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基于开式蓄能器概念的压缩空气储能系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-29 09:43:25 来源: 作者:用户94582    浏览次数:0    
摘要

闭式蓄能器与开式蓄能器单位容积能量密度比较表1为四种典型储能装置的特征参数比较。由表1可见,开式蓄能器的效率高于铅酸电池,重量能量密度和容积能量密度已与铅酸电池相当,单位功率装置成本与超级电容及高速飞轮相近,但单位能量装置成本远低于其他三种储能装置,特别适用于大容量电能的储能。可见开式蓄能器储能是一种很有竞争力的储能技术,这一技术一旦推广应用,必将为液压行业开创一个新兴的庞大市场。 表1四种典型储...

闭式蓄能器与开式蓄能器单位容积能量密度比较表1为四种典型储能装置的特征参数比较。由表1可见,开式蓄能器的效率高于铅酸电池,重量能量密度和容积能量密度已与铅酸电池相当,单位功率装置成本与超级电容及高速飞轮相近,但单位能量装置成本远低于其他三种储能装置,特别适用于大容量电能的储能。可见开式蓄能器储能是一种很有竞争力的储能技术,这一技术一旦推广应用,必将为液压行业开创一个新兴的庞大市场。

表1四种典型储能装置的特征参数比较铅酸超级高速开式蓄电池电容飞轮能器效率重量能量密容积能量密单位功率装置成本/kW单位能量装置成本可高达175kJ/L、重量能量密度可达220kJ/kg,几乎为闭式蓄能器的40倍。同时由可见,等温膨胀的开式蓄能器能量密度要明显高于绝热膨胀的开式蓄能器,约为2.53倍。

1闭式蓄能器与开式蓄能器在液压系统中常用的蓄能器为闭式蓄能器,其压缩空气腔是封闭的,腔室的容积随气压高低而改变。

在中,蓄能器内空气由容积压缩到R,压力由A(通常为1个大气压)升高到则蓄能器内压缩空气的压缩能为AFEBGA面积,在常用闭式蓄能器排油终止时的压力即蓄能器内压缩空气释放的压缩能仅为FEBG面积,尚有AFG面积的能量没有得到利用。为此闭式蓄能器的实际容积不仅包括油液的容积(F3-72),还要包括剩余压缩空气的容积R.闭式蓄能器与开式蓄能器中压缩空气能量*近提出的所谓开式蓄能器,是指蓄能器排油终止时的压力近似为也就是蓄能器内压缩空气的压缩能(AFEBGA面积)几乎全部得到利用,且开式蓄能器的容积仅为油液容积(F,-F2),因此开式蓄能器单位容积的储能密度远高于闭式蓄能器,开式蓄能器单位重量的储能密度也远高于闭式蓄能器。

为闭式蓄能器与开式蓄能器单位容积能量密度比较,目前常用的闭式蓄能器的容积能量密度仅为4.5kJ/L,重量密度仅为6.5kJ/kg.开式蓄能器的容积能量密度远大于闭式蓄能器。蓄能器的压力为35MPa计算,等温膨胀的开式蓄能器容积能量密度传动与控制方向教学与科研工作。

:*体劫;控刎液压气动专利讲坛(17)基于开式蓄能器概念的压缩空气储能系统张国贤(上海大学上海200444)张国贤:基于开式蓄能器概念的压缩空气储能系统第59页2一个基于开式蓄能器的压缩空气储能系统专利为2011年的一个基于开式蓄能器的压缩空气储能系统的发明专利。

该系统有低压气-液缸005和三个高压气-液缸902、液压泵/液压马达908、五个换向阀以及储气罐等构成。

在储能过程时,液压泵908驱动低压气-液缸005往复运动,通过换向阀912的控制,向三个高压气-液缸902轮流充压,并由三个高压气-液缸902轮流作二次压缩升压,达到额定高压。

在储气罐高压空气释放能量时,通过换向阀的组合控制,先由三个高压气-液缸902输出高压油驱动液压马达908,当储气罐内空气压力下降到中低压时,通过换向阀控制,由低压气-液缸005输出高压油,驱动液压马达908继续运转。

该发明专利的关键构思包括开式蓄能器的原理,还采用了二级压缩/膨胀的方法,以其保证压缩/膨胀过程为等温过程,提高系统的效率。

另一种基于开式蓄能器的压缩空气储能系统该系统有液压泵/液压马达2340、储气罐2310和2311、二只高压气-液缸2301和2302、二只低压气-液缸2303和2304、液压增压缸2305以及换向阀2341等组成。

在储能过程时,液压泵2340输出通过换向阀2341驱动增压缸2305往复运动,轮流驱动低压气-液缸2310和2311向高压气-液缸2301和2302充压,增压缸2305的输出油液同时轮流驱动高压气-液缸2301和2302,使低压空气进一步压缩为高压气体,向储气罐储能。

在储气罐高压空气释放能量第阶段,高压压缩空气轮流驱动高压气-液缸2301和2302向增压缸2305输出高压油液,进而驱动增压缸2305往复运动,其输出高压油液通过换向阀2341驱动液压马达。当储气罐空气下降为中低压时,压缩空气轮流驱动低压气-液缸2303和2304,由其输出的中低压油液进入增压缸2305增压,其输出的高压油液通过换向阀2341驱动液压马达。

系统的关键构思依旧包括开式蓄能器的原理,还采用了二级压缩/膨胀的方法,以其保证压缩/膨胀过程为等温过程,提高系统的效率。与方案相比,以更为紧凑的增压缸2305替代了低压气-液缸005.另外控制也有所简化。

为该发明专利给出的另一种方案。

(下转第61页)连续自动式半自动生产线(尤其是结晶振荡器)、焊机、证券印刷机、远/近海钻井平台、造船、水利工程建筑和拦河坝、冶金设备、高级汽车和飞机制造业的测试单元、模拟装置、特殊交通工具、机器人等领域,另外,在冲压设备和高电压断路器中可以放心使用汉臣Jlaenchei)放压缸。特别局精度,超低摩祭,超局频率(400H3,极低速度的液压伺服缸是汉臣Jlaenchei)公司*具竞争力的产品。汉臣Jlaenchei)公司的两款专利密封:servocop和servo-float,满足了所有介于标准密封和静态液压轴承之间的应用的需求。近年来,中国国内冶金界引进了不少德国SMSDemag;Waldrich的设备。在这些设备上,随处均可看到汉臣(Haenchen)液压缸的影子。目前中国国内的用户使用汉臣(Haenche)的servofloat产品,在他们的应用中*高振动频率已达300Hz.汉臣haenche)公司的单出杆对称缸是目前世界上尚无竞争对手的高端产品。该产品以它杰出的性价比赢得了全球客户的青睐。空中客车(Airbus)A340以及新的A380的地面动态仿真系统全部采用汉臣Jlaenchei)公司的单出杆对称缸及测试缸,其*大振幅已达6.5米。此外,汉臣Jlaenche)公司液压缸还广泛应用于德国本土奔驰生产线、奥迪的车门折弯等领域,卓越的品质毋庸置疑。汉臣haenche)检测试验液压缸不仅在航空工业中,而且在航天领域里都成功地得到应用,取得了引人注目的,决定性的地位。

检测与测试用装置越来越多的成为工业生产的固定第61页组合部分。交通工具的行驶安全性与机器的操作安全性的检验,各种产品的功能可靠性的检测,废气设备的检测和气囊的功能检测等,均是汉臣Jlaenclie)检测与测试用液压缸的典型应用领域。汉臣haenchen)检测与测试液压缸满足*高技术标准的要求,可以用其安全可靠地实现调控的液压驱动。汉臣Jlaenche)将这要求视作己任,从而使其产品具有:摩擦力特别低;*佳的密封;优异的响应特性;极底的磨损;极快的活塞速度;极低的启动力;高疲劳强度;长久的使用寿命;性价比更高。汉臣haenche)检测与测试缸出色表现:力(在32MPa从2.6直到6001;动力(高达4111/8可达10001的高频率,高动力响应);大小便小的安装尺寸,面积比合理,行程与活塞直径任意选择);工作无需漏油补偿泵。

Haenchen高端密封动态密封原理:环状间隙密封是一种无接触的密封,由于压差关系,使油液通过较小的节流孔形成层很薄的油膜,从而替代普通密封件达到密封的效果,具有比静压支撑更高的性价比,由于有接触的密封和防尘圈不承受压力,活塞杆的导向采用对摩擦力优化的导向元件,因此在整个压力范围内的启动摩擦力非常小,由此保证了伺服液压缸的高动态性和高寿命等特性。

应用领域:各种拉压力试验机、多自由度摇摆台、飞机和汽车及其零件动态模拟。

汉臣(上海)液压设备有限公司简介(上接第59页)3本发明专利的不足之处本专利的不足之处是对如何保证空气压缩/膨胀的"等温"条件,尽管提出了一些方案,但没有提供更深入的定量分析方法,实际上当压缩比100以上时,例如将空气从0.1MPa压缩到3 0MPa,即压缩比达到300时,按本专利仅靠气-液缸外表面与环境对流换热是难以满足空气压缩/膨胀的"等温"条件的。如何解决这一难题,将在后续文章中介绍。

从可见,即使无法满足"等温"条件,开式蓄能器的容积能量密度也不会低于绝热过程,因此依旧能取得比闭式蓄能器的容积能量密度高个数量级的良好效果。

注:有志于该类产品二次创新开发的企业可与本刊编辑部联系。

 
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