有突出的地位。风力提水作为风能利用的一种重要形式，当前国内外的研究和应用主要集中在传统的机-泵一体式风力提水系统以及机-泵分离式电动提水系统：机-泵一体式风力提水系统的最大缺陷是风力机离不开水源，而水源处可能存在障碍物或者风力条件不佳，影响提水效率；机-泵分离式电动提水系统属于风力发电的范畴，通过风力发电装置进行发电，将电能储存在蓄电池里，后带动电动水泵抽水，在人员流动较频繁的山地果、茶园环境中布置线路需注意用电安全。 本文以FS4.4-QZY-L型风力气压自控扬水机为参照，设计了一种机泵分离式风力气动提水机，它将风能转化为机械能，带动风力压缩机内的空压泵产生压缩气体，通过输气管线将压缩空气输送到山下水源处的气动提水泵中，再通过水泵将水提至山上的蓄水池中，它可以与山地自压微灌技术系统结合起来，解决果、茶园自压微喷灌、施肥、喷药等问题。本论文通过Profili软件对叶片翼型进行气动分析和改进设计；采用CATIA软件的零部件设计模块、线框和曲面设计模块、装配件设计等模块对叶片、风轮、风力压缩机等零部件进行结构改进设计和干涉分析；基于CATIA结构有限元模块对叶片、风轮轴、风力压缩机箱体等关键零部件进行有限元静力分析和模态分析；最后，采用电动活塞式空压机来模拟风力气动提水机的风力压缩机，验证了不同出气压力、出气流量下，与之配套的QBY-40气动隔膜泵的提水性能（出水流量、出水压力等参数）。从仿真和试验结果可知：本文中设计的机泵分离式风力气动提水机的空气动力学性能较好（叶片），结构合理，强度符合要求，提水效果良好，可以为中小型风力提水机 的研制提供一定的参考依据。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TK83
【部分图文】：
国外 典 型 的风 力 提 水 系统 主 要 有 往复 活 塞 式风 力 提 水 系统 和 电 动式 风 力 提 水系 统 。 往复 活 塞式 风力 提 水系 统 [ 10 ]如图 1 -1 所 示， 该 系统 主 要由 风 力 机、 变 速箱 、 旋 转 接 、 往 复 式活 塞 泵 、 导 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 组成 。其 基 本 原 理为 ： 叶 片 带动 风 轮 旋 转， 通 过变 速 机 构， 将 动力 传给 往 复 式 的活 塞 泵 ， 实 现 提水 作 业。 该 系 统 的主 要 特 是 高扬 程 、低 流 量 ，适 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于风 力机 离 不 开 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障碍 物 ，为 实 现 较好 的 提 水 效果 ， 要 求风 轮 叶片 底部 与 障 碍 物顶 部 的 最 小距 离 为 ~ 6 m ， 塔架 与 障 碍 物的 距 离 为 13 0 ~ 1 8 0 m 或 达到 障 碍 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。
国外 典 型 的风 力 提 水 系统 主 要 有 往复 活 塞 式风 力 提 水 系统 和 电 动式 风 力 提 水系 统 。 往复 活 塞式 风力 提 水系 统 [ 10 ]如图 1 -1 所 示， 该 系统 主 要由 风 力 机、 变 速箱 、 旋 转 接 、 往 复 式活 塞 泵 、 导 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 组成 。其 基 本 原 理为 ： 叶 片 带动 风 轮 旋 转， 通 过变 速 机 构， 将 动力 传给 往 复 式 的活 塞 泵 ， 实 现 提水 作 业。 该 系 统 的主 要 特 是 高扬 程 、低 流 量 ，适 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于风 力机 离 不 开 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障碍 物 ，为 实 现 较好 的 提 水 效果 ， 要 求风 轮 叶片 底部 与 障 碍 物顶 部 的 最 小距 离 为 ~ 6 m ， 塔架 与 障 碍 物的 距 离 为 13 0 ~ 1 8 0 m 或 达到 障 碍 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。
机离 不开 水 源的 难 题 ），又 不需 要 先发 电 后 提水 ， 只需 通过 风 机 叶 片和 空 气 压 缩泵 对 空 气进 行压 缩 ，用 导 管 将压 缩 气 体 输送 至 远 处水 源 处的 气动 提 水 装 置中 进 行 提 水作 业 。 （4 ）目 前 ，对 于 机 - 泵分 离 式 气 动提 水 系 统的 研 究 ， 国 内 外 相关 的研 究 论文 较少 ， 日 本 学者 牛 山泉 在 其 著作 《 风 能技 术 》里 有 对 其原 理 进行 简 单 地介 绍 [ 8] 。国 内 市 场上 ， 只 有 山东 新 泰市 风 龙 王设 备 有 限公 司 生产 的 几 款风 力 气压 自 控 扬水 机 [ 31 ]。在 国 家 “十 一 五 ” 科技 支撑 计 划项 目 中 ，针 对 福建 省丘 陵 山 区 的地 貌 特点 ，该 系 列 产 品已 经 被 应 用在 福 建 山地 果 、 茶园 自 压微 灌 技 术系 统 示 范基 地 中 ，取 得 了 良好 的 经 济效 益 [ 1] 。但 是 ，由 于 福 建省 地处 东 南沿 海 ， 夏秋 季 节台 风活 动 较 频 繁， 该 机型 存在 抗 台 风 能力 较 差 的 缺陷 ， 在 台风 天气 容 易遭 到 损 毁， 如 图 1 -3 所示 。
【参考文献】
本文编号：2879645
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TK83
【部分图文】：
国外 典 型 的风 力 提 水 系统 主 要 有 往复 活 塞 式风 力 提 水 系统 和 电 动式 风 力 提 水系 统 。 往复 活 塞式 风力 提 水系 统 [ 10 ]如图 1 -1 所 示， 该 系统 主 要由 风 力 机、 变 速箱 、 旋 转 接 、 往 复 式活 塞 泵 、 导 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 组成 。其 基 本 原 理为 ： 叶 片 带动 风 轮 旋 转， 通 过变 速 机 构， 将 动力 传给 往 复 式 的活 塞 泵 ， 实 现 提水 作 业。 该 系 统 的主 要 特 是 高扬 程 、低 流 量 ，适 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于风 力机 离 不 开 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障碍 物 ，为 实 现 较好 的 提 水 效果 ， 要 求风 轮 叶片 底部 与 障 碍 物顶 部 的 最 小距 离 为 ~ 6 m ， 塔架 与 障 碍 物的 距 离 为 13 0 ~ 1 8 0 m 或 达到 障 碍 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。
国外 典 型 的风 力 提 水 系统 主 要 有 往复 活 塞 式风 力 提 水 系统 和 电 动式 风 力 提 水系 统 。 往复 活 塞式 风力 提 水系 统 [ 10 ]如图 1 -1 所 示， 该 系统 主 要由 风 力 机、 变 速箱 、 旋 转 接 、 往 复 式活 塞 泵 、 导 管 、塔 架 、塔 基 、 蓄 水池 等 组成 。其 基 本 原 理为 ： 叶 片 带动 风 轮 旋 转， 通 过变 速 机 构， 将 动力 传给 往 复 式 的活 塞 泵 ， 实 现 提水 作 业。 该 系 统 的主 要 特 是 高扬 程 、低 流 量 ，适 用 于提 取深 井 地 下 水。 由 于风 力机 离 不 开 水源 ， 而 水 源地 可 能 在 障碍 物 ，为 实 现 较好 的 提 水 效果 ， 要 求风 轮 叶片 底部 与 障 碍 物顶 部 的 最 小距 离 为 ~ 6 m ， 塔架 与 障 碍 物的 距 离 为 13 0 ~ 1 8 0 m 或 达到 障 碍 物 高度 的 15 ~2 0 倍[ 1] 。
机离 不开 水 源的 难 题 ），又 不需 要 先发 电 后 提水 ， 只需 通过 风 机 叶 片和 空 气 压 缩泵 对 空 气进 行压 缩 ，用 导 管 将压 缩 气 体 输送 至 远 处水 源 处的 气动 提 水 装 置中 进 行 提 水作 业 。 （4 ）目 前 ，对 于 机 - 泵分 离 式 气 动提 水 系 统的 研 究 ， 国 内 外 相关 的研 究 论文 较少 ， 日 本 学者 牛 山泉 在 其 著作 《 风 能技 术 》里 有 对 其原 理 进行 简 单 地介 绍 [ 8] 。国 内 市 场上 ， 只 有 山东 新 泰市 风 龙 王设 备 有 限公 司 生产 的 几 款风 力 气压 自 控 扬水 机 [ 31 ]。在 国 家 “十 一 五 ” 科技 支撑 计 划项 目 中 ，针 对 福建 省丘 陵 山 区 的地 貌 特点 ，该 系 列 产 品已 经 被 应 用在 福 建 山地 果 、 茶园 自 压微 灌 技 术系 统 示 范基 地 中 ，取 得 了 良好 的 经 济效 益 [ 1] 。但 是 ，由 于 福 建省 地处 东 南沿 海 ， 夏秋 季 节台 风活 动 较 频 繁， 该 机型 存在 抗 台 风 能力 较 差 的 缺陷 ， 在 台风 天气 容 易遭 到 损 毁， 如 图 1 -3 所示 。
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 蔡良锥;方文熙;张德晖;王学銮;吴喜平;郑文鑫;;风力提水技术及其应用前景[J];福建农机;2011年04期
2 张礼达;任腊春;陈荣盛;毛金铎;;风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J];太阳能学报;2008年09期
3 李宗娟;盛雷;李瑞青;;风力提水灌溉在抗旱减灾中的作用[J];山东水利;2008年03期
4 汪建华;直流无刷电动机在风力提水系统中的应用[J];中小型电机;2003年04期
相关硕士学位论文 前1条
1 王婧;人工关节个体化定制设计应用研究[D];新疆大学;2007年
本文编号：2879645
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