[發明專利]一種多種能源聯合運行的發動機

無效

• 申請號: 201110357324.7
• 申請日: 2011-11-13
• 公開（公告）號: CN102425531A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 王政玉;王超穎;張玉芹
• 申請（專利權）人: 王政玉
• 主分類號: F03G3/00
• 分類號: F03G3/00
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明涉及流體和熱力機械領域，尤其是涉及一種可輸入多種能源的混合動力機械及聯合運行系統。

背景技術

各種發動機是人類社會文明的產物，它已成為當今社會發展不可缺少的機械。因此，人們開發了利用各種能源的發動機，各種結構的發動機主要是利用各種能源的熱力膨脹能、動能、勢能、壓力能等，當然，也有利用電磁能量的電動機。這些發動機從其利用的能源類別大概可分為以下兩類：一類是利用化石能源的發動機，包括大家熟知的各種內燃機、汽輪機、噴氣渦輪機等，這些都屬于熱機，是建立在熱力學基礎之上的，都是以消耗化石能源為主的發動機。第一類發動機運行穩定、環境適應性好、可移動性好、可調節性好、體積相對較小。盡管人們已經開發出了各種節能環保的熱機，但這一類熱機仍然對環境存在一定破壞性，特別是化石能源會走向枯竭，對人類未來的生產和生活會構成極大的威脅。第二類是利用可再生能源的發動機，包括大家熟知的各種風力渦輪機、水流渦輪機等，我們可稱其為冷機，都是以消耗可再生能源為主的發動機。盡管第二類發動機對環境的影響較小，所消耗的能源可再生，但由于其所利用的能源大都存在波動性、隨機性和稀薄性，使得輸出穩定性差、利用率低、體積相對龐大、一次性投資大、利用成本高，只能安裝在存在某種可再生能源的地方等缺點。從以上兩類發動機所利用的能源品種來分析，我們可以發現，無論那種發動機都是一個品種的能源對應一種結構的發動機，而且都是獨立運行的。

按所使用的能源品位，現有發動機可分為三類：一類是利用高溫高壓能流的高品位能源發動機，例如：燃油、燃氣發動機，噴氣渦輪發動機、汽輪機等，這些發動機既可利用化石能源，也可以利用部分可再生能源，如生物質能。二類是利用中溫中壓能流的中品位能源發動機，例如：膨脹動力機、水輪機、液壓馬達、氣動馬達等。三類是利用低溫低壓能流的低品位能源發動機，例如：風力渦輪機、熱能風力渦輪機、海流渦輪機等。上述發動機是一個品位的能源對應一類發動機。另外，在利用低品位能源發動機機中，由于機械的靜摩擦力、慣性阻力、流體阻力的存在，使得當能流的密度較小時發動機難以啟動，同時低品位能流的能量不能得到有效利用。為此人們采取了多種方式解決上述問題，（1）利用磁懸浮軸承技術來消除摩擦阻力，有效地降低了啟動所需的能流強度，提高了渦輪機的輸出能力。但磁懸浮軸承無法消除發動機啟動時的慣性阻力和流體阻力，因此所能降低的啟動能流強度是有限的。（2）改進發電機結構，如：將發電機的槽型由直槽型改成斜槽型，但效果不十分明顯。（3）電動模式拖動啟動發電機，例如：中國專利申請號為201020044819.5公開的一種用于低風速的持續運轉風力發電機，主發電機與電動機同軸，低風速時，電動機帶動主發電機啟動并運行至額定轉速，當風速大時，風輪帶動主發電機發電，同時電動機也運行于發電狀態。又如：中國專利申請號為201010270584.6公開的一種實現永磁風力發電機組低風速起動的方法，發電機組在低風速條件下首先使全功率變流器處于拖動工作模式，從電網吸收電能，使發電機運轉直至達到切入轉速，之后全功率變流器才轉換為發電運行模式。但這些方式都是利用電網的電能，不能利用其他形式的能源。此外，在啟動燃氣輪機時常采用電動或汽輪機拖動的方式，但此技術沒有利用在波動性較強的可再生能源和余熱余壓能源利用上。

發明內容

本發明要解決的技術問題：一是發動機可有效利用低品位能流的能量。二是發動機能同時利用多種能源，包括化石能源和多種可再生能源，同時適應高品位能源和低品位能源，達到互補輸入、穩定輸出的目的。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案。