专利名称：模块组合式竖轴潮流能直驱式发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋可再生能源利用技术领域，涉及一种模块组合式竖轴潮流能直驱式发电装置。
背景技术：
潮流能发电装置安装于海上，根据海洋工程的经验，海上施工安装的成本占装置总成本的近50%，其中大部分是起重船，打桩船，运输驳船等工程船的使用费用，这些费用是按海上施工项目内容和工作时间计算的；在装置运行寿命期限内，出现故障后，进行检修和维护也要使用海上工程船，这些都会使全寿命期成本增加。因此，在潮流能发电装置的设计阶段，就应注意采用方便安装的结构形式，设法简化潮流能发电装置安装时的海上施工，并缩短海上工作时间，可大大减少安装施工费用。同时，采用结构简单，长期运行可靠性高的装置，延长装置的无故障运行时间，减少全寿命期内检修和维护费用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构简单、运行高效可靠、便于安装和维护的模块组合式潮流能发电装置，解决现有潮流能装置结构复杂、安装困难、维护不便的问题。本实用新型的原理是整个装置由竖轴涡轮机、盘式直驱发电机、可移动框架、导管架桩基础四大模块组成。竖轴涡轮机适应潮流流向变化，结构简单，制造容易；直驱式发电机发电效率高达90 %，不需齿轮增速器，运行可靠性高，而常规的发电机发电效率约 70%。将竖轴涡轮机和直驱式发电机整体安装在一个可移动的框架上，形成潮流能装置的核心单元；导管架桩基础最先安装在海上，核心单元再通过联接部件安装在导管架桩基础上。本实用新型所采用的技术方案是—种新型模块式竖轴潮流能直驱式发电装置，整个装置由竖轴涡轮机、盘式直驱发电机、可移动框架和导管架桩基础四个模块组成。模块一，竖轴涡轮机采用固定安装角的直叶片；笼形叶片支架提高了结构强度和刚度，圆环形盘面阻止流体沿叶片展向的流动，减少诱导阻力，改善了叶片的水动力性能； 附加阻力叶片使涡轮机在低流速时容易实现自起动。模块二，盘式直驱发电机的磁极和铁轭布置在圆盘形转子上，圆环形定子上布置绕组，定子安装在发电机外壳上，外壳形成发电机舱的密封空间，转子传动轴穿出发电机舱，并通过联轴器与涡轮机主轴相连；模块三，可移动框架底部支脚插入导管架桩基础的套筒内，可移动框架上端通过柱销固定在导管架桩基础顶部，直驱发电机通过法兰盘固定在可移动框架底部；模块四，导管架桩基础是整个装置的支承结构，打桩固定在海底上，其余各模块均可在陆地上装配好后整体吊装并固定在导管架桩基础上，需要检修维护时，把涡轮机、直驱发电机连同可移动框架组成的核心单元整体吊升出水后，在工作船上或陆地上进行维护作业。本实用新型的效果和益处是装置结构简单，运行可靠，能量转换效率高，大大减少了安装和维护的海上工作量，使寿命期总成本大大下降，提高了潮流能商业化开发的经济效益。
图1是模块式竖轴潮流能直驱式发电装置立体视图。图2是竖轴涡轮机立体视图。图3是盘式直驱发电机结构示意图和立体视图。图4是定子绕组和输出线示意图。图5是盘式直驱发电机俯视示意图和仰视视图。图6是可移动框架立体视图。图7是导管架桩基础立体视图。图中1竖轴涡轮机，2盘式直驱发电机，3可移动框架，4导管架桩基础，5涡轮机主轴，6笼形叶片支架，7直叶片，8附加阻力叶片，9磁极，10铁轭，11定子，12绕组，13外壳， 14转子轴，15联轴器，16整流罩，17轴承，18轮毂，19套筒，20柱销，21法兰盘。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施方式
。整个装置由竖轴涡轮机1、盘式直驱发电机2、可移动框架3和导管架桩基础4四个模块组成。竖轴涡轮机包括主轴5、笼形叶片支架6、直叶片7、附加阻力叶片8 ；盘式直驱发电机的磁极9和铁轭10 —起构成转子，圆环形定子铁心11上布置绕组12和输出线，定子安装在发电机外壳13上，外壳13形成发电机舱的密封空间，转子轴14穿出发电机舱，并通过联轴器15与竖轴涡轮机主轴下端相连，发电机外壳13外安装整流罩16，转子轴14通过轴承17安装在外壳13上；竖轴涡轮机的主轴上端安装在可移动框架的轮毂18上，可移动框架支脚插入套筒19内，可移动框架上端通过柱销20固定在导管架桩基础4的顶部，直驱发电机通过法兰盘21固定在可移动框架底部。在水流作用下，竖轴涡轮机主轴5带动转子轴14转动，绕组12中产生感应电流由输出端输出。竖轴涡轮机1、盘式直驱发电机2、可移动框架3组成核心单元；导管架桩基础4需打桩固定在海底上，核心单元在陆地上整体装配好后吊装在导管架桩基础4上，并通过联接部件固定。
权利要求1. 一种模块组合式竖轴潮流能直驱式发电装置，由竖轴涡轮机(1)，盘式直驱发电机 0)，可移动框架(3)，导管架桩基础四大模块组成，其特征是竖轴涡轮机由主轴(5)， 笼形叶片支架(6)，直叶片(7)，附加阻力叶片(8)组成，主轴上端通过轴承安装在可移动框架上，主轴下端通过联轴器(1 与直驱发电机转子轴(14)相连；盘式直驱发电机( 包括整流罩(16)，外壳(13)，轴承(17)，铁轭(10)和磁极(9)构成转子，圆环形定子铁心(11) 上有绕组(1 和输出线，定子固定安装在外壳(1 上，外壳(1 通过法兰盘固定在可移动框架C3)上，外壳(1 上安装整流罩(16)；可移动框架支脚插入导管架桩基础上的套筒(19)内，可移动框架C3)上端通过柱销OO)固定在导管架桩基础(4)顶部；导管架桩基础固定在海底上。
专利摘要一种模块组合式竖轴潮流能直驱式发电装置，属于海洋可再生能源利用技术领域。其特征是整个装置由竖轴涡轮机、盘式直驱发电机、可移动框架和导管架桩基础组成。竖轴涡轮机采用笼形叶片支架、直叶片和附加阻力叶片，主轴上端安装在轮毂上；盘式直驱发电机的磁极和铁轭构成转子，定子上布置绕组，转子轴与主轴相连，定子和外壳固定在可移动框架底部；可移动框架固定在导管架桩基础上。竖轴涡轮机、盘式直驱发电机、可移动框架组成核心单元，在陆上装配好后整体吊装并固定安装。本实用新型的效果和益处是装置结构简单，运行可靠，能量转换效率高，大大减少了安装和维护的海上工作量，使寿命期总成本下降，提高了潮流能商业化开发的经济效益。
文档编号F03B13/26GK202055980SQ20112014548
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者孙建忠, 康海贵, 张桦, 郭伟, 陈兵, 龙丽吉 申请人:大连理工大学