一种高效水流发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种水力发电装置，更具体是涉及一种利用潮水、海流或河川的水流水平流动的动能来发电的高效水流发电装置。
【背景技术】
[0002]利用天然能量的发电有风力发电和水力发电，一般的水力发电是在江河中筑坝，将水位抬高，利用水的势能带动水轮机发电，这种利用水流的垂直落差形成的势能来发电的水力发电必须具有一定的水位差，因此设置条件受到限制。中国有广阔的海域和内河流域面积，每时每刻，江海里的水不停歇的流动着，这些水流蕴含着巨大的能量，但目前这种巨大的能量并没有得到充分的利用，而是任其自己消失浪费掉。随着能源的不断减少以及环境的不断污染，环保型的新能源成为人们期待和渴望的需求，而利用潮水、海流或河川的水流发电，不产生任何副产物，是一种有很好发展前景的环保发电方式。最近几年，水力发电技术的探索和研发正方兴未艾，从已公开的资料可以看出，利用水流水平流动的动能发电的发电装置，基本都是采用在水中设置旋转体，利用旋转体在自然水流作用下的旋转来发电，结构大体可以分为两类，一类是旋转轴与水平面平行的发电装置，另一类是旋转轴与水平面垂直的发电装置，由于旋转体在旋转的过程中需要克服自身的重量，需要较大的水流动能才能启动发电，因此这些水流发电装置的发电效率并不高。针对以上问题，本实用新型的申请人研发了一种新的水流发电装置，并于2014年10月27日向国家知识产权局申请了实用新型专利并获授权，专利号为201420624834.5，该装置是利用浮筒搭建的悬浮框架和架设于框架上的倒置塔筒，使发电机和叶轮悬置于水中，通过在叶轮的叶片远心端套接轮环，并将轮环的侧壁掏空，使叶轮在水中具有的浮力足以抵消叶轮自身的重力，叶轮在水流的冲击下无需克服自身的重量而快速旋转，由这种快速旋转获得的功全部转化为发电的动力，因而大大提高发电的效率。为了在不同的加工条件和环境下实现这种技术，本实用新型的申请人在此基础上研发了另一结构的水流发电装置。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种利用潮水、海流或河川的水流发电且结构简单、加工容易的高效水流发电装置。
[0004]为实现以上目的，本实用新型的高效水流发电装置，包括位于水面的安装平台、变频器、变压器和位于水下的塔筒、发电机和叶轮，安装平台固定于由浮筒构成的悬浮框架上，安装平台上设置有转动机构，塔筒接近水面的上端部固定于转动机构上，塔筒远离水面的一端是机舱，发电机设置于机舱一侧，其特征在于:所述叶轮是由轮毂和若干叶片构成，轮毂为空心结构且其空心结构的排水量等于叶轮自身的重量，轮毂底面凸伸有叶轮的中心轴，叶片远离轮毂中心的远心端套接有轮环，轮环为圆筒结构。
[0005]为了克服齿轮箱存在产生的问题，上述发电机为永磁发电机，发电机的直径为2-10米，叶轮的中心轴与发电机的转轴直接连接，。
[0006]由于叶轮中心轴与发电机转轴是采用动密封，为了避免叶轮中心轴与发电机转轴间的密封圈不断摩擦而使密封圈受损，从而导致发电机内渗水、影响发电机的工作，上述发电机转轴前端套设有排水箱，叶轮的中心轴穿过排水箱侧壁开设的圆孔后与发电机转轴连接，排水箱的底部开设有排水孔，该排水孔通过一出水管与设置于机舱底部的集水槽连接，集水槽设置有水分探测传感器和抽水装置。
[0007]由于变频器在工作的过程中会发出大量的热，为了对变频器进行冷却，上述变频器的发热元件通过冷却液管与冷却液储存罐、冷却液循环泵串接成一个冷却降温循环回路，变频器、冷却液储存罐、冷却液循环泵位于安装平台上的控制箱内，连接变频器发热元件和冷却液储液罐的冷却液管部分延伸至水面以下且与一冷却盘管连接，该冷却盘管位于水面下2-3米处。
[0008]为了避免水流发电装置长时间停止发电，变频器周边的环境温度比变频器的温度高时，较热空气接触到变频器较冷的发热原件，会在发热原件上凝成水珠，从而造成变频器短路，上述冷却液储存罐与冷却液循环泵之间的冷却液管上设置有冷却液加热器。
[0009]为了使进入叶轮的水流全部用于做功发电，上述叶片的远心端以一定角度的扭角与轮环的内侧壁连接，叶片前缘与远心端的交点和轮环前端沿保持一定的距离。
[0010]为了防止安装平台的漂移和转动，上述浮筒为长条状圆形浮筒，悬浮框架包括由若干内置浮筒纵横交错形成的“井”字架和由若干外置浮筒围成的方形架，内置浮筒远离“井”字架中心的一端固定于外置浮筒的侧壁上，安装平台位于“井”字架的井口，方形架的四个角各连接一组拉绳和地锚。
[0011]为了便于根据水流方向和流速的大小及时调整叶轮的转向，以达到稳定发电，同时也为了检修和清洗叶轮需要，上述转动机构包括固定座、轴承、转动座、固定顶板、电机和减速机；固定座为筒状体，其底部与安装平台连接、顶部与固定顶板连结；转动座也为筒状体，转动座通过轴承与固定座连接，转动座的底部与塔筒上端部连接、上部外侧面设有可与小齿轮相啮合的大轮齿；减速机安装于固定顶板上，电机安装于减速机上，小齿轮套接在减速机的输出轴上。
[0012]上述安装平台为中心开设有可供塔筒上端部通过的圆孔的金属板，该金属板的外边缘固定于“井”字架上、内边缘与转动机构的固定座连接。
[0013]上述塔筒的高度优选10 - 55米，叶轮叶片的直径优选9 一 100米，叶片的数量优选4 一 50片，轮环的高度为0.5 — 8米。
[0014]本实用新型的高效水流发电装置，具有如下的优点:
[0015]1、利用浮筒搭建的悬浮框架和架设于框架上的倒置塔筒，使发电机和叶轮悬置于水中，通过将叶轮的轮毂做成空心结构，使叶轮在水中具有的浮力足以抵消叶轮自身的重力，叶轮在水流的冲击下无需克服自身的重量而快速旋转，由这种快速旋转获得的功全部转化为发电的动力，因而大大提高发电的效率。
[0016]2、叶轮在失重的情况下旋转，离心力为零，可大大减少塔筒的振动，使叶轮的旋转更加平稳，这不仅可减少整个发电装置的维护时间和费用，在提高发电量的同时，也可大大节省发电的成本。
[0017]3、采用永磁发电机，并增大发电机的直径，免去了齿轮箱的设置，不仅能提高发电的效率、减少噪音，而且可避免定时更换机油或漏油造成的麻烦。
[0018]4、利用海水对变频器的冷却液管进行冷却降温，不仅降温效果明显，而且可节省设备运行时的用电，还减少了维修工作，大大节约成本。
[0019]5、本实用新型的水流发电装置，结构简单，加工容易，成本低，发电效率高，在水流速度只有0.3米/秒的情况下就可发电，特别适合于在江、河、海里有定向水流流动的地方进行发电。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型水流发电装置的俯视结构示意图。
[0021]图2是水流发电装置的剖视结构示意图。
[0022]图3是叶轮背面的结构示意图。
[0023]图4是图3沿A-A线的剖面图。
[0024]图5是变频器冷却降温循环回路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]如图1、2、3所示，本实用新型的高效水流发电装置，包括悬浮框架1、安装平台2、转动机构3、塔筒4、机舱5、发电机6、排水箱7、叶轮8、控制室9和变压器10 ；
[0026]悬浮框架I包括由若干个内置浮筒11通过相互焊接搭建而成的“井”字架和由若干个外置浮筒12围成的方形架，浮筒为长条状的圆形浮筒，内置浮筒远离“井”字架中心的一端固定于外置浮筒的侧壁上，方形架的四个角各连接一组拉绳13和地锚，地锚抛设于水下的地面，使框架固定漂浮在水面上；
[0027]安装平台2为方形金属板21，金属板的中心开设有可供塔筒上端部通过的圆孔211，金属板的外边缘通过螺栓212固定于“井”字架的