CN101725456B - 一种海流动力交换发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海流动力交换发电系统，所述系统包括：无基础自我稳定水轮基架，所述基架通过多组桩脚固定在海底；水轮机组，安装在所述无基础自我稳定水轮基架上；发电机，通过主传动轴和变速箱与所述水轮机组连接。本发明的海流动力交换发电系统利用海洋中丰富的海流能发电，具有结构简单、制作成本低、加工周期短的优势，免水下基础，免水下施工，施工造价成本低，抗海流冲击力强运行安全可靠。

Description

一种海流动力交换发电系统
技术领域
本发明涉及海流发电技术领域，特别是涉及一种海流动力交换发电系统。
背景技术
为了推进全社会节约能源，提高能源利用效率和经济效益，保护环境，保障国民经济和社会发展。我国制定了《国家能源法》，并在“十一五”规划中能源为重要任务，强调要建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会，意味着可持续发展的绿色能源战略目标进入了实施阶段。
近年来，随着我国国民经济快速发展，电力资源日益紧张，特别是我国东部沿海地区，电力供应非常紧张，由于我国大部分工业主要集中在东部沿海地区，这一区域对电力资源的消耗非常大。而东部沿海的海岸线又特别漫长，海洋中蕴藏着大量的海流能，如果将串并联复合型自我稳定海流动力交换发电机组得以实施，充分地利用海洋中的能量发电，将会有效地缓解东部沿海地区的用电紧张形势。辽宁、山东、浙江、福建和台湾等都具有极好的能源开发条件和环境，开发潜力和商业化大规模开发的经济性不可估量。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中有基础海流发电装置水下施工和设备安装难度大，造价高，而且抵抗强海流冲击低下。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是：如何提供一种转数和动力系数相对稳定，并且叶片对水流的阻碍小，背水阻力矩小，水能转换效率高的海流动力交换发电系统。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供一种海流动力交换发电系统，所述系统包括：无基础自我稳定水轮基架，所述基架通过多组桩脚固定在海底；水轮机组，安装在所述无基础自我稳定水轮基架上；发电机，通过主传动轴和变速箱与所述水轮机组连接。基架沉下海而有效地固定了海流动力交换机基架。
其中，在强海流的海峡中应用时，所述无基础自我稳定水轮基架的长度为海峡水深的数倍，这样能有效地提高海流交换机抗海流冲击的稳定性。
其中，所述多组桩脚由数组顺逆流双向，长短不等呈八字形的桩脚组成。
其中，所述水轮机组由水轮组件串联、并联、复合组成，可根据海峡的宽度、深度、流速进行设计，可充分地获取海流的动力。
其中，所述水轮组件包括：轴头支架，与所述无基础自我稳定水轮基架连接；轴承套，与所述轴头支架连接；主轴，设置在所述轴承套上；立式水轮框架，设置在所述主轴上；水轮，设置在所述立式水轮框架上，所述水轮由叶轮和叶片组成，所述叶片设置在叶轮的圆周上。
其中，所述叶轮的数量和直径由需要的动力和海水深度确定。
其中，所述叶轮圆周上设置叶片数＝叶轮的周长/(叶片外圆弧长+叶片轴的直径)，其中叶片外圆弧长转角为30°～45°，该转角的大小由流速而改变，流速高，则角度大，流速低则角度小，从而稳定转数，稳定动力系数。该优化的结构，叶片形状设计和计算，既降低了叶片表面的粘滞力对水流的阻碍，又降低了背水阻力矩，同时在保证叶片结构强度的前提下减轻了叶片的厚度和重量，获得最大的力矩和水能转换效率。
其中，设计了涨落潮海流流动的方向改变而水轮的转动方向不变的顺逆流水轮机，它的原理即是水轮叶片在海流作用下自动改变角度，使水轮受力转动的方向不变，从而充分的全天候的利用海流的能量很好的做功。
其中，所述主轴和立式水轮框架上固定有多条水轮加固斜拉线，使水轮和轴变为整体纺锤形，有效地提高了水轮的强度，也杜绝了传动长轴的抖动，使动力稳定，从而提高了水轮交换机抗海流的冲击力。
其中，所述发电机安装在海上平台发电机房或岸边发电机房中。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
本发明的海流动力交换发电系统利用海洋中丰富的海流能发电，具有结构简单、制作成本低、加工周期短的优势，免水下基础，免水下施工，施工造价成本低，抗海流冲击力强运行安全可靠。由于在设计上采用了水轮叶片在海流作用下的自动改变角度，使水轮受力转动的方向不变，使叶片获得较大的海水动能，因此提高了水轮机能量转化效率。将多个水轮机组复合在一起，将能够得到更为充足宽广的海水动能。
附图说明
图1是本发明实施例的一种海流动力交换发电系统的结构图。
其中，01-海底，02-八字形桩脚，03-无基础自我稳定水轮基架，04-轴头支架，05-轴承套，06-主轴，07-立式水轮框架，08-水轮叶片，09-水轮加固斜拉线，10-水轮组件，11-传动轴，12-变速箱，13-平台支架，14-海上平台发电机房或岸上发电机房，15-发电机组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的一种海流动力交换发电系统如图1所示，包括带有轴承套的无水下基础基座，所述基座平台上部固定有轴头支架系统，所述基座轴承套上设置有立式水轮机、主轴系统，所述主动轴系统上设置有立式水轮框架，所述立式水轮框架内设置有水轮叶片，所述水轮叶片上设置有数条水轮加固斜拉线贯穿其中，所述轴承套、轴头支架系统、主轴系统、立式水轮框架、水轮叶片、水轮加固斜拉线组成水轮组件，所述水轮组件串联、并联、复合组成水轮机组，所述水轮机组通过主传动轴和变速箱与海上平台发电机房或岸边发电机房中的发电机连接。
参照图1，本实施例的海流动力交换发电系统主要包括：带有八角形桩脚02、无基础自我稳定水轮基架03、水轮叶片08、水轮加固斜拉线09。具体地说，所述无基础自我稳定水轮基架03固定于海底01起到固定整个水轮机组的作用；所述水轮叶片08安装于主轴06和立式水轮框架07上；所述水轮加固斜拉线09固定在立式水轮框架07和主轴06上。
本实施例的海流动力交换发电系统的工作原理和过程是：海水中有大量稳定的海流动力能带动发电机发电。本发明实施例的特点在于，利用海洋中的海流能量，使水轮机组件叶片转动带动发电机发电，并能够根据海流的大小和方向的改变，水轮叶片的海流作用下自动改变角度，使水轮受力转动的方向不变，使水轮机产生最大的动能。水轮组件10通过两个轴头支架04安装在无基础自我稳定水轮基架03上。无基础自我稳定水轮基架03、水轮组件10和部分平台支架系统13、传动轴11装配后整体传至海上平台发电机房或岸边发电机房14，驱动发电机组15发电。需要说明的是水轮组件10抗海流冲击强度必须大，并加大水轮的强度，我们为水轮加装了轴向斜拉线使水轮和轴变为整体纺锤型，有效地提高了水轮的强度，也杜绝了长主轴06的抖动，使动力稳定。由于基座连同整体下水自我稳定的力来源于水轮承受的水流冲击力，冲击力越大，利用海流自然力使基座稳定，所以水轮越大，基座和支架的强度要求越高。
安装好本实施例的海流动力交换发电系统并调整到工作状态，系统工作程序如下：水轮叶片08在海流力的作用下处于最佳工作状态，开始转动，通过传动轴11和变速箱12带动发电机组15发电，产生的电能通过电缆并网输送到用户。
本发明实施例是利用海洋中的海流动能发电、具有水背阻力小、结构简单，制作成本和水下施工费用低，维护便捷，提高了海流能量转换率和发电效率，开辟了获取电能的又一条途径，和风能、太阳能、核能等相比具有投资小、节能环保的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海流动力交换发电系统，其特征在于，所述系统包括：
无基础自我稳定水轮基架，所述基架通过多组桩脚固定在海底；
水轮机组，安装在所述无基础自我稳定水轮基架上；
发电机，通过主传动轴和变速箱与所述水轮机组连接；
所述水轮机组由水轮组件串联、并联、复合组成；
所述水轮组件包括：
轴头支架，与所述无基础自我稳定水轮基架连接；
轴承套，与所述轴头支架连接；
主轴，设置在所述轴承套上；
立式水轮框架，设置在所述主轴上；
水轮，设置在所述立式水轮框架上，所述水轮由叶轮和叶片组成，所述叶片设置在叶轮的圆周上；
所述叶轮圆周上设置叶片数＝叶轮的周长/(叶片外圆弧长+叶片轴的直径)，其中叶片外圆弧长转角为30°～45°，该转角的大小由流速而改变，流速高，则角度大，流速低则角度小。
2.如权利要求1所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，在强海流的海峡中应用时，所述无基础自我稳定水轮基架的长度为海峡水深的数倍。
3.如权利要求1所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，所述多组桩脚由数组顺逆流双向，长短不等呈八字形的桩脚组成。
4.如权利要求1所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，所述叶轮的数量和直径由需要的动力和海水深度确定。
5.如权利要求1所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，所述水轮的叶片在海流作用下自动改变角度，使水轮受力转动的方向不变。
6.如权利要求1、4或者5所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，所述主轴和立式水轮框架上固定有多条水轮加固斜拉线。
7.如权利要求1所述的海流动力交换发电系统，其特征在于，所述发电机安装在海上平台发电机房或岸边发电机房中。
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