模块化海浪发电装置及其运行控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新型发电装置技术领域，特别是涉及一种利用海浪能进行发电的装置及其运行控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，世界各国所用的能源几乎都是来自化石燃料，即石油、天然气和煤炭。而随着全球化石燃料的过量开采及利用，能源危机与环境污染问题日益严重。由于化石燃料不可再生，新能源的开发与利用已成为我们的当务之急。
[0003]利用海洋能量进行发电，具有能量巨大、无穷尽、环保无污染等众多优势，所以人类很早就开展了利用海洋能量发电的研究。
[0004]海浪发电的种类很多，按照其装置是否固定可以分为固定式和漂浮式两大类。就能量传递形式而言，有采用直接机械传动的，如CN1279349A、液压传动如CN201582045U、以及气动传动如CNlOl 158330A。
[0005]公告号为CN201582045U的专利中，利用摆锤带动液压油源来完成机械能到液压能的转化。液压油源装置为液压缸及其相关配流单向阀组成。该方案未明确其防护方法，在海洋环境中使用，会造成较大的腐蚀，造成可靠性下降。如果发生液压油泄漏，还会造成环境污染。且，该方案中利用摆锤吸收海浪能量，效率较低，设计的发电装置功率偏小。公告号为CN102691612A的海浪发电集成装置，也是一种利用液压缸及其配流阀进行能量转化的发电装置。该方案对装置的一部分进行了集成和密封处理。但液压缸和部分管路仍然裸露在海洋环境中，仍然无法完全避免腐蚀和污染的风险。以上技术中都缺少反馈控制，海浪能量的利用效率低，由于海浪强度不稳定，时强时弱，其动力传动也不平稳。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种模块化海浪发电装置及其运行控制方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种模块化海浪发电装置，包括箱体、直接由海浪带动的机械传动系统和与机械传动系统连接的液压发电系统，还包括一控制系统，控制系统主要包括控制器；
所述液压发电系统包括油箱、由机械传动系统带动的交替运行的下降液压泵和上升液压泵；所述上升液压泵是一个控制连接于控制器的变量泵；所述下降液压泵、上升液压泵分别通过单向阀1、单向阀II连接至一个比例调速阀；所述比例调速阀控制连接于控制器，比例调速阀出油口连接至一个液压马达；所述液压马达控制连接于控制器，液压马达连接有发电机，所述发电机控制连接于控制器；
在所述比例调速阀进油口处还连接有充液控制阀，充液控制阀连接至一个蓄能器组，所述充液控制阀和蓄能器组控制连接于控制器；
所述控制系统还包括连接在下降液压泵和上升液压泵出油口油路上的压力传感器，放置在海浪上的用于监测海浪的强度的海浪强度传感器；所述压力传感器和海浪强度传感器控制连接于控制器。
[0008]其进一步是:所述下降液压泵出油口连接有卸荷阀I，卸荷阀I控制连接于控制器。
[0009]所述上升液压泵出油口连接有卸荷阀II，卸荷阀II控制连接于控制器。
[0010]所述比例调速阀进油口处还连接有安全阀，安全阀连接至油箱。
[0011]所述机械传动系统包括一端铰接、另一端随海浪上下摆动的浮动摆；所述浮动摆的摆杆上安装有沿摆杆滑动的滑动块；所述滑动块上连接有齿条；所述齿条连接有下降传动组件和上升传动组件；
所述下降传动组件包括传动轴I，传动轴I上固定有飞轮I，传动轴I 一端连接下降液压泵，传动轴I另一端通过棘爪I和复位弹簧I连接有齿轮I ;所述齿轮I与齿条啮合；保证浮动摆下降时，齿轮I能带动传动轴I转动；
所述上升传动组件包括传动轴II，传动轴II上固定有飞轮II，传动轴II 一端连接上升液压泵，传动轴II另一端通过棘爪II和复位弹簧II连接有齿轮II ;所述齿轮II与齿条啮合；保证浮动摆上升时，齿轮II能带动传动轴II转动。
[0012]一种模块化海浪发电装置的运行控制方法，根据上述的模块化海浪发电装置，模块化海浪发电装置的运行控制方法包括主程序，其有如下步骤，
1.通过人工进行确认开始，控制系统采集状态信息；
2.判断是否符合发电要求；若无海浪或处于检修状态而不符合发电要求，则程序运行停止，并代码显示；
3.若判断符合发电要求；控制器输出信号，调整各个电磁阀、液压泵等的工作状态；包括卸荷阀1、卸荷阀II得电关闭，维持充液控制阀打开，比例调速阀关闭；
4.控制器持续监测蓄能器组内的压力和储存的油液，并判断是否发电的基本要求；若不符合发电的基本要求，代码显示；
5.若蓄能器组内的压力和储存的油液符合发电的基本要求；控制器打开比例调速阀，调整液压马达的排量，调整发电装置的运行状态；
6.系统进入运行状态监测程序；
7.系统停止。
[0013]其进一步是:所述运行状态监测程序包括以下步骤，
1.采集系统状态信息，判断发电机是否正常工作；
2.若发电机未正常工作，关闭比例调速阀，进行检修；若发电机正常工作，进入下一
I K
少；
3.判断系统是否需要检修；若需要检修，则比例调速阀，进行检修；若不需要检修，进入下一步
4.检测海浪能量变化；若海浪能量变大，增大上升液压泵排量；若海浪能量基本不变，维持上升液压泵排量；若海浪能量变小，减小上升液压泵排量；
5.检测发电需求变化情况；若发电需求变大，增大液压马达排量；若发电需求基本不变，维持液压马达排量；若发电需求变小，减小液压马达排量。
[0014]进入检修步骤时，判断蓄能器组是否充满能量，可以通过在蓄能器组内置压力传感器检测其气体压力，即可得知充液情况，因为充液越多，蓄能器的气囊被压缩的更小，气囊内的气体压力越高；若否，充液控制阀失电导通，卸荷阀II得电截止；若是，关闭充液控制阀，打开卸荷阀II，并返回主程序开始。
[0015]本发明优点在于:
1.通过合理设置棘轮装置，使得齿条上下两个方向的运动都可以用来驱动液压泵工作。当海浪起时，推动浮动摆进而驱动液压泵产生高压油液进行发电；当海浪回落时，浮动摆在重力作用下，同样驱动液压泵产生高压油液进行发电。利用飞轮较大的惯性，减弱了海浪的间歇性和不平稳性，使传动轴的动力传动更加平稳。保证电力的稳定输出，提高了能量利用效率；
2.通过主程序和运行状态监测程序对整个发电装置进行反馈控制，实时的根据海浪的强度变化调节发电装置中的各部件，保证电力的稳定输出，提高了能量利用效率；
3.密封效果好，尽可能避免腐蚀和油液泄漏造成的污染。本发明中除了浮动摆、滑动块和齿条的一部分裸露在外，其余零部件均密封于箱体之内。这样，最大限度了避免腐蚀。同时，也可以有效避免油液泄漏造成的污染。
[0016]4.本发明为模块化设计，既可以单独使用，也可以多个模块并行运转使用，效率闻。
【附图说明】
[0017]图1是本发明结构示意图；
图2是主程序的流程框图；
图3是运行状态监测程序的流程框图；
图1中:1、浮动摆；2、滑动块；3、齿条；4、下降传动组件；41、齿轮I ;42、棘爪I ;43、复位弹簧I ;44、传动轴I ;45、飞轮I ;5、下降液压泵；6、单向阀I ;16、单向阀II ;7、卸荷阀I ;17、卸荷阀II ;8、充液控制阀；9、上升传动组件；91、齿轮II ;92、棘爪II ;93、复位弹簧II ;94、传动轴II ;95、飞轮II ;10、比例调速阀；11、安全阀；12、液压马达；13、发电机；14、控制器；15、上升液压泵；18、油箱；19、蓄能器组；20、海浪强度传感器；21、压力传感器；
22、箱体。
【具体实施方式】
[0018]以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明作进一步说明。
[0019]如图1所示，