一种浮体可自动下潜与上浮的波浪能发电装置液压控制系统的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及发电装置领域，尤其是一种浮体可自动下潜与上浮的波浪能发电装置液压控制系统。

背景技术：
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海洋能源开发利用在我国能源发展战略中占有举足轻重的作用，在这其中，波浪能领一直是研究的重点。目前，应用较多的波浪能发电，现有的波浪能发电系统较多的采用液压系统发电，即通过在在海里设置一双杆液压缸，在其外侧设置浮筒，在波浪的带动下，浮筒上下移动，将双杆液压缸内的油液接替的挤向液压马达，液压马达带动发电机转动发电。由于波浪的起伏频率、幅度变化较大，具有极大的不确定性，海上经常会出现大幅、高频的极端天气，此时，往往会导致整个波浪发电系统内油压急速、大幅变化，影响各设备的使用寿命；目前，部分现有的波浪发电系统，在遇到极端天气时，通过将双杆液压缸的进油端、出油端锁止，固定浮筒。采用该种方式，浮筒的锁止位置具有极大的不确定性，容易使得浮筒停留在波浪震荡区域，容易使得浮筒被冲击损伤。因此，如何在波浪异常时，防止浮筒、机各发电设备损坏是当前急需解决的问题。

技术实现要素：
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本实用新型提供了一种浮体可自动下潜与上浮的波浪能发电装置液压控制系统，它结构巧妙，设计合理，可以在波浪异常，出现极端天气时，通过控制浮筒下沉至海面深处，远离波浪震荡区域，有效的防止高频、大幅波浪损坏浮筒、发电设备；而且，本实用新型通过油泵和备用蓄能单元，有效的保证了浮筒能够顺利下行。本实用新型能够有效满足人们的需求。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种浮体可自动下潜与上浮的波浪能发电装置液压控制系统，包括：

双杆液压缸，外侧带有浮筒，所述双杆液压缸具有第一油腔和第二油腔，所述浮筒上移时，所述第一油腔排油、所述第二油腔进油，所述浮筒下移时，所述第一油腔进油，所述第二油腔排油；

供油管路，与所述双杆液压缸的两油腔相连；

两个第一锁止单元，分别设置在所述双杆液压缸两油腔与所述供油管路之间，以限制所述双杆液压缸的两油腔向供油管路回流油液；

输油管路，进液端分别与所述双杆液压缸的两油腔相连，排液端与发电单元相连；

两个第二锁止单元，分别设置在所述双杆液压缸两油腔与所述输油管路之间，以限制所述输油管路向所述双杆液压缸的两油回流油液；所述系统还包括：

第一开关单元，设置于所述第一油腔相连与所述输油管路之间；

压力油泵，与所述第一油腔通过一安全管路相连，且在所述安全管路上设有第二开关单元；

备用蓄能单元，与所述安全管路相连，且在所述备用蓄能单元与所述安全管路之间设有第三开关单元；

监测单元，用于监测所述双杆液压缸上浮筒的位置信息；

控制单元，与所述监测单元、所述压力油泵电性连接。

进一步的，所述第一开关单元包括设置于所述输油管路上的逻辑阀a、两位四通电磁换向阀a；所述两位两通电磁换向阀a一侧设有与所述输油管路相连的压力油口、与所述油箱相连的放油口，另一侧设有与所述逻辑阀a控油口相连的出油口。

进一步的，所述系统还包括排油管路，所述排油管路与所述第二油腔和外界油箱相连，在所述排油管路上设有排油开关单元。

进一步的，所述系统还包括：

常开式两位两通液控换向阀，设置于所述供油管路上；

供油单元，与所述常开式两位两通液控换向阀相连，在所述供油单元和所述常开式两位两通液控换向阀之间设有第四开关单元。

进一步的，所述供油单元包括蓄能器b，所述蓄能器b的进油端口上设有第五开关单元；

所述蓄能器b与一油泵相连；

或者，所述蓄能器b与所述输油管路相连。

进一步的，所述发电单元包括：

第一液压马达发电机组，与所述输油管路相连，在所述第一液压马达发电机组与所述输油管路之间设有第六开关单元；

第二液压马达发电机组，与所述输油管路相连，在所述第二液压马达发电机组与所述输油管路之间设有常闭式两位两通液控换向阀；

其中，所述第一液压马达发电机组的发电功率小于所述第二液压马达发电机组。

进一步的，所述系统还包括一与所述供油管路相连的供油过滤单元，所述供油过滤单元包括：

至少两个供油过滤器，所述供油过滤器与所述供油管路相连，在各所述供油过滤器与所述供油管路之间分别设有一单向阀，在各所述供油过滤器与所述供油管路之间分别设有一第七开关单元。

本实用新型的有益效果在于，它结构巧妙，设计合理，可以在波浪异常，出现极端天气时，通过控制浮筒下沉至海面深处，远离波浪震荡区域，有效的防止高频、大幅波浪损坏浮筒、发电设备；而且，本实用新型通过油泵和备用蓄能单元，有效的保证了浮筒能够顺利下行。本实用新型能够有效满足人们的需求。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的中第一开关单元的连接结构示意图；

图3为本实用新型的中第六开关单元的连接结构示意图；

图4为本实用新型的中第七开关单元的连接结构示意图；

图5为本实用新型的中回油开关单元的连接结构示意图；

图中，1、双杆液压缸；2、浮筒；3、第一油腔；4、第二油腔；5、供油管路；6、第一锁止单元；7、输油管路；8、第二锁止单元；9、第一开关单元；901、逻辑阀a；902、两位四通电磁换向阀a；10、压力油泵；11、备用蓄能单元；1101、蓄能器a；12、第三开关单元；13、监测单元；1301、上检测开关；1302、下检测开关；14、排油管路；15、油箱；16、排油开关单元；17、常开式两位两通液控换向阀39；18、第四开关单元；19、蓄能器b；20、第五开关单元；21、第一液压马达发电机组；22、第六开关单元；2201、逻辑阀b；2202、两位四通电磁换向阀b；23、第二液压马达发电机组；24、常闭式两位两通液控换向阀；25、供油过滤器、26、第七开关单元；2601、逻辑阀c；2602、两位四通电磁换向阀c；27、应急管路；28、应急溢流阀；29、两位两通电磁阀a；30、压力继电器；31、压力传感器a；32、压力传感器b；33、主回油管路；34、回油过滤器；35、回油开关单元；3501、逻辑阀d；3502、两位四通电磁换向阀d；36、压力传感器c；37、压力传感器d；38、流量传感器；39、蓄能器c；40、第二开关单元。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型的实施方式如图1-5所示，一种浮体可自动下潜与上浮的波浪能发电装置液压控制系统，包括：

双杆液压缸1，外侧带有浮筒2，所述双杆液压缸1具有第一油腔3和第二油腔4，所述浮筒2上移时，所述第一油腔3排油、所述第二油腔4进油，所述浮筒2下移时，所述第一油腔3进油，所述第二油腔4排油；

供油管路5，与所述双杆液压缸1的两油腔相连；

两个第一锁止单元6，分别设置在所述双杆液压缸1两油腔与所述供油管路5之间，以限制所述双杆液压缸1的两油腔向供油管路5回流油液；

输油管路7，进液端分别与所述双杆液压缸1的两油腔相连，排液端与发电单元相连；

两个第二锁止单元8，分别设置在所述双杆液压缸1两油腔与所述输油管路7之间，以限制所述输油管路7向所述双杆液压缸1的两油回流油液；所述系统还包括：

第一开关单元9，设置于所述第一油腔3相连与所述输油管路7之间；

压力油泵10，与所述第一油腔3通过一安全管路相连，且在所述安全管路上设有第二开关单元40；

备用蓄能单元11，与所述安全管路相连，且在所述备用蓄能单元11与所述安全管路之间设有第三开关单元12；

监测单元13，用于监测所述双杆液压缸1上浮筒2的位置信息；

控制单元，与所述监测单元13、所述压力油泵10电性连接。

本实用新型的控制系统在使用时，浮筒2随着波浪上下浮动，第一油腔3和第二油腔4接替通过供油管路5从外界油箱15中吸油，同时通过输油管路7向发电单元输出压力油，带动发电单元发电。在海上波浪异常出现极端天气时，为了防止浮筒2损坏，防止输油管路7、发电单元损坏，在实用新型中，通过将第一开关单元9关闭，使得第一油腔3排油端口封闭，同时向安全管路中供入压力油，使得第一油腔3中供入压力油，进而使得浮筒2下移至海面较深的位置处，防止波浪带动浮筒2随意活动，其中，通过监测单元13获取浮筒2的位置信息，以控制浮筒2的下沉位置。

值得一提的是，在本实用新型中，通过设置了压力油泵10，可直接通过控制单元启动压力油泵10运转，在控制单元启动压力油泵10失败后，由于本实用新型中还设有备用蓄能单元11，此时，可直接启动第三开关单元，通过备用蓄能单元11向安全管路中供入压力油，以将浮筒2下放，可有效的防止由于压力油泵10供电系统故障、或压力油泵10故障导致的启动失败问题产生。

在本实施方式中，第一锁止单元6和第二锁止单元8均采用单向阀。

在本实施方式中，如图所示，备用蓄能单元11包括多个蓄能器a1101。

在优选的实施例中，为了能够在波浪异常时，快速的将第一油腔3与输油管路7之间断开，第一开关单元9可如此设置，所述第一开关单元97包括设置于所述输油管路7上的逻辑阀a901、两位四通电磁换向阀a902；两位四通电磁换向阀a902一侧设有与所述输油管路7相连的压力油口、与所述油箱15相连的放油口，另一侧设有与所述逻辑阀a901控油口相连的出油口。

具体的，在使用时，如图所示，整个系统正常发电时，两位四通电磁换向阀a902整体处于1ya位置处，逻辑阀a901的控油口与压力油相连，逻辑阀a901开启；在波浪异常时，控制单元通过控制两位四通电磁换向阀a902整体向2ya移动，逻辑阀a901的控油口与油箱15相连，逻辑阀a901中断，从而可以快速的将第一油腔3与输油管路7之间断开。本实用新型中采用机械定位的两位四通电磁换向阀a902，对于控制电能的需求较小。

为了在安全管路供油带动浮筒2下潜时，降低输油管路7中的压力，进一步的优化之处在于，所述系统还包括排油管路14，所述排油管路14与所述第二油腔4和外界油箱15相连，在所述排油管路14上设有排油开关单元16。由此在安全管路向第一油腔3供入压力油的同时，打开排油开关单元16，使得第二油腔4内的油液可直接排入外界油箱15，从而可以在波浪状况异常时，降低输油管路7中的压力波动性，防止压力波动损伤发电单元。在正常发电状态时，排油开关单元16关闭，中断排油管路14。在本实施方式中，排油开关单元16选用两位两通电磁阀。

值得一提的是，在本实施方式中，为了进一步的确保发电单元的安全使用，在输油管路7与油箱15之间还设有应急管路27，应急管路27上设有应急溢流阀28，在应急溢流阀28的的控油口上还设有一个两位两通电磁阀a29，由此可以在正常发电时，在输油管路7的压力大于应急溢流阀28的设定溢流阈值时，应急溢流阀28溢流，稳定输油管路7的压力，在输油管路7上瞬时压力超过一定值，或者需要浮筒2下潜时，通过两位两通电磁阀a29连通应急溢流阀28的控油口，直接主动排油，可快速降低输油管路7中的油压，防止输油管路7相连的设备、开关元件损坏。

进一步的具体的说，在本实施方式中，所述监测单元13包括：

上检测开关1301，设置于所述双杆液压缸1的上侧；

下检测开关1302，设置于所述双杆液压缸1的下侧。如图所示，上检测开关1301选用非接触使双触点磁性开关，且在上检测开关1301处还设有计数模块，以在波浪异常时，浮筒2高频、大幅移动，短时间内上检测开关1301连续被触发，在设定时间段内，上检测开关1301被触发次数大于设定阈值时，则可判定波浪处于异常状态，整个发电系统油压不稳定，此时控制单元下潜浮筒2，在浮筒2下潜至，触发下检测开关1302时，则判定浮筒2下潜至指定位置，下潜结束。

进一步的优化之处在于，所述系统还包括：

常开式两位两通液控换向阀17，设置于所述供油管路5上；

供油单元，与所述常开式两位两通液控换向阀17相连，在所述供油单元和所述常开式两位两通液控换向阀17之间设有第四开关单元18。由此可以在正常发电状态时，常开式两位两通液控换向阀17开启，供油管路5正常的供油。在波浪异常，需要下潜浮筒2时，此时，打开第四开关单元18，使得供油单元快速关闭供油管路5，此时安全管路向第一油腔3内供入压力油，从而可以防止第一油腔3进油增大时，供油管路5从外界油箱15里吸油，从而可以完全由压力油泵10或备用蓄能单元11控制浮筒2下潜，有利于控制浮筒2下潜的速度、位置，从而可以防止波浪带动浮筒2急速下潜、下潜过深。

而且，在本实施方式中，通过采用常开式两位两通液控换向阀17，可以快速的控制供油管路5的中断、导通，仅需弱电控制第四开关单元18即可，安全稳定。在本实施方式中，第四开关单元18选用两位两通电磁阀。

进一步的具体的说，在本实施方式中，所述供油单元包括蓄能器b19，所述蓄能器b19的进油端口上设有第五开关单元20；

优选的，所述蓄能器b19与一油泵相连；由此可以通过专用的油泵向蓄能器b19内蓄能。作为优选的实施例中，在本实施方式中，蓄能器b19的进油端口接入安全管路上，通过压力油泵10蓄能。

或者，在可替换的实施例中，也可如此设置，所述蓄能器b19与所述输油管路7相连。从而可以在正常发电时，及时的为蓄能器b19蓄能。

其中，在本实施方式中，第五开关单元20选用两位两通电磁阀，为了在蓄能器b19蓄能达到设定条件时，及时关闭第五开关单元20，在蓄能器b19上还设有压力继电器30，以在蓄能器b19蓄能压力达到设定条件时，控制单元及时停止油泵运转。

优选的，还可在蓄能器b19的出油端口与第五开关单元20之间设置压力传感器a31，以在蓄能器b19的蓄能压力小于设定阈值时，及时开启第五开关单元20，及时的向蓄能器b19中蓄能。

进一步的具体的说，所述发电单元包括：

第一液压马达发电机组21，与所述输油管路7相连，在所述第一液压马达发电机组21与所述输油管路7之间设有第六开关单元22；

第二液压马达发电机组23，与所述输油管路7相连，在所述第二液压马达发电机组23与所述输油管路7之间设有常闭式两位两通液控换向阀24；

其中，所述第一液压马达发电机组21的发电功率小于所述第二液压马达发电机组23。

由此可以通过使得第一液压马达发电机组21与第二液压马达发电机组23差异设置，可以根据波浪状况选用液压马达发电机组，还可使得第一液压马达发电机组21和第二液压马达发电机组23组合使用。

由于第二液压马达发电机组23与输油管路7之间设有常闭式两位两通液控换向阀24，从而可以在输油管路7内达到一定压力后，第二液压马达发电机组23可自动的接入输油管路7，防止第一输油管路7被高压油液损坏。而且，还可根据整个系统的发电状况，通过选择开启、关闭第六开关单元22，接入或终止第一液压马达发电机组21。

在本实施方式中，第一液压马达发电机组21包括第一液压马达、与第一液压马达相连的第一发电机，第二液压马达发电机组23包括第二液压马达、与第二液压马达传动相连的第二发电机。

进一步的具体的说，所述第六开关单元22包括设置于所述输油管路7上的逻辑阀b2201、两位四通电磁换向阀b2202；所述两位两通电磁换向阀b一侧设有与所述输油管路7相连的压力油口、与所述油箱15相连的放油口，另一侧设有与所述逻辑阀b2201控油口相连的出油口。由此可以通过控制两位四通电磁阀b，控制逻辑阀b2201的开闭，可以快速的完成第六开关单元22的中断、导通。

值得一提的是，在本实施方式中，由此可在所述输油管路7上设有压力传感器b32。通过输油管路7上的油液压力，确定开启匹配的液压马达发电机组。

值得一提的是，在本实施方式中，为了维持整个系统油路的稳定性，提高油路上各设备、开关单元的使用寿命：所述系统还包括一与所述供油管路5相连的供油过滤单元，所述供油过滤单元包括：

至少两个供油过滤器25，所述供油过滤器25与所述供油管路5相连，在各所述供油过滤器25与所述供油管路5之间分别设有一单向阀，在各所述供油过滤器25与所述供油管路5之间分别设有一第七开关单元26。

具体的，如图所示，本实施方式中，设有两个供油过滤器25，两供油过滤器25分别与供油管路5相连，第七开关单元26的设置方式如图所示，包括一个逻辑阀c2601、与逻辑阀控油口相连的两位四通电磁换向阀c2602，具体可参照第一开关单元9的接入方式，由此可以便于切换供油过滤器25。

值得一提的是，为了进一步提高整个系统油路内油液的纯洁度，本实施例中，还设有一个主回油管路33，主回油管路33与发电单元的排油口相连、与排油管路14相连、与输油管理上的各溢流阀相连，以向油箱15回油，在本实施例中，在主回油管路33还与一回油过滤单元相连，以在向油箱15排油之前进行过滤，回油过滤单元的结构如图所示，包括两个回油过滤器34，在两回油过滤器34与主回油管路33之间设有一回油开关单元35，回油开关单元35采用图示方法设置，包括两个逻辑阀d3501，两逻辑阀分别接入回油过滤器34与主回油管路33之间，还包括一个两位四通电磁换向阀d3502，由此可以无论两位四通电磁换向阀d3502无论在哪个位置上，至少有一个过滤器与主回油管路33导通。

本实用新型基于上述液压控制系统，可应用一种控制方法，包括：

s1、获取所述常闭式液控换向阀最低开启压力p1，设定最低发电压力p0，设定所述第六开关单元22最低开启压力p2，p0＜p1＜p2；

s2、所述处理单元获取所述压力传感器b32所监测的压力数值p；

如若所述p≥p2，则判定波浪状况为大波浪；

如若所述p2＞p＞p1，则判定波浪状况为中波浪；

如若所述p1≥p＞p0，则判定波浪状况为小波浪；

如若所述p≤p0，则判定波浪状况为微波浪；

s3、获取所述系统的发电功率；

s4、当波浪为大波浪时，若控制单元监测所述系统发电功率小于所述第二液压马达发电机组23额定功率的时间，超过设定阈值t1时，则所述控制单元关闭所述第六开关单元22；

当波浪为中波浪时，则控制单元监测所述系统发电功率大于所述第二液压马达发电机组23额定功率的时间，超过设定阈值t2，则所述控制单元开启所述第六开关单元22；

若波浪为小波浪，则控制单元开启所述第六开关单元22；

若波浪为微波浪，则控制单元关闭所述第六开关单元22。

进一步的具体的说，所述s3包括：

s31、获取所述第一液压马达发电机组21、第二液压马达发电机组23进油口的共同的压力p4；其中，如图所示，在输油管路7的末端设有压力传感器c36，通过其可获取p4。

s32、获取所述第一液压马达发电机组21、第二液压马达发电机组23出油口的共同压力p5；如图所示，在第一液压马达发电机组21的排油口、第二液压马达发电机组23的排油口共同与一回油管路相连，在回油管路上设有压力传感器d37，通过其可获取p5。

s33、获取所述第一液压马达发电机组21、所述第二液压马达发电机组23卸油口流量q1；具体的如图所示，第一液压马达发电机组21的卸油口、第二液压马达发电机组23卸油口共同与一卸油管路相连，卸油管路与油箱15相连，在卸油管路上设有流量传感器38，通过其获取q1。

s34、计算发电功率(p4-p5)*q1。

值得一提的是，为了提高整个系统发电的稳定性，所述装置还提供了与所述输出油路相连的发电蓄能单元，所述发电蓄能单元包括至少三个蓄能器c39，各所述蓄能器c39上分别设有与所述控制单元相连的第八开关单元13；

所述方法还包括：

s41、当波浪为大波浪时，则控制单元开启n个蓄能器c39；

当波浪为中波浪时，则控制单元开启m个蓄能器c39；

若波浪为小波浪，则控制单元开启q个蓄能器蓄能器c39；

其中,n＞m＞q。

由此在整个系统发电时，在输油管路7上的瞬时油压过大时，蓄能器c39吸收说管路中的油液，降低输油管路7中的压力，降低对发电单元的高压冲击，在输油管路7中的油液压力较小时，蓄能器c39向输油管路7补充油液，以防止输油管路7中油压急速下降，从而可以起到稳定输油管路7中油液压力的作用。而且，在本实施方式中，通过第八开关单元，可以根据波浪状况开启匹配数量的蓄能器c39。

在本实施方式中，第八开关单元具体如图所示，包括一个两位四通电磁阀，在两位四通电磁阀与蓄能器c39之间接入一个溢流阀，溢流阀的排油端口与主回油管路33相连，还与两位四通电磁阀上靠近输油管路7一侧的端口相连，由此可在正常蓄能时，第八开关单元如图所示，蓄能器c39与输油管路7相连，溢流阀稳压。在关闭蓄能器c39时，蓄能器c39与主回油管路33相连。

在本实施方式中，在蓄能器c39与发电单元之间还设有一个溢流阀，由此可以进一步的防止发电单元流入的油压过大。为了精准的获得输油管路7的压力、发电单元流入压力，在本实施方式中，溢流阀的两侧分别设有一个压力传感器，其中一个实施监测输油管路7的压力，另一个实施监测发电单元流入压力。

进一步的，所述方法还包括：

s5、当波浪为微波浪时，控制单元开启r个蓄能器c39；

s6、设定开启压力p3，p1＞p3＞p0，当蓄能器c39蓄能压力＞p3时，控制单元开启第六开关单元22,；

s7、当蓄能器c39蓄能压力＜p0时，控制单元关闭第六开关单元22。由此可以在微博浪状态下，通过蓄能器c39积累波浪压力，在蓄能器c39积累波浪压力超过p3时，此时，通过开启第六开关单元22，可以达到小波浪发电的效果，在说管路中压力下降至小于p0时，第六开关单元22再次关闭，蓄能器c39重新开始蓄能。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。