CN217632781U - 一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，属于重力储能技术领域。该双轴系传动发电驱动系统包括：发电机、第一主轴、第二主轴、第一副轴、第二副轴、PLC控制系统，所述第一主轴的一端与发电机连接，所述第一主轴的另一端与第二主轴通过轴连接，所述第一主轴与第一副轴传动连接，所述第二主轴与第二副轴传动连接组成传动对，所述PLC控制系统分别与发电机、第一主轴、第二主轴、第一副轴、第二副轴连接。本实用新型的双轴系传动发电驱动系统能够实现在重力储能系统中的多段卷扬系统串联、发电机主轴恒速发电、驱动等功能需求，具有结构简单、造价低、安全可靠性等特点。

Description

一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统

技术领域

本实用新型属于重力储能技术领域，具体地，涉及一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统。

背景技术

在重力储能发电系统中存在重物的升降搬运需求，由重物通过钢丝绳带动曳引轮和轴系，最终带动发电机发电。同时，在系统的储能阶段，要求轴系由大功率电机进行起升作业，将电能转化为势能存储。如果分别为发电和提升配置发电机和电动机，则系统的投入成本将大幅度上升。如果系统的发电机既能发电同时能够作为电机使用，则可以解决该问题，但是这就要求传动轴系统能具备双向传动，同时能够进行多段轴系的任意组合，并能快速地切入和切出系统。此外，在轴系带动空载的升降梯时，不需要用主发电机或主电机进行驱动，则轴系还需要额外配备小型提升电机。故重力储能系统需要一种双轴系传动发电驱动系统，能同时满足发电和储能作业，通过钢丝绳带动重物升降梯，并能够以任意多段组合方式连接，组合成不同发电功率的储能系统。

但是现有的传动系统只能进行一对一的起重驱动，无法适用于多段组合的储能系统中，此外，现有传动系统缺乏可以模块化组装大型发电储能系统的设计，且不能充分利用主发电机的大功率驱动能力，存在设备考虑的冗余。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，能够实现在重力储能系统中的多段卷扬系统串联、发电机主轴恒速发电、驱动等功能需求，具有结构简单、造价低、安全可靠性等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，包括：发电机、第一主轴、第二主轴、第一副轴、第二副轴、PLC控制系统，所述第一主轴的一端与发电机连接，所述第一主轴的另一端与第二主轴通过轴连接，所述第一主轴与第一副轴传动连接，所述第二主轴与第二副轴传动连接组成传动对，所述PLC控制系统分别与发电机、第一主轴、第二主轴、第一副轴、第二副轴连接。

进一步地，所述第一主轴由第一轴承座、第一传动轴、第二轴承座、第一联轴器、第三轴承座、第一离合器、第一减速器轮依次连接组成。

进一步地，所述第一离合器与PLC控制系统连接。

进一步地，所述第二主轴由第二减速器轮、第二离合器、第四轴承座、第二联轴器、第二传动轴、第三联轴器、短轴依次连接组成。

进一步地，所述第二离合器与PLC控制系统连接。

进一步地，所述第二减速器轮与第一减速器轮之间通过轴连接。

进一步地，所述第一副轴、第二副轴均由第五轴承座、第三减速器轮、第三离合器、第四联轴器、制动盘、制动器、曳引轮轴、曳引轮轴轴承座、驱动电机依次连接组成。

进一步地，所述第三离合器、制动器、驱动电机均与PLC控制系统连接。

进一步地，所述第一副轴上的第三减速器轮与第一减速器轮通过齿轮或同步带传动连接。

进一步地，所述第二副轴上的第三减速器轮与第二减速器轮通过齿轮或同步带传动连接。

进一步地，所述发电机的输出轴上依次连接第六轴承座和第五联轴器，所述第五联轴器与第一轴承座连接。

进一步地，所述第二主轴与第二副轴组成的传动对串联多组。

进一步地，相邻的第二主轴中短轴与第二减速器轮通过第七轴承座连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，主要解决在在重力储能系统中的多段卷扬系统串联、发电机主轴恒速发电及驱动等功能需求。本实用新型双轴系传动发电驱动系统中，重物通过钢丝绳带动曳引轮和双轴系传动发电驱动系统，最终带动发电机发电。同时，在重力储能系统的储能作业状态下，由大功率发电机或电动机通过轴系驱动曳引轮及带动曳引带，进行重物起升作业，将电能转化为势能存储。本实用新型双轴系传动发电驱动系统实现了发电机既能发电同时能够作为电机使用，节省了另外购置大功率驱动电机的费用。此外，本实用新型的双轴系传动发电驱动系统具备双向传动，并能够进行多段轴系的任意组合，各段单元能够快速地切入和切出系统。此外，本实用新型双轴系传动发电驱动系统还额外配备了小型提升电机，实现了在双轴系带动空载的升降梯时，不需要用发电机进行驱动。

2、本实用新型中第一副轴和第二副轴上各结构件布置顺序相反，可以使双轴系传动发电驱动系统的总轴向长度得以进行适当的调整，以适应不同的空间条件。在实际使用中，第一主轴和第一副轴是成对使用，第二主轴和第二副轴组成传动对使用。通过传动对的多组串联，可以实现数倍于单轴轴端传动功率的发电或者驱动功率。

3、本实用新型基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统在使用过程中，第一副轴和第二副轴上的第三离合器、第一主轴上的第一离合器、第二主轴上的第二离合器可以根据需要进行闭合或者打开，闭合时，第一副轴和第二副轴上的曳引轮轴通过减速器轮传递来的动力与发电机轴实现运动同步，此时如果曳引轮轴是由重物带动旋转，则该重物的运动动能就传递到发电机轴上，实现动能转化为电能进行发电；如果发电机处于电动机状态，则发电机轴将动力通过离合器和传动轴传递到第一副轴、第二副轴的曳引轮轴上，带动各副轴牵引的重物提升，实现电能转化为重物势能。当第一副轴、第二副轴上的离合器打开时，动力无法传递，则对应的副轴就独立于主轴及发电机运行，此时副轴可以驱动电机驱动，并且可以由副轴上的制动器实施制动，使制动盘停止并同时使副轴上的曳引轮轴和驱动电机停止转动。这种设计使双轴系传动发电驱动系统可以根据需要切入或者切出各个副轴段，实现对重力储能系统中发电或者储能功率的控制。

综上，本实用新型双轴系传动发电驱动系统具有结构简单、造价低、安全可靠性等特点，特别适合用于重力储能领域应用。

附图说明

图1为本实用新型基于双轴系传动的发电驱动系统的结构示意图；

图2为本实用新型发电驱动系统驱动重物的示意图；

图3为本实用新型中第一主轴与第一副轴的传动连接示意图；

其中，1-发电机，2-第一主轴，3-第二主轴，4-第一副轴，5-第二副轴，6-轴，8-同步带，9-第七轴承座，101-第六轴承座，102-第五联轴器，201-第一轴承座，202-第一传动轴，203-第二轴承座，204-第一联轴器，205-第三轴承座，206-第一离合器，207-第一减速器轮，301-第二减速器轮，302-第二离合器，303-第四轴承座，304-第二联轴器，305-第二传动轴，306-第三联轴器，307-短轴，401-第五轴承座，402-第三减速器轮，403-第三离合器，404-第四联轴器，405-制动盘，406-制动器，407-曳引轮轴，408-曳引轮轴轴承座，409-驱动电机，410-曳引带，411-重物，412-配重，413-升降梯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地解释说明。

如图1为本实用新型基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统的结构示意图，该双轴系传动发电驱动系统包括：发电机1、第一主轴2、第二主轴3、第一副轴4、第二副轴5、PLC控制系统，第一主轴2的一端与发电机1连接，第一主轴2的另一端与第二主轴3通过轴6连接，由于第一主轴2连接发电机1，发电机1占据的空间较大，通过轴6连接的方式相比于用轴承座或者联轴器连接可以节省安装空间。第二主轴3接受第一主轴2传递来的动力，或者向第一主轴2传递自身的动力；第一主轴2与第一副轴4传动连接，以实现动力传输，第二主轴3与第二副轴5传动连接组成传动对，以实现动力传输，PLC控制系统分别与发电机1、第一主轴2、第二主轴3、第一副轴4、第二副轴5连接，使得该双轴系传动发电驱动系统具备双向传动，并能够进行多段轴系的任意组合，各段单元能够快速地切入和切出系统。

本实用新型中第一主轴2由第一轴承座201、第一传动轴202、第二轴承座203、第一联轴器204、第三轴承座205、第一离合器206、第一减速器轮207依次连接组成，第一离合器206与PLC控制系统连接。当通过PLC控制系统控制第一离合器206闭合时，第一传动轴202的动力就会沿着第一离合器206和第一减速器轮207传递到第一副轴4以及第二主轴3上。

本实用新型中发电机1的输出轴上依次连接第六轴承座101和第五联轴器102，第五联轴器102与第一轴承座201连接。由于第五联轴器102的尺寸较大，若第一主轴2采用第二主轴3的连接顺序，则第五联轴器102首先与第一减速器轮207连接，之后再继续连接第一离合器206等结构件，这样会浪费第五联轴器102的侧面空间，而采用本实用新型中第一主轴2中结构件的连接顺序，可以将第一副轴4上的驱动电机409布置在第五联轴器102的侧面，可以充分利用有限的空间。

本实用新型中第二主轴3由第二减速器轮301、第二离合器302、第四轴承座303、第二联轴器304、第二传动轴305、第三联轴器306、短轴307依次连接组成，第二离合器302与PLC控制系统连接，通过PLC控制系统控制第二离合器302的断开或闭合，使得第二主轴3停止或继续向第二副轴5传递动力。本实用新型中第二减速器轮301与第一减速器轮207之间通过轴6连接，从而将第一主轴2的动力传递到短轴307上。短轴307用于调整该轴段的总长度，这样使第二主轴3的长度与后续连接的主轴段的长度相同，从而使第二传动轴305都可以保持为相同的设计长度。

本实用新型中第一副轴4、第二副轴5对称设置，可以缩短双轴系传动发电驱动系统的总轴向长度，适应不同的空间条件。本实用新型中第一副轴4、第二副轴5均由第五轴承座401、第三减速器轮402、第三离合器403、第四联轴器404、制动盘405、制动器406、曳引轮轴407、曳引轮轴轴承座408、驱动电机409依次连接组成；第三离合器403、制动器406、驱动电机409均与PLC控制系统连接。如图2，当通过PLC控制系统闭合第三离合器403时，使得第一主轴2上的动力沿着第三减速器轮402、第三离合器403、第四联轴器404、制动盘405传递到曳引轮轴407上，并通过曳引带410，带动重物411和配重412上升或者下降，将动能转化为势能；当通过PLC控制系统打开第三离合器403，使得第一主轴2和第一副轴4之间的动力传递断开，第三减速器轮402的旋转动力无法向第四联轴器404传递，此时，当升降梯413满载重物411时，驱动电机409无法驱动曳引轮轴407，因此需要有足够的制动力矩来保证第一副轴4以及第二副轴5的安全，因此制动器406和制动盘405用于在没有发电机1驱动的情况下，对第一副轴4以及第二副轴5进行安全或者工作制动，制动时，PLC控制系统控制制动器406的夹钳加紧制动盘405，使曳引轮轴407、驱动电机409、第四联轴器404停止旋转，导致牵引在曳引轮轴407上的重物411停止运动；当升降梯413空载时，可以由驱动电机409驱动曳引轮轴407旋转，驱动空载状态下的升降梯413与配重412上升或下降，由于发电机1的大扭矩驱动能力，能够驱动连接在曳引轮轴407上的重物411进行提升，从而避免使用大功率的驱动电机，且驱动电机409仅用于提升空的升降梯413，可以大大节约投资。

如图3，本实用新型中第一副轴4上的第三减速器轮402与第一减速器轮207通过齿轮或同步带8传动连接，该第三减速器轮402用于接受第一主轴2传递的动力，或者向第一主轴2传递动力；第二副轴5上的第三减速器轮402与第二减速器轮301通过齿轮或同步带8传动连接，该第三减速器轮402用于接受第二主轴3传递的动力，或者向第二主轴3传递动力。

在本实用新型的一个技术方案中，第二主轴3与第二副轴5组成的传动对串联多组，当PLC控制系统7控制第二离合器302以及多组第三离合器403的打开或闭合实现传动对之间的动力传递，使得双轴系传动发电驱动系统可以通过切出或者切入某几个传动对来增减重力储能系统总体的发电或者储能的功率，灵活调整重力储能系统的额定功率。同时，相邻的第二主轴3中短轴与第二减速器轮通过第七轴承座9连接。

本实用新型基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统的工作过程具体为：

当重力储能系统用于发电状态时，载有重物411的升降梯413将高位势能转化为电能时，通过PLC控制系统控制第一副轴4和第二副轴5上的第三离合器403、第一主轴2上的第一离合器206、第二主轴3上的第二离合器302闭合，第一副轴4和第二副轴5上的曳引轮轴407通过第三减速器轮402传递来的动力与发电机1轴实现运动同步，第一副轴4上的曳引轮轴407连接曳引带，由驱动电机409驱动曳引轮轴407，进而带动第三减速器轮402，将重物的运动动能传递到第一主轴2上，进入发电机1的轴上，将动能转化为电能，最终带动发电机1进行发电；

当重力储能系统处于储能作业模式时，发电机1处于发电状态，PLC控制系统将发电机1的输出动力通过第一减速器轮207、第一离合器206、第一传动轴202传递到各个副轴的曳引轮轴407上，通过曳引轮轴407的旋转，通过曳引轮轴407上的曳引带带动重物411的上升，实现储能的过程。

当副轴上的第三离合器403打开时，动力无法传递，则对应的副轴就独立于主轴及发电机1运行，此时副轴可以由该轴上的驱动电机409驱动，并且可以由副轴上的制动器406实施制动，使制动盘405停止，并同时使副轴上的曳引轮轴407和驱动电机409停止转动。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，包括：发电机（1）、第一主轴（2）、第二主轴（3）、第一副轴（4）、第二副轴（5）、PLC控制系统，所述第一主轴（2）的一端与发电机（1）连接，所述第一主轴（2）的另一端与第二主轴（3）通过轴（6）连接，所述第一主轴（2）与第一副轴（4）传动连接，所述第二主轴（3）与第二副轴（5）传动连接组成传动对，所述PLC控制系统分别与发电机（1）、第一主轴（2）、第二主轴（3）、第一副轴（4）、第二副轴（5）连接。

2.根据权利要求1所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第一主轴（2）由第一轴承座（201）、第一传动轴（202）、第二轴承座（203）、第一联轴器（204）、第三轴承座（205）、第一离合器（206）、第一减速器轮（207）依次连接组成。

3.根据权利要求2所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第一离合器（206）与PLC控制系统连接。

4.根据权利要求1所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第二主轴（3）由第二减速器轮（301）、第二离合器（302）、第四轴承座（303）、第二联轴器（304）、第二传动轴（305）、第三联轴器（306）、短轴（307）依次连接组成。

5.根据权利要求4所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第二离合器（302）与PLC控制系统连接。

6.根据权利要求4所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第二减速器轮（301）与第一减速器轮（207）之间通过轴（6）连接。

7.根据权利要求1所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第一副轴（4）、第二副轴（5）均由第五轴承座（401）、第三减速器轮（402）、第三离合器（403）、第四联轴器（404）、制动盘（405）、制动器（406）、曳引轮轴（407）、曳引轮轴轴承座（408）、驱动电机（409）依次连接组成。

8.根据权利要求7所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第三离合器（403）、制动器（406）、驱动电机（409）均与PLC控制系统连接。

9.根据权利要求7所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第一副轴（4）上的第三减速器轮（402）与第一减速器轮（207）通过齿轮或同步带（8）传动连接。

10.根据权利要求7所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第二副轴（5）上的第三减速器轮（402）与第二减速器轮（301）通过齿轮或同步带（8）传动连接。

11.根据权利要求1所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述发电机（1）的输出轴上依次连接第六轴承座（101）和第五联轴器（102），所述第五联轴器（102）与第一轴承座（201）连接。

12.根据权利要求1所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，所述第二主轴（3）与第二副轴（5）组成的传动对串联多组。

13.根据权利要求12所述基于重力储能的双轴系传动发电驱动系统，其特征在于，相邻的第二主轴（3）中短轴与第二减速器轮通过第七轴承座（9）连接。

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