一种海流能发电装置的制作方法

本实用新型属于海流能开发利用与海洋立管涡激振动抑制技术领域，具体涉及一种海流能发电装置。

背景技术：

随着社会经济的高速发展和人们生活水平的大幅提高，能源需求量日益增长,能源短缺的问题日益突出。海洋能以其总蕴藏量大，可持续利用，绿色清洁等特点，成为各国能源战略的重要组成部分，其主要包括波浪能、海流能、海水温差能、潮汐能、海水盐度差能。海流能的能量与流速的平方和流量成正比；相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规律得多；潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向；一般来说，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。因此如何高效的利用海流能进行发电成为解决问题的关键。

利用水流来发电的思想由来已久，而且其开发利用方式多采用旋转机械将水流的动能转换为机构的旋转运动，再通过机械传动或液压传动装置，将动力传递给发电机。目前，水轮机发电对水流速度要求较高，而海流流速的高速性、持续性为发电装置提供了丰富的机械能。因此充分利用海流发电成为了海流能开发的热点。

近年来，随着海洋资源开采规模逐渐扩大，FPSOFPSO（Floating Production Storage and Offloading），即浮式生产储油卸油装置，由于其拥有生产、储存、外输等功能被广泛应用。但FPSO立管所处环境条件恶劣，受力复杂，尤其波浪、海流流经海洋立管时，在一定的流速条件下，可在立管两侧交替的形成强烈的漩涡，漩涡脱落会对立管产生一个周期性的可变力，使得立管在与流向垂直方向上发生横向振动，严重缩短海洋立管的服役寿命，甚至造成重大安全环境事故。因此提出一种利用海流能发电同时抑制海洋立管涡激振动的装置已显得十分重要。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种利用海流能发电同时抑制海洋立管涡激振动的海流能发电装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种海流能发电装置，其中：包括平行地固定在海洋立管一侧的转筒，海流从转筒方向流向海洋立管方向，转筒上设置有转轴和叶片，转轴为转筒轴心，转筒能以转轴为轴转动，转轴的一端伸入至发电装置中，叶片的数量为若干个，布设在转筒的周面上，海流从转筒流过，能推动叶片，使转筒以及转轴旋转，发电装置包括外壳，外壳内安装有一圈各自独立、呈环形布设的定子磁芯，定子磁芯共同组成一定子，转轴的端部插入外壳中，并与一线圈固定连接，线圈位于定子的内环中，线圈转动时，能切割定子的磁感线，感应出电流，线圈的两端分别连接各自的导电环，导电环通过电刷与变电储电设备连接，变电储电设备包括蓄电池、变压器和整流器，线圈、导电环、电刷、蓄电池、变压器和整流器组成一回路，变压器用于将线圈感应到的电流升压，整流器用于将电流整平为直流电，蓄电池用于将电量存储。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的发电装置的数量为两个，其中一个与转轴的一端连接，另一个与转轴的另一端连接，两个发电装置的外壳均固定在海洋立管上，使转筒架在两个发电装置之间，并与海洋立管平行设置。

上述的叶片的数量为六个，等间距地布设在转筒的外周面上。

上述的海流能发电装置还包括控制装置，控制装置与蓄电池连接，并从蓄电池取电，控制装置通过导线与漂浮在海面上的灯浮标连接。

上述的转轴伸入外壳处设置有第一密封圈，第一密封圈将转轴与外壳之间的间隙密封。

上述的外壳在与转轴配合处设置有一预防罩，预防罩的罩脚与外壳密封连接，外壳与转轴配合处位于预防罩内，转轴从预防罩罩顶穿入预防罩，所述转轴穿入预防罩处设置有第二密封圈。

上述的预防罩内设置有液位感应器，液位感应器与控制装置连接，预防罩内进水时，液位感应器能感应到水进入预防罩，并将信号传递至控制装置。

上述的控制装置包括相互连接的控制芯片和无线信号发射器，控制芯片能接收液位感应器的信号，并将信号经无线信号发射器发出。

上述的控制芯片为单片机。

本实用新型的有益效果：

本装置结构简单，使用方便，成本低廉，能在实现利用海流能发电的同时达到海洋立管涡激振动抑制效果，有效的利用了海流能。

本装置的叶片的尺寸可根据实际海流情况定制，以适应实际海流环境。

本装置设计成转筒样式，能够更大面积的捕获海流能，为发电装置提供更多能量，从而推动铜制的线圈切割磁感线产生电动势， 最后将海流能转化成电能储存在蓄电池中。

本装置设置了预防罩，使发电装置具有双层密封，海水不易渗入，预防罩内有水位感应器，当海水缓慢渗入预防罩时，水位感应器能感应到海水的进入，从而使控制装置发出信号，提醒工作人员更换预防罩。

附图说明

图1是本实用新型的安装立体结构示意图；

图2是本实用新型安装于海洋立管的示意图；

图3是转筒的具体结构图；

图4是发电装置的剖面图。

其中的附图标记为：海洋立管1、转筒2、转轴21、叶片22、发电装置3、外壳31、定子磁芯32、线圈33、导电环34、电刷35、第一密封圈36、预防罩37、第二密封圈38、变电储电设备6、蓄电池61、变压器62、整流器63、控制装置7。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

本实用新型的一种海流能发电装置，其中：包括平行地固定在海洋立管1一侧的转筒2，海流从转筒2方向流向海洋立管1方向，转筒2上设置有转轴21和叶片22，转轴21为转筒2轴心，转筒2能以转轴21为轴转动，转轴21的一端伸入至发电装置3中，叶片22的数量为若干个，布设在转筒2的周面上，海流从转筒2流过，能推动叶片22，使转筒2以及转轴21旋转，发电装置3包括外壳31，外壳31内安装有一圈各自独立、呈环形布设的定子磁芯32，定子磁芯32共同组成一定子，转轴21的端部插入外壳31中，并与一线圈33固定连接，线圈33位于定子的内环中，线圈33转动时，能切割定子的磁感线，感应出电流，线圈33的两端分别连接各自的导电环34，导电环34通过电刷35与变电储电设备6连接，变电储电设备6包括蓄电池61、变压器62和整流器63，线圈33、导电环34、电刷35、蓄电池61、变压器62和整流器63组成一回路，变压器62用于将线圈33感应到的电流升压，整流器63用于将电流整平为直流电，蓄电池61用于将电量存储。

实施例中，发电装置3的数量为两个，其中一个与转轴21的一端连接，另一个与转轴21的另一端连接，两个发电装置3的外壳31均固定在海洋立管1上，使转筒2架在两个发电装置3之间，并与海洋立管1平行设置。

实施例中，叶片22的数量为六个，等间距地布设在转筒2的外周面上。

实施例中，海流能发电装置还包括控制装置7，控制装置7与蓄电池61连接，并从蓄电池61取电，控制装置7通过导线与漂浮在海面上的灯浮标连接。

实施例中，转轴21伸入外壳31处设置有第一密封圈36，第一密封圈36将转轴21与外壳31之间的间隙密封。

实施例中，外壳31在与转轴21配合处设置有一预防罩37，预防罩37的罩脚与外壳31密封连接，外壳31与转轴21配合处位于预防罩37内，转轴21从预防罩37罩顶穿入预防罩37，所述转轴21穿入预防罩37处设置有第二密封圈38。

实施例中，预防罩37内设置有液位感应器，液位感应器与控制装置7连接，预防罩37内进水时，液位感应器能感应到水进入预防罩37，并将信号传递至控制装置7。

实施例中，控制装置7包括相互连接的控制芯片和无线信号发射器，控制芯片能接收液位感应器的信号，并将信号经无线信号发射器发出。

实施例中，控制芯片为单片机。

叶片22镶嵌在转筒2上，且转筒2有6个叶片，每个叶片呈60°分布。转筒2与转轴21连接，转筒2左右两侧距离两端的发电装置3的外壳留有10㎝的间距，以防摩擦。

当海流冲向海洋立管时，转筒2会吸收一部分的海流能，扰乱了海洋立管周围流场，破坏了绕流旋涡的形成，从而对海洋立管达到抑制涡激振动效果。同时转筒2在为海洋立管涡激振动提供抑制作用的同时，也为发电装置3提供动能。

转轴21带动发电装置3内部的线圈33转动。线圈33安装在发电装置3内部、转轴21的末端，当海流冲击转筒2，转筒2带动转轴21转动，转轴21因而带动线圈33工作。线圈33转动时会切割定子磁芯32的磁感线，从而产生感应电动势，进而产生电流。电流通过导线进过整流器63、变压器62从而存储在蓄电池61里。

蓄电池61的电量可以为控制装置7、液位传感器以及灯浮标提供电量。

本装置安装于FPSO平台的立管系统中的立管四周，依附于海洋立管进行抑制涡激振动及利用海流能发电。

具体实施时，可根据具体海域的海水深度、海水宽度及单台机组发电功率大小，设置适当台数的机组。

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例，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。