CN111271212A - 一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，包括至少两个立柱，两个立柱平行设置，立柱的底端均固设在海底，立柱的顶端各固连一个机箱，波浪能发电机组和潮流能发电机组的发电机均安装在机箱里；本发明专利将波浪能发电机组与潮流能发电机组结合，并通过合理的结构设置，使两者相互协同配合,能够同时利用一片区域的风能以及潮流能，资源利用率大大提高；且潮流能发电机组处于离海平面较近的位置，此区域内海洋所蕴含的潮流能要大于近海底处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在近海平面水域中能够获得更多的能量；具有良好的推广价值。

Description

一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置
技术领域
本发明涉及海上发电技术领域，特别是涉及一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置。
背景技术
现有的波浪能、潮流能组合发电装置，其发电装置多少都要受到潮流和风浪方向的影响，从而只能利用一固定方向上的部分波浪能或潮流能，无法实现灵活转向。现有的潮流能发电设备，绝大部分利用的都是深水区的潮流能，此处潮流流速要低于浅水区，这使得部分潮流能发电装置当遇到低速的潮流时无法正常工作，能量转换效率过低，因此深水区潮流能的可利用性是要低于浅水区的潮流能。在点吸收式波浪能发电技术方面，以往多采用单振荡浮子采集波浪能的方式，或者多个点吸收装置在二次转换以后再进行电力调配和并网，这使得浮子对波浪能吸收不够持续和稳定。同时，传统的采用振荡浮子技术发电的装置，往往浮子体积过于庞大，因此对海况的要求较高，需要较大的风浪才能达到发电效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种将潮流能发电装置设置在浅水区，且潮流能发电装置能根据潮涌方向转动，最大程度地利用潮流能资源的振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置。
本发明采用如下技术方案：
一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，包括至少两个立柱，两个立柱平行设置，立柱的底端均固设在海底，立柱的顶端各固连一个机箱，波浪能发电机组和潮流能发电机组的发电机均安装在机箱里；
波浪能发电机组包括转轴、超越离合器、振荡浮子、传动索、滑轮、海底重物和沉块；转轴的两端分别转动连接在两个立柱的机箱上，超越离合器转动套设在转轴上，传动索的一端固连在振荡浮子上，另一端分别绕过滑轮、超越离合器与沉块固连，滑轮固连在海底重物上，振荡浮子漂浮在水面上；
潮流能发电机组具有两个，每个潮流能发电机组均包括转动连接在立柱上的导流罩，导流罩内设置有若干个叶轮，若干个叶轮以转动轴为中心被设置在叶轮固定板上，叶轮固定板以焊接方式固定在轴承支撑架上，轴承支撑架固定套设在转动轴上。
潮流能发电机组为两套，置于海平面以下较浅处，所述波浪能发电机组为一套,位于海平面处，所述潮流能发电机组连接在波浪能发电机组的两侧。
波浪能发电机组各振荡浮子以点吸收的形式从海洋波浪中转换能量。由于海洋波浪运动的不规则性，采用振荡浮子列阵的形式可以提高装置能量转换的稳定性和规模。
潮流能发电机组处于离海平面较近的位置，此区域内海洋所蕴含的潮流能要大于近海底处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在近海平面水域中能够获得更多的能量，且导流罩及潮流发电机整体可以根据潮流的方向进行调整，能量利用率最大化。
进一步地，潮流能发电机的若干个叶轮以转动轴为中心被转动设置在叶轮固定板上，单个叶轮为梨形线翼型叶片。
梨形线翼型叶片绕位于轴承支撑架上的轴心自转而输出扭矩，轴承支撑架带动3组梨形线翼型叶片与转动轴仪器转动而输出扭矩。
优选地，共有三个叶轮，每个叶轮的梨形线翼型叶片的数量为2个。
优选地，本发明所述波浪能发电机组采用液压发电机，而潮流能发电机组的发电机为经增速机及传动***带动的双馈异步发电机。
本发明的技术效果：
本发明专利将波浪能发电机组与潮流能发电机组结合，并通过合理的结构设置，使两者相互协同配合,能够同时利用一片区域的风能以及潮流能，资源利用率大大提高；且潮流能发电机组处于离海平面较近的位置，此区域内海洋所蕴含的潮流能要大于近海底处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在近海平面水域中能够获得更多的能量；具有良好的推广价值。
潮流能发电机组使用的导流罩转动设置在立柱上，能够根据来流方向改变导流罩的方向，从而改善入流效果，平稳水流，保证水轮机运行的稳定。潮流能发电机组使用的复合式多级潮流能发电的水轮机不仅能够通过数组梨形线翼型叶片对主轴的公转提供力矩，而且还能够收集每组梨形线翼型叶片自转产生的动能，以达到能量回收效率的最大化。
振荡浮子式波浪能发电装置的机箱部分通过立柱支撑位于海面之上，提高装置的抗腐蚀性。采用振荡浮子列阵转换波浪能量，且通过液压装置进一步转换成电能，提高整体的转换效率和稳定性。
附图说明
图1显示了本发明的整体结构；
图2显示了梨形叶片的结构；
图3显示了单个振荡浮子的结构。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明包括位于海平面处的波浪能发电机组及置于海平面以下较浅处的潮流能发电机组；波浪能发电机组为一套，潮流能发电机组为两套；潮流能发电机组连接在波浪能发电机组的两侧,且发电装置包括两根底端固连在海底的立柱3。
上述波浪能发电机组采用点吸收式波浪能发电装置，也称振荡浮子式波浪能发电装置，该装置包括两个振荡浮子和独立的发电机，其与潮流能发电机组结合，整体结构设置合理，使两者相互协同配合,能够同时多角度利用一片区域的风能以及潮流能，资源利用率大大提高；由于潮流能发电机组处于离海平面较近的位置，此区域内海洋所蕴含的潮流能要大于近海底处的潮流能,所以将潮流能发电机组安装在近海平面水域中能够获得更多的能量，资源利用率大大提高。
一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，包括至少两个立柱，两个立柱平行设置，立柱的底端均固设在海底，立柱的顶端各固连一个机箱，波浪能发电机组和潮流能发电机组的发电机均安装在机箱2里。
具体地，位于海平面处的为波浪能发电机组。上述波浪能发电机组包括转轴1、超越离合器8、振荡浮子9、传动索10、滑轮11、海底重物12和沉块13；转轴的两端分别转动连接在两个立柱的机箱2上，超越离合器转动套设在转轴上，传动索的一端固连在振荡浮子上，另一端分别绕过滑轮、超越离合器与沉块固连，滑轮固连在海底重物上，振荡浮子漂浮在水面上。
振荡浮子9在波浪的作用下上下运动,带动传动索10移动,传动索绕经与海底重物12固定的定滑轮11,其末端缠绕在超越离合器8上。当波浪上升时,振荡浮子9上浮,配重体12随之上升,此时超越离合器8闭合,传动索10上产生的拉力带动与超越离合器键连接的转轴1旋转:而当波浪下降时,振荡浮子9下沉,配重体12随之下降,此时超越离合器8分离,传动索10上产生的拉力不传递到旋转轴1上。由于振荡浮子阵列的各个振荡浮子在波浪中因为浮力的作用分别做上下起伏运动,当一个振荡浮子做功完成时,另一个振荡浮子可继续对转轴做功,保证不同时间内都会有振荡浮子对转轴做功,从而使波浪能输入更为稳定。通过机箱2内部的液压转换装置将转轴动能进一步转化为较稳定的液压能,随后通过发电机将液压能转化为电能。该装置可以大规模收集波浪能、并转化为稳定的电能。
具体地，位于海平面以下的部分为潮流能发电机组，潮流能发电机组具有两个，每个潮流能发电机组均包括转动连接在立柱上的导流罩4，导流罩内设置有若干个叶轮5，若干个叶轮以转动轴7为中心被转动设置在叶轮固定板上，叶轮固定板以焊接方式固定在轴承支撑架6上，轴承支撑架固定套设在转动轴上，从导流罩内进入的水流冲击叶轮，叶轮发生自转，多个叶轮的作用，使轴承支撑架与转动轴均发生转动，转动轴上设置与发电机转子啮合的锥齿轮组。
潮流能发电机叶轮的动力输出端与增速机的动力输入端连接,增速机的动力输出端与潮流能发电机的动力输入端连接。海水涨潮落潮时，水流从正对叶轮的方向涌来，所述叶轮为梨形线翼型叶片，绕位于轴承支撑架6上的轴心自转而输出扭矩，轴承支撑架6带动3组梨形线翼型叶片绕转动轴7进行公转而输出扭矩；经增速机及传动***带动双馈异步发电机转子旋转，进而将旋转机械能转换为电能。
如图1，潮流能发电机组使用的导流罩为进口小、出口大的喇叭形状设计，能够提高对潮流能的聚能作用，能够提高流经水轮机的潮流流速。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (5)

1.一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，其特征在于，包括至少两个立柱，两个立柱平行设置，立柱的底端均固设在海底，立柱的顶端各固连一个机箱，波浪能发电机组和潮流能发电机组的发电机均安装在机箱里；
波浪能发电机组包括转轴、超越离合器、振荡浮子、传动索、滑轮、海底重物和沉块；转轴的两端分别转动连接在两个立柱的机箱上，超越离合器转动套设在转轴上，传动索的一端固连在振荡浮子上，另一端分别绕过滑轮、超越离合器与沉块固连，滑轮固连在海底重物上，振荡浮子漂浮在水面上；
潮流能发电机组具有两个，每个潮流能发电机组均包括转动连接在立柱上的导流罩，导流罩内设置有若干个叶轮，若干个叶轮以转动轴为中心被设置在叶轮固定板上，叶轮固定板以焊接方式固定在轴承支撑架上，轴承支撑架固定套设在转动轴上。
2.根据权利要求1所述的一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，其特征在于，若干个叶轮以转动轴为中心被转动设置在叶轮固定板上。
3.根据权利要求1所述的一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，其特征在于，叶轮为梨形线翼型叶片。
4.根据权利要求1所述的一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，其特征在于，共有三个叶轮，每个叶轮的梨形线翼型叶片的数量为2个。
5.根据权利要求1所述的一种振荡浮子式波浪能和潮流能组合发电装置，其特征在于，所述波浪能发电机组采用液压发电机，而潮流能发电机组的发电机为经增速机及传动***带动的双馈异步发电机。
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