CN102628418B - 一种半潜式潮流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种半潜式潮流发电装置，包括主浮体、主浮筒、水平侧翼、侧翼浮筒、发电机、发电机舱、叶轮、回转架、铰链、铰链机，所述的水平侧翼有两个、安装在主浮体的两侧，两个水平侧翼和主浮体构成十字形，主浮体的两端均安装主浮筒，两个水平侧翼上均安装侧翼浮筒，两个水平侧翼上均通过各自的垂直连接翼连接安装发电机的发电机舱，叶轮与发电机相连，铰链机安装在主浮体上，所述的回转架有两个、分别安装在两个侧翼浮筒的轴上，铰链一端连接铰链机、另一端连接回转架。本发明结构简单，生产和制造成本低，安装和维护检修方便、经济，发电性能稳定，适合在潮流能丰富的高海况环境应用。

Description

一种半潜式潮流发电装置

技术领域

本发明涉及的是一种液力机械和液力发电机领域的发电装置。

背景技术

潮流能是一种清洁无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源，随着化石能源不断枯竭和环保要求的不断提高，世界各国对潮流能的开发利用愈加重视，利用各种形式获能装置进行潮流能发电的技术得到了不断突破。

目前，潮流能发电装置按发电平台的形式可以分为漂浮式、桩基础式和座海底式。漂浮式发电装置结构相对简单，对船厂的制造技术要求不是很高，制造成本相对较低，安装运输、维护检修方便，但对航道交通造成一定影响，载体受到风浪的作用发生低频运动，对水轮机组的稳定运行产生一定影响；桩基础式发电装置具有发电稳定性好，受海洋风浪冲击影响小，使用年限长的优点，但桩基础式发电装置也存在施工难度大，工程造价高，破坏海域环境的问题；座海底式潮流发电装置适用于浅海区，发电机组在海面以下，受风浪影响较小，不影响航道水面交通，但机座以及机组安装和检修时施工技术要求和费用高。

考虑发电装置的结构形式、制造技术要求、制造成本、安装运输和维护检修方便性，现有实验示范电站多采用漂浮式结构形式。但漂浮式潮流发电装置的突出问题是受海洋风浪影响大，发电稳定性差，安装运输和维护检修仍有不便。针对漂浮式潮流发电装置上述突出问题，需要一种结构简单，生产和制造成本低，安装和维护检修方便、经济，发电性能稳定，适合在潮流能丰富的高海况环境应用，可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的半潜式潮流发电装置。

发明内容

本发明的目的在于提供结构简单，生产和制造成本低，安装和维护检修方便、经济，发电性能稳定，适合在潮流能丰富的高海况环境应用，可向沿海地区及岛屿居民提供生产和生活用电的一种半潜式潮流发电装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种半潜式潮流发电装置，其特征是：包括主浮体、主浮筒、水平侧翼、侧翼浮筒、发电机、发电机舱、叶轮、回转架、铰链、铰链机，所述的水平侧翼有两个、安装在主浮体的两侧，两个水平侧翼和主浮体构成十字形，主浮体的两端均安装主浮筒，两个水平侧翼上均安装侧翼浮筒，两个水平侧翼上均通过各自的垂直连接翼连接安装发电机的发电机舱，叶轮与发电机相连，铰链机安装在主浮体上，所述的回转架有两个、分别安装在两个侧翼浮筒的轴上，铰链一端连接铰链机、另一端连接回转架。

本发明还可以包括：

1、还包括用于锁定回转架的工作锁，所述的工作锁安装在主浮体中部上缘。

2、还包括检修锁，所述的检修锁和铰链机均位于主浮体两侧1/2型深处。

3、所述的叶轮的叶片采用双转子对旋结构形式。

4、所述的主浮体呈方型结构、且中间粗于前后两端，主浮筒和侧翼浮筒为椭圆型筒体，水平侧翼和垂直连接翼采用流线翼型。

5、还包括拖链和锚链，所述的与主浮体首端连接，所述锚链包括四根，两根锚链与主浮体首端连接，两根锚链与主浮体尾端连接。

本发明的优势在于：(1)采用十字型半潜结构形式，保证潮流发电装置具有较好的稳性和抗风浪性能，适合在高海况环境应用；(2)采用主浮筒和侧翼浮筒调节压载水量，控制装置升降，满足装置工作和维护检修需要，叶轮及发电机舱可翻转抬升，方便装置的维护检修；(3)采用双转子对旋结构形式，减小装置的侧向流载荷，降低结构强度要求和锚固载荷；(4)具有装机容量拓展性特点。可根据平台结构尺寸和需要，在水平侧翼下方对称布置水轮机，增大潮流发电装置的装机容量；(5)结构简单，生产制造成本低。

附图说明

图1为本发明半潜式潮流发电装置结构示意图；

图2为本发明前视图；

图3为本发明侧视图；

图4为本发明俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明专利包括一个主浮体1、两个主浮筒2、两个侧翼浮筒3、两个水平侧翼4、两个垂直连接翼5、两个(或偶数个)叶轮6、两个(或偶数个)发电机舱7、两个绞链机8、两个检修锁9、两个回转架10、两根绞链11、两个水润滑轴承12、四根锚链13、两个(或偶数个)发电机、一套水泵机组、两个(或偶数个)增速器、两个工作锁17、一个充电电源、一个控制室19和一根拖链20等。

主浮体1采用方形结构，两侧细，中间粗，内部分舱段布置；首端和尾端分别设有主浮筒2，首端还连有两根锚链13，尾端连有两根锚链13，主浮体1首端还挂有拖链20，用于发电装置的拖航；主浮体1左右两侧中间部位对称布置水平侧翼4，水平侧翼4上方固连有侧翼浮筒3，下方固连有垂直连接翼5，垂直连接翼5固连有发电机舱7，发电机舱7首端设有叶轮8，内部装有发电机和增速器；水平侧翼4一端通过水润滑轴承12与主浮体1连接，并可在主浮体1内转动；主浮体1的两侧还设有绞链机8、检修锁9和工作锁17，绞链机8和检修锁9设于主浮体1的1/2型深处，工作锁17设于主浮体1两侧中间部位上缘；水润滑轴承12上设有回转架10，回转架10为直角三角形结构，与水润滑轴承12固接；绞链机8上缠有绞链11，通过绞链11带动回转架10，进而带动侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7等构成的转动部分绕水润滑轴承12旋转；主浮筒2和侧翼浮筒3通过水泵机组抽排海水控制内部的压载水量，调节潮流发电装置的吃水，水泵机组设于主浮体1内；主浮筒2上设有控制室19，控制室19内设有充电电源、绞链机控制旋钮21、检修锁控制旋钮22、工作锁控制旋钮23和水泵机组控制旋钮24，绞链机8、检修锁9、工作锁17、水泵机组、绞链机控制旋钮21、检修锁控制旋钮22、工作锁控制旋钮23和水泵机组控制旋钮24由充电电源供电，分别由绞链机控制旋钮21、检修锁控制旋钮22、工作锁控制旋钮23和水泵机组控制旋钮24控制绞链机8、检修锁9、工作锁17和水泵机组的工作；检修锁9和工作锁17为凹槽型，伸出主浮体1对回转架10锁定，缩回主浮体1对回转架10解锁；水平侧翼4分舱段布置，和垂直连接翼5均采用流线翼型结构，侧翼浮筒3采用椭圆型结构；主浮体1、主浮筒2、侧翼浮筒3、水平侧翼4构成十字型半潜平台；叶轮6叶片可实现变桨距调节，采用双转子对旋结构形式；发电机舱7、绞链机8、检修锁9、工作锁17、水润滑轴承12等处均做水密处理。

所述主浮体1、主浮筒2、侧翼浮筒3和水平侧翼4组成半潜式发电平台，所述叶轮6、发电机舱7通过垂直连接翼5与水平侧翼4连接，所述绞链机8和检修锁9分别位于主浮体两侧1/2型深处，所述工作锁17设于主浮体1中间部位上缘，所述回转架10与水润滑轴承12固接，所述发电机和增速器设于发电机舱7内，所述水泵机组设于主浮体1内，所述控制室19设于主浮筒1上，内部设有绞链机控制旋钮21、检修锁控制旋钮22、工作锁控制旋钮23和水泵机组控制旋钮24和充电电源，所述锚链13两根与主浮体1首端连接，两根与主浮体1尾端连接，所述拖链20与主浮体1首端连接。

所述半潜式发电平台为十字型，自身稳性较好，具有优良的抗风浪特性，所述侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7由绞链机8通过回转架10和绞链11绕水润滑轴承12实现旋转，方便拖航、靠岸以及进坞，易于安装和维护检修，所述锚链13用于发电时锚固发电装置，所述检修锁9用于维护检修、拖航、靠岸和进坞时锁定回转架10，所述工作锁17用于工作时锁定回转架10，所述绞链机8、检修锁9、水泵机组、工作锁17、绞链机控制旋钮21、检修锁控制旋钮22、工作锁控制旋钮23和水泵机组控制旋钮24由充电电源提供电力，所述拖链20用于对发电装置拖航。

装置工作时垂直连接翼5与水面垂直，叶轮6和水轮机舱7位于水面以下，潮流冲击叶轮6，通过增速器带动发电机发电，装置维护检修、拖航、靠岸或进坞时，由绞链机8通过绞链11和回转架10将侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7绕水润滑轴承旋转90°，垂直连接翼5与水面平行，叶轮6和水轮机舱7位于水面以上，所述检修锁9和工作锁17为凹槽型，伸出主浮体1对回转架10锁定，缩回主浮体1对回转架10解锁。

叶轮6叶片可实现变桨距调节，以适应不同潮流流向，采用双转子对旋结构形式，以减小侧向流载荷和锚固载荷。

主浮体1呈方型结构，方便生产制造，主浮体1中间粗，前后两端略细，主浮筒2和侧翼浮筒3为椭圆型筒体，水平侧翼4和垂直连接翼5采用流线翼型。

所述主浮体1提供浮力，主浮筒2和侧翼浮筒3通过水泵机组调节压载水量，进而调节发电装置的半潜深度。

主浮体1和水平侧翼4分舱段布置，以保证结构强度和具有较好的破损浮力。

可根据需要，将潮流发电装置设计为多转子对旋对称布置形式，提高潮流发电装置的能量转换容量。

本发明适合应用于潮流能丰富的高海况海域，也适合应用于潮流能丰富的普通海况海域。

工作时，半潜式潮流发电装置处于潮流能丰富的海域，十字型半潜平台的主浮体1和水平侧翼4、叶轮6和发电机舱7等没于水中，主浮筒2和侧翼浮筒3装有压载水，部分没于水中，垂直连接翼5与水面垂直，水流推动叶轮6通过增速器带动发电机舱7内的发电机发电。维护检修、拖航、靠岸和进坞时，于控制室19内调整水泵机组控制旋钮24，开启水泵机组，将主浮筒2和侧翼浮筒3内压载水排出，十字型半潜平台上浮，待合适水位后，停止排水，调整工作锁旋钮23，退回工作锁17，调整绞链机旋钮21，开启绞链机8，绞链机8带动铰链11，通过回转架10带动侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7构成的转动部分绕水润滑轴承12旋转，待旋转90°后，将检修锁9伸入回转架10内，通过回转架10锁定侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7构成的转动部分，叶轮6及发电机舱7露出水面，进行维护检修、拖航、靠岸或进坞作业。待维护检修、拖航、靠岸或进坞作业后，潮流发电装置重新回到工作海域，调整检修锁旋钮22，将检修锁9退出，调整绞链机旋钮21，开启绞链机8释放铰链11，侧翼浮筒3、水平侧翼4、垂直连接翼5、叶轮6、发电机舱7构成的转动部分靠自重旋转下落，待旋转90°，调整控制室19内的工作锁旋钮23，工作锁17伸出，锁定回转架10，调整水泵机组控制旋钮24，开启水泵机组，主浮筒2和侧翼浮筒3内抽入压载水，装置下潜，潮流冲击叶轮6，通过增速器带动发电机舱7内的发电机重新工作发电。

Claims (6)

1.一种半潜式潮流发电装置，其特征是：包括主浮体、主浮筒、水平侧翼、侧翼浮筒、发电机、发电机舱、叶轮、回转架、铰链、铰链机，所述的水平侧翼有两个、安装在主浮体的两侧，两个水平侧翼和主浮体构成十字形，主浮体的两端均安装主浮筒，两个水平侧翼上均安装侧翼浮筒，两个水平侧翼上均通过各自的垂直连接翼连接安装发电机的发电机舱，叶轮与发电机相连，铰链机安装在主浮体上，所述的回转架有两个、分别安装在两个侧翼浮筒的轴上，铰链一端连接铰链机、另一端连接回转架。

2.根据权利要求1所述的一种半潜式潮流发电装置，其特征是：还包括用于锁定回转架的工作锁，所述的工作锁安装在主浮体中部上缘。

3.根据权利要求2所述的一种半潜式潮流发电装置，其特征是：还包括检修锁，所述的检修锁和铰链机均位于主浮体两侧1/2型深处。

4.根据权利要求3所述的一种半潜式潮流发电装置，其特征是：所述的叶轮的叶片采用双转子对旋结构形式。

5.根据权利要求4所述的一种半潜式潮流发电装置，其特征是：所述的主浮体呈方型结构、且中间粗于前后两端，主浮筒和侧翼浮筒为椭圆型筒体，水平侧翼和垂直连接翼采用流线翼型。

6.根据权利要求5所述的一种半潜式潮流发电装置，其特征是：还包括拖链和锚链，所述的拖链与主浮体首端连接，所述锚链包括四根，两根锚链与主浮体首端连接，两根锚链与主浮体尾端连接。

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