可调节负荷的潮流能发电装置的制造方法_2

文档序号:9182202阅读:来源:国知局
型的可调节负荷的潮流能发电装置100可直接将内框架12和水轮机2组成的模块从海中取出进行维修或更换,实现可调节负荷的潮流能发电装置100的快速更换和维修,大大降低了维修成本,使得可调节负荷的潮流能发电装置100的商业化得以实现。
[0038]本实用新型的水轮机2的数量为四个或四个以上,呈阵列式分布,如此每个水轮机2无需做大,在提高整个发电装置的发电功率的前提下,大幅度降低了水轮机2的制造成本且延长水轮机2的使用寿命,克服了传统技术中只把研发重点放在做大单个水轮发电机规模的技术偏见。
[0039]于本实施例中,水轮机2的数量为偶数个,且相邻两个水轮机2呈轴对称设置以使相邻两个水轮机2的转动方向相反。具体而言,多个水轮机2呈并排阵列设置,且相邻两个水轮机2的叶片21的弯曲方向呈轴对称。如图1所示,每两个水轮机2为一组且平行设置,左侧水轮机2的转动方向为顺时针,右侧水轮机2的转动方向为逆时针。通过将相邻水轮机2的转动方向设置为相反,有效地提高水流的聚集和疏散,提升水流速度,从而加快水轮机2的转动以提高发电模组3的发电效率。然而,本实用新型对水轮机2的数量以及转动方向不作任何限定。
[0040]每个发电模组3对应连接一个水轮机2 ο于本实施例中,每个发电模组3包括变速箱和发电机。变速箱内具有齿轮组,其中一个齿轮的齿轮轴孔卡合于水轮机2的中心轴的一端,随着中心轴的转动,带动该齿轮的转动,然后通过齿轮间的相互啮合,将机械能传给发电机从而驱使发电机进行发电。
[0041]至少一个负荷调节模组4对应一个水轮机2设置于框架I。负荷调节模组4的数量为至少四个,设置在水轮机2沿水流方向D的上游。于本实施例中,负荷调节模组4的数量为水轮机2数量的两倍,为至少八个,每两个负荷调节模组4对应于一个水轮机2且分别设置于水轮机2沿水流方向D的上游和下游。通过这种设置,即便潮流改变方向(譬如涨潮和落潮,由图1中的水流方向D变为图1中虚线箭头所指的由上至下的方向),负荷调节模组4均可以有效地对水流进行导向、阻挡和分散。
[0042]每个负荷调节模组4包括至少一个导水板41,转动机构42和驱动器43。于本实施例中,导水板41的长度方向L平行于水平面P,换言之,导水板41为横向设置。导水板41的数量设置为至少两个,通过这种设置将有效地减小每个导水板41沿垂直于水平面P的方向的长度(即导水板41的宽度),增加导水板41对水流冲击的抵御力。若导水板41沿垂直方向的长度太长,由于水流冲击力巨大,导水板41容易变形甚至从中断裂。另外,导水板41若设置数量太少,则导水板I在旋转时,其占据的面积将增大,容易遭到框架I的阻挡。
[0043]于第一实施例中,转动机构42包括主动杆421、从动杆422和至少两个连杆423,主动杆421和从动杆422相互平行,至少两个连杆423连接主动杆421和从动杆422。每个连杆423连接一块导水板41。
[0044]于本实施例中,导水板41的长度方向L与水流方向D之间的夹角大于O度且小于90度。通过这种设置,本实用新型的负荷调节模组4实现不仅可以起到阻挡水流、排出水流的作用,还可以起到引导水流的作用。然而,本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中,当水轮机为升立型水轮机,由于所有叶片均受力,导水板41的长度方向L与水流方向D之间的夹角可为90度。
[0045]本实用新型对预设流速不作任何限定,预设流速值将根据发电模组3的承受负荷能力进行确定。于实际使用中,可调节负荷的潮流能发电装置100可还包括控制器,电性连接驱动器43。预设流速可预先存储于控制器中,当控制器检测到水流速度高于预设流速时,控制器可控制驱动器43驱动转动机构42以转动导水板41,使得导水板41位于打开状态。当控制器检测到水流速度小于或等于预设流速时,控制器可控制驱动器43驱动转动机构42以转动导水板41,使得导水板41位于闭合状态。然而,本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中,检测模块、控制模块和驱动模块均可集成于驱动器43的内部。
[0046]于本实施例中,预设流速可设为2.5m/sο具体而言,当水流速度小于或等于预设流速时(譬如水流速度为1.5m/s时),位于上游的驱动器43放下主动杆421,从动杆422随之上升,从而带动连杆423转动。导水板41由于和连杆423连接,也随之转动。如图3所示,导水板41的侧面位于一条直线上。此时,位于上游的导水板41完全闭合,形成一道“屏障”,从而有效阻挡水流流向水轮机2的阻力侧(图1中最左侧水轮机2的右侧),并且将上游的水流全部引导入水轮机2的动力侧(图1中最左侧水轮机2的左侧)。通过将水流导向垂直于水轮机2的叶片21的内凹处,增大水流对水轮机2的冲击力,加大了水轮机2的转动,提高了发电模组3的承受负荷和发电功率。此时,位于下游的驱动器43拉起主动杆421,从动杆422随之下降,从而带动连杆423转动。导水板41由于和连杆423连接,也随之转动。如图4所示,每个导水板41的侧面都平行于水平面,即每个导水板41都位于全部打开的状态,从而有利于高效地排出水流,利于水轮机2的转动。
[0047]当水流速度高于预设流速时,位于上游的驱动器43拉起主动杆421,从动杆422随之下降,从而带动连杆423转动。导水板41由于和连杆423连接,也随之转动。根据水流速度高出预设流速的程度,导水板41可设为全部打开状态(如图4所示)和部分打开状态(图未示)。
[0048]当水流速度稍高于预设流速时(譬如水流速度为3m/s时),若不设置负荷调节模组4,发电模组3将处于轻微超载状态,尽管发电模组3不会烧毁,但长期超负荷运载将影响发电模组3的使用寿命,同时也不利于电力的稳定输出。于第一实施例中,位于上游的驱动器43可驱动转动机构42转动导水板41,使得导水板41位于部分打开状态。此时,小部分的上游水流会流入水轮机2的阻力侧以减缓水轮机2的转速,从而调低发电模组3承受的负荷。但同时,因为导水板41不是完全打开,仍然保证适量的水流流向水轮机2的动力侧,保证发电模组3的高效率稳定发电。
[0049]当水流速度高出预设流速较多时(譬如水流速度为3.5m/s时),若不设置负荷调节模组4,水轮机2会转动过快,发电模组3将超负荷运转,发电输出功率会急剧增大。此时,位于上游的驱动器43可驱动转动机构42转动导水板41,使得导水板41位于全部打开状态,尽可能地让水流流入水轮机2的阻力侧,从而有效减缓水轮机2的转速。如此,发电模组3承受的负荷将大幅度降低,电力的平稳输出和发电模组3的正常运行也获得保证。并且,此时发电模组3并不像现有技术一样不再工作,而是仍然正常发电,并且是高效率发电。
[0050]采用本实施例中的水轮机2的阵列化排布和负荷调节模组4,可调节负荷的潮流能发电装置100在海洋流速较低时(水流速度<3m/s),捕获潮流的转换率在20%以上,远远高于传统海洋能发电装置不到10%的转换率。并且克服了现有垂直轴水轮机在海洋低流速情况下无力发电的缺点。本实用新型的可调节负荷的潮流能发电装置100克服了传统技术中的盲点,为人类的海洋能开发提供了技术基础,真正实现了海洋能的商业营运。
[0051 ] 于本实施例中,负荷调节模组4可分离地设置于框架I。这样在安装或维修时,可直接抽出或安装负荷调节模组4以进行更换、维修或安装。
[0052]图5所示为根据本实用新型第二实施例提供的可调节负荷的潮流能发电装置的俯视图。图6为图5的正视图。于本实施例中,框架1、水轮机2、发电模组3和驱动器43的结构和功能,皆如第一实施例所述,相同元件都以相同标号进行表示,在此不再赘述。以下仅就不同之处予以说明。
[0053]于第二实施例中,负荷调节模组4’的导水板41’的长度方向L’垂直于水平面P,换言之,导水板41’为纵向设置。转动机构42’包括转动轴421’。
[0054]当水流速度小于或等于预设流速时,位于上游的驱动器43驱动转动轴421’转动,导水板41’转回原始位置,即位于闭合状态。此时,导水板41’形成一道“屏障”,从而有效阻挡水流流向水轮机2的阻力侧,并且将上游的水流全部引导入水轮机2的动力侧。因此加大水轮机2的转动,提高了发电模组3的承受负荷和发电功率。位于下游的驱动器43则驱动转动轴421’转动,使得导水板41’位于打开状态,以有效将水流排出。
[0055]当水流速度大于预设流速时,位于上游的驱动器43驱动转动轴421’转动,以带动导水板41’转动。此时,导水板41’偏离原来的位置,打开一个角度,位于打开状态。根据导水板41’转过的角度不同,导水板41’可分别位于部分打开状
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