CN102539155B - 用于潮流能发电系统性能分析的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，它包括试验水池(1)、试验小车(2)、轨道(6)、桨叶装置(4)、发电装置(3)和牵引装置(7)，所述的试验水池(1)中蓄满水，所述的桨叶装置(4)位于试验水池(1)中并与试验小车(2)的底面连接，所述的发电装置(3)连接在试验小车(2)上面，试验小车(2)滑动配合在轨道(6)上，轨道(6)的两端安装在试验水池(1)边的地面上，牵引装置(7)也安装在试验水池(1)边的地面上并与试验小车(2)连接。采用以上方法后，一方面，避免了海上安装装置的高成本；另一方面，如果试验不理想，造成的浪费所带来费用也低。

Description

用于潮流能发电系统性能分析的试验装置

技术领域

本发明涉及机械试验领域，具体讲是一种模拟海水的潮流能发电的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置。

背景技术

我国的海洋能资源非常丰富，海岛及周边拥有丰富的可再生海洋能资源，如潮流能，它是月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动时形成的动能，集中在岸边、岛屿之间的水道或湾口。潮流能发电则是直接利用涨落潮水的水流冲击叶轮等机械装置进行发电。但是，如果发电系统技术不成熟，没有一定的试验基础来直接进行海上试验的话，会带来以下的后果：一方面，海上安装装置的成本太高；另一方面，如果试验不理想，造成的浪费也会带来费用的增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在实验室的环境下模拟潮流能发电，用测试系统的性能参数来评估发电系统的各项性能指标，从而成本低的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，它包括试验水池、试验小车、轨道、桨叶装置、发电装置和牵引装置，所述的试验水池中蓄满水，所述的桨叶装置位于试验水池中并与试验小车的底面连接，所述的发电装置连接在试验小车上面，试验小车滑动配合在轨道上，轨道的两端安装在试验水池边的地面上，牵引装置也安装在试验水池边的地面上并与试验小车连接；所述的试验小车包括底架、小车调整装置、车轴和车轮，所述的底架的上面固定连接有发电装置，底架的下面固定连接有桨叶装置，所述的车轴为两根且位于底架的前后两端，每根车轴的两端均紧配有车轮并分别转动连接在一个小车调整装置上，所述的小车调整装置两两一组分别对称连接在底架的左右两侧，每一组的两个小车调整装置分别位于底架的前后两端；所述的车轮滚动连接在轨道上。

所述的小车调整装置包括第一连接板、第二连接板、轴座、调整螺栓和弹簧，所述的第一连接板连接在底架上，第二连接板连接在第一连接板上，轴座连接在第二连接板上并与车轴转动连接，调整螺栓上套接有弹簧并与第二连接板螺纹连接。

所述的每组小车调整装置上还连接有车轮限位装置，该车轮限位装置包括一个第三连接板、两个导向轮、两个紧固螺栓、两个挡片和两个紧固螺母，所述的每个紧固螺栓自下而上依次穿过一个挡片、一个导向轮、第三连接板后与一个紧固螺母连接；所述的两个导向轮分别位于轨道的左右两侧。

该装置还包括支撑装置，所述的支撑装置包括水平支撑底架、竖直支撑立杆和轨道调节装置，所述的水平支撑底架通过地脚调节螺钉与试验水池的池底连接，所述的竖直支撑立杆为两根且每根竖直支撑立杆的下端分别连接在水平支撑底架的两端，每根竖直支撑立杆的上端分别连接有轨道调节装置，轨道调节装置连接在轨道下面。

所述的轨道调节装置包括调节螺栓、调节螺母和调节板，所述的调节螺栓的大头端连接在轨道下面，螺纹端与调节板螺纹连接后与调节螺母固紧，所述的调节板固定连接在竖直支撑立杆的顶端。

所述的轨道由两段连接组成，两段轨道的连接处包括连接板和连接槽钢，两段轨道的两端通过连接板经螺栓螺母固紧，该连接处位于连接槽钢内，连接槽钢的底面通过轨道调节装置与竖直支撑立杆连接。

所述的支撑装置还包括两根第一斜撑杆和两根第二斜撑杆，两根第一斜撑杆均位于竖直支撑立杆的外侧，每根第一斜撑杆的一端与竖直支撑立杆连接，另一端与水平支撑底架连接；两根第二斜撑杆均位于竖直支撑立杆的内侧，每根第二斜撑杆的一端与竖直支撑立杆连接，另一端与水平支撑底架连接。

所述的桨叶装置包括桨叶、泵和连接杆，所述的桨叶连接在泵的输出轴上，连接杆的一端与泵连接，另一端与试验小车的底架连接。

所述的牵引装置包括电动机、减速机、主链轮、从链轮、链条和用于控制电动机转速的变频器，所述的电动机通过减速机与主链轮的轮轴连接，主链轮位于轨道的一端，从链轮位于轨道的另一端，所述的链条为开环链条，链条的一端与试验小车的底架一端连接，链条的另一端依次通过主链轮和从链轮后与试验小车的底架另一端连接；所述的变频器与电动机电连接。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1）在实际的潮流能发电系统中，桨叶装置的位置是固定的，而海水中运动的，它是利用海水的潮涨和潮落带来的水流冲击桨叶等机械装置进行发电，而在本发明的试验装置中，试验水池中的水是静止的，桨叶装置在牵引装置的牵引下在水中作运动，桨叶在水的阻力的作用下发生转动产生动能，并经发电装置进行发电；这样，一方面，避免了海上安装装置的高成本；另一方面，如果试验不理想，造成的浪费所带来费用也低；

2）小车调整装置可以调整底架由于受力不均匀而发生的上翘现象；

3）小车调整装置上的限位装置由于将两个导向轮对称分布在轨道的两侧，将轨道限位在两个导向轮之间，可以防止由于车轮发生偏移而产生的脱轨现象；

4）支撑装置中，通过水平支撑、竖直支撑和斜支撑，将轨道的变形减到最小，也使轨道的平衡达到最佳的效果。

附图说明

图1是本发明用于潮流能发电系统性能分析的试验装置的总体结构示意图。

图2是图1中A-A方向的结构示意图。

图3图2中B方向的结构示意图。

图4是本发明中小车调整装置的放大结构示意图。

图5图3中C部的放大结构示意图。

图6是图2的俯视结构示意图。

其中：1、试验水池；2、试验小车；3、发电装置；4、桨叶装置；5、支撑装置；6、轨道；7、牵引装置；8、车轮；9、第二连接板；10、第一连接板；11、车轴；12、底架；13、第三连接板；14、导向轮；15、调节螺栓；16、调节螺母；17、调节板；18、竖直支撑立杆；19、第一斜撑杆；20、第二斜撑杆；21、水平支撑底架；22、地脚调节螺钉；23、桨叶；24、连接杆；25、连接槽钢；26、紧固螺栓；27、挡片；28、紧固螺母；29、连接板；30、泵；31、调整螺栓；32、弹簧；33、轴座；34、减速机；35、电动机；36、主链轮；37、链条；38、从链轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1～图6所示的本发明用于潮流能发电系统性能分析的试验装置的结构示意图可知，它包括试验水池1、试验小车2、轨道6、桨叶装置4、发电装置3和牵引装置7，所述的试验水池1中蓄满水，所述的桨叶装置4位于试验水池1中并与试验小车2的底面连接，所述的发电装置3连接在试验小车2上面，试验小车2滑动配合在轨道6上，轨道6的两端安装在试验水池1边的地面上，牵引装置7也安装在试验水池1边的地面上并与试验小车2连接。

所述的试验小车2包括底架12、小车调整装置、车轴11和车轮8，所述的底架12的上面固定连接有发电装置3，底架12的下面固定连接有桨叶装置4，所述的车轴11为两根且位于底架12的前后两端，每根车轴11的两端均紧配有车轮8并分别转动连接在一个小车调整装置上，所述的小车调整装置两两一组分别对称连接在底架12的左右两侧，每一组的两个小车调整装置分别位于底架12的前后两端；所述的车轮8滚动连接在轨道6上。

所述的小车调整装置包括第一连接板10、第二连接板9、轴座33、调整螺栓31和弹簧32，所述的第一连接板10连接在底架12上，第二连接板9连接在第一连接板10上，轴座33连接在第二连接板9上并与车轴11转动连接，调整螺栓31上套接有弹簧32并与第二连接板9螺纹连接。

所述的每组小车调整装置上还连接有车轮限位装置，该车轮限位装置包括一个第三连接板13、两个导向轮14、两个紧固螺栓26、两个挡片27和两个紧固螺母28，所述的每个紧固螺栓26自下而上依次穿过一个挡片27、一个导向轮14、第三连接板13后与一个紧固螺母28连接；所述的两个导向轮14分别位于轨道6的左右两侧。

该装置还包括支撑装置5，所述的支撑装置5包括水平支撑底架21、竖直支撑立杆18和轨道调节装置，所述的水平支撑底架21通过地脚调节螺钉22与试验水池1的池底连接，所述的竖直支撑立杆18为两根且每根竖直支撑立杆18的下端分别连接在水平支撑底架21的两端，每根竖直支撑立杆18的上端分别连接有轨道调节装置，轨道调节装置连接在轨道6下面。

所述的轨道调节装置包括调节螺栓15、调节螺母16和调节板17，所述的调节螺栓15的大头端连接在轨道6下面，螺纹端与调节板17螺纹连接后与调节螺母16固紧，所述的调节板17固定连接在竖直支撑立杆18的顶端。

所述的轨道6由两段连接组成，两段轨道6的连接处包括连接板29和连接槽钢25，两段轨道6的两端通过连接板29经螺栓螺母固紧，该连接处位于连接槽钢25内，连接槽钢25的底面通过轨道调节装置与竖直支撑立杆18连接。

所述的支撑装置5还包括两根第一斜撑杆19和两根第二斜撑杆20，两根第一斜撑杆19均位于竖直支撑立杆18的外侧，每根第一斜撑杆19的一端与竖直支撑立杆18连接，另一端与水平支撑底架21连接；两根第二斜撑杆20均位于竖直支撑立杆18的内侧，每根第二斜撑杆20的一端与竖直支撑立杆18连接，另一端与水平支撑底架21连接。

所述的桨叶装置4包括桨叶23、泵30和连接杆24，所述的桨叶23连接在泵30的输出轴上，连接杆24的一端与泵30连接，另一端与试验小车2的底架12连接。

所述的牵引装置7包括电动机35、减速机34、主链轮36、从链轮38、链条37和用于控制电动机转速的变频器，所述的电动机35通过减速机34与主链轮36的轮轴连接，主链轮36位于轨道6的一端，从链轮38位于轨道6的另一端，所述的链条37为开环链条，链条37的一端与试验小车的底架12一端连接，链条37的另一端依次通过主链轮36和从链轮38后与试验小车的底架12另一端连接；所述的变频器与电动机35电连接。

本发明用于潮流能发电系统性能分析的试验装置的工作过程如下：牵引装置7的电动机35启动后，使主链轮36转动，从而通过链条37使试验小车2在轨道6上前进或后退，这样，桨叶装置4随着试验小车2一起运动，此时，桨叶23与水发生相对运动，在水的阻力的作用下，桨叶23发生转动，桨叶23转动产生的动能通过发电装置3产生电能。在试验小车2行走的过程中，小车调整装置上位于试验小车轨道两侧的导向轮14始终保证车轮8沿着轨道6行走，不发生脱轨现象。通过牵引装置7中变频器对电动机35的转速进行调节，来改变桨叶23与水的相对运动的速度。

Claims (9)

1.一种用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，它包括试验水池（1）、试验小车（2）、轨道（6）、桨叶装置（4）、发电装置（3）和牵引装置（7），所述的试验水池（1）中蓄满水，所述的桨叶装置（4）位于试验水池（1）中并与试验小车（2）的底面连接，其特征在于：所述的发电装置（3）连接在试验小车（2）上面，试验小车（2）滑动配合在轨道（6）上，轨道（6）的两端安装在试验水池（1）边的地面上，牵引装置（7）也安装在试验水池（1）边的地面上并与试验小车（2）连接；所述的试验小车（2）包括底架（12）、小车调整装置、车轴（11）和车轮（8），所述的底架（12）的上面固定连接有发电装置（3），底架（12）的下面固定连接有桨叶装置（4），所述的车轴（11）为两根且位于底架（12）的前后两端，每根车轴（11）的两端均紧配有车轮（8）并分别转动连接在一个小车调整装置上，所述的小车调整装置两两一组分别对称连接在底架（12）的左右两侧，每一组的两个小车调整装置分别位于底架（12）的前后两端；所述的车轮（8）滚动连接在轨道（6）上。

2.根据权利要求1所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的小车调整装置包括第一连接板（10）、第二连接板（9）、轴座（33）、调整螺栓（31）和弹簧（32），所述的第一连接板（10）连接在底架（12）上，第二连接板（9）连接在第一连接板（10）上，轴座（33）连接在第二连接板（9）上并与车轴（11）转动连接，调整螺栓（31）上套接有弹簧（32）并与第二连接板（9）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的每组小车调整装置上还连接有车轮限位装置，该车轮限位装置包括一个第三连接板（13）、两个导向轮（14）、两个紧固螺栓（26）、两个挡片（27）和两个紧固螺母（28），所述的每个紧固螺栓（26）自下而上依次穿过一个挡片（27）、一个导向轮（14）、第三连接板（13）后与一个紧固螺母（28）连接；所述的两个导向轮（14）分别位于轨道（6）的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：该装置还包括支撑装置（5），所述的支撑装置（5）包括水平支撑底架（21）、竖直支撑立杆（18）和轨道调节装置，所述的水平支撑底架（21）通过地脚调节螺钉（22）与试验水池（1）的池底连接，所述的竖直支撑立杆（18）为两根且每根竖直支撑立杆（18）的下端分别连接在水平支撑底架（21）的两端，每根竖直支撑立杆（18）的上端分别连接有轨道调节装置，轨道调节装置连接在轨道（6）下面。

5.根据权利要求4所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的轨道调节装置包括调节螺栓（15）、调节螺母（16）和调节板（17），所述的调节螺栓（15）的大头端连接在轨道（6）下面，螺纹端与调节板（17）螺纹连接后与调节螺母（16）固紧，所述的调节板（17）固定连接在竖直支撑立杆（18）的顶端。

6.根据权利要求5所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的轨道（6）由两段连接组成，两段轨道（6）的连接处包括连接板（29）和连接槽钢（25），两段轨道（6）的两端通过连接板（29）经螺栓螺母固紧，该连接处位于连接槽钢（25）内，连接槽钢（25）的底面通过轨道调节装置与竖直支撑立杆（18）连接。

7.根据权利要求4所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的支撑装置（5）还包括两根第一斜撑杆（19）和两根第二斜撑杆（20），两根第一斜撑杆（19）均位于竖直支撑立杆（18）的外侧，每根第一斜撑杆（19）的一端与竖直支撑立杆（18）连接，另一端与水平支撑底架（21）连接；两根第二斜撑杆（20）均位于竖直支撑立杆（18）的内侧，每根第二斜撑杆（20）的一端与竖直支撑立杆（18）连接，另一端与水平支撑底架（21）连接。

8.根据权利要求1所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的桨叶装置（4）包括桨叶（23）、泵（30）和连接杆（24），所述的桨叶（23）连接在泵（30）的输出轴上，连接杆（24）的一端与泵（30）连接，另一端与试验小车（2）的底架（12）连接。

9.根据权利要求1所述的用于潮流能发电系统性能分析的试验装置，其特征在于：所述的牵引装置（7）包括电动机（35）、减速机（34）、主链轮（36）、从链轮（38）、链条（37）和用于控制电动机转速的变频器，所述的电动机（35）通过减速机（34）与主链轮（36）的轮轴连接，主链轮（36）位于轨道（6）的一端，从链轮（38）位于轨道（6）的另一端，所述的链条（37）为开环链条，链条（37）的一端与试验小车的底架（12）一端连接，链条（37）的另一端依次通过主链轮（36）和从链轮（38）后与试验小车的底架（12）另一端连接；所述的变频器与电动机（35）电连接。

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