CN102748201A - 吊舱式潮汐发电机组 - Google Patents

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罗
左东升
戴鹏
徐亚军
吴玮
王贵峰
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Abstract

本发明提供吊舱式潮汐发电机组，包括叶轮以及吊舱系统，所述舱系统包括主轴、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制系统、以及散热系统，所述偏航系统用于使所述叶轮的叶片始终垂直于潮汐洋流的主方向，所述制动系统用于使风轮减速和停止运转，所述液压系统与制动系统相连为其提供动力来源，所述控制系统连接所述偏航系统、液压系统、以及发电机，所述散热系统用于冷却所述发电机。本发明充分利用了能量巨大、不会枯竭的潮汐能；结构简单，投资小，可通过建设多个吊舱式潮汐发电机组组成潮汐发电场，扩展性好；模块化组成，维护方便，当出现故障时，可将吊舱升出水面，在水面进行维修，也可更换整个吊舱，维修后再投入使用。

Description

吊舱式潮汐发电机组
技术领域
本发明涉及一种发电机组，尤其涉及一种利用潮汐能发电的吊舱式潮汐发电机组。
背景技术
工业革命以来，伴随着人类社会的高速发展，人类对能源的需求达到了前所未有的高度。一个国家的能源储备甚至在某种程度上反映了这个国家的综合国力。然而，现在人类已经面临石油、煤炭、天然气等有限资源日益枯竭的问题，因此，各国都在投入巨大的人力与物力开发新能源，以满足工业社会的需求。海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量，在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。由于在特定的地理位置下，涨潮与退潮的时间与强度相对稳定，因此，潮汐能是一种十分理想的新能源。
我国拥有漫长的海岸线，其中蕴含的潮汐能也是巨大的。目前，潮汐发电的主要形式是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。但这种形式的潮汐发电投资巨大，并且受外界环境影响较大，只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用潮汐能发电的吊舱式潮汐发电机组。
根据本发明的一个方面，提供吊舱式潮汐发电机组，包括叶轮以及吊舱系统，其中，所述舱系统包括主轴、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制系统、以及散热系统，所述叶轮连接所述主轴，所述主轴通过所述传动系统连接所述发电机，所述偏航系统用于使所述叶轮的叶片始终垂直于潮汐洋流的主方向，所述制动系统用于使风轮减速和停止运转，所述液压系统与制动系统相连为其提供动力来源，所述控制系统连接所述偏航系统、液压系统、以及发电机，所述散热系统用于冷却所述发电机。
优选地，所述控制系统包括控制器和监测部分，其中，所述监测部分将采集到的数据送到所述控制器，所述控制器以此为依据完成对所述偏航系统、液压系统、以及发电机的控制。
优选地，所述控制器包括发电机控制模块，其中，所述发电机控制模块用于根据潮汐的流速、流向对所述发电机加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。
优选地，所述监测部分包括温度监测模块，其中，所述温度监测模块用于监视所述传动系统和发电机的运行温度，并在出现异常时进行报警和停机控制。
优选地，所述监测部分包括油压监测模块，其中，所述油压监测模块用于监视所述液压系统的油压，并在出现异常时进行报警。
优选地，所述传动系统用于将较低的叶轮转速变为较高的发电机额定转速附近。
优选地，所述吊舱系统还包括变桨系统，其中，所述叶轮的每个叶片与一套独立的变桨系统相连。
优选地，所述变桨系统用于通过改变所述叶片的桨距角，使所述叶片在不同洋流速度时处于最佳吸收潮汐能的状态；并用于当机组需停机维护或洋流速度超出限制时，使叶片顺桨，形成阻尼刹车。
优选地，还包括塔架和塔基，其中，所述吊舱系统与所述塔架相连接，所述塔架与所述塔基相连接。
优选地，所述塔架包括通过所述吊舱系统的人员进出通道。
本发明具有以下优点：
(1)充分利用了能量巨大、不会枯竭的潮汐能；
(2)吊舱式潮汐发电机组结构简单，投资小，可以通过建设多个吊舱式潮汐发电机组组成潮汐发电场，扩展性好；
(3)吊舱式潮汐发电机组模块化组成，维护方便，当出现故障时，可以将吊舱升出水面，在水面进行维修，也可以更换整个吊舱，维修后再投入使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明的吊舱式潮汐发电机组的结构示意图。
图2示出根据本发明的吊舱式潮汐发电机组中吊舱系统的结构示意图。
图中：1为叶轮，2为吊舱系统，3为塔架，4为塔基，5为主轴，6为传动系统，7为发电机，8为偏航系统，9为液压系统，10为制动系统，11为控制系统，12为散热系统。
具体实施方式
根据本发明提供的吊舱式潮汐发电机组，包括叶轮1以及吊舱系统2，其中，所述舱系统2包括主轴5、传动系统6、偏航系统8、液压系统9、制动系统10、发电机7、控制系统11、以及散热系统12，所述叶轮1连接所述主轴5，所述主轴5通过所述传动系统6连接所述发电机7，所述偏航系统8用于使所述叶轮1的叶片始终垂直于潮汐洋流的主方向，所述制动系统10用于使风轮减速和停止运转，所述液压系统9与制动系统10相连为其提供动力来源，所述控制系统11连接所述偏航系统8、液压系统9、以及发电机7，所述散热系统12用于冷却所述发电机7。
所述控制系统11包括控制器和监测部分，其中，所述监测部分将采集到的数据送到所述控制器，所述控制器以此为依据完成对所述偏航系统8、液压系统9、以及发电机7的控制。优选地，所述控制器包括发电机控制模块，其中，所述发电机控制模块用于根据潮汐的流速、流向对所述发电机加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。所述监测部分包括温度监测模块和油压监测模块，其中，所述温度监测模块用于监视所述传动系统6和发电机7的运行温度，并在出现异常时进行报警和停机控制，所述油压监测模块用于监视所述液压系统9的油压，并在出现异常时进行报警。
更为具体地，所述传动系统6用于将较低的叶轮转速变为较高的发电机额定转速附近。所述吊舱系统2还包括变桨系统，其中，所述叶轮1的每个叶片与一套独立的变桨系统相连，所述变桨系统用于通过改变所述叶片的桨距角，使所述叶片在不同洋流速度时处于最佳吸收潮汐能的状态；并用于当机组需停机维护或洋流速度超出限制时，使叶片顺桨，形成阻尼刹车。
进一步地，所述吊舱式潮汐发电机组还包括塔架3和塔基4，其中，所述吊舱系统2与所述塔架3相连接，所述塔架3与所述塔基4相连接。所述塔架3包括连通所述吊舱系统2的动力电缆、控制电缆、通讯电缆和人员进出通道。所述塔架3是潮汐发电机组的支撑部件。所述塔基4为钢筋混凝土结构，承载整个潮汐发电机组的重量。
本发明提供的吊舱式潮汐发电机组采用模块化组成，叶轮1、吊舱系统2、塔架3、以及塔基4这四个主要的组成部分可以拆分，易于更换。机组通过潮汐能推动叶轮1旋转，经过传动系统6增速达到一定转速后驱动发电机7发电，从而将潮汐能转化为电能。
所述叶轮1包括叶片、轮毂、变桨系统、以及叶轮轴。其中，叶片是吸收潮汐能的单元，用于将潮汐能转化为叶轮旋转的机械能。叶片与轮毂相连，并通过叶轮轴连接至吊舱系统2内的主轴5。传动系统6是叶轮1与发电机7的连接纽带，其与主轴5相连，将叶轮1在潮汐能作用下产生的动能传递给发电机7，同时将较低的叶轮转速变为较高的发电机额定转速附近，使得发电机7易于控制，实现稳定的频率和电压输出。
偏航系统8与控制系统11配合，使叶片始终垂直于潮汐洋流的主方向，充分利用潮汐能，提高发电效率。同时提供必要的紧锁力矩，保障机组安全运行。所述控制系统11的控制器完成对吊舱系统的偏航控制、功率控制、开停机控制等控制功能。散热系统12包含一个风扇，用于冷却发电机7。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。
本发明的运行过程：控制系统11根据潮汐的流速、流向对发电机组加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网；同时监视传动系统6、发电机7的运行温度，液压系统9的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，包括叶轮以及吊舱系统，其中，所述舱系统包括主轴、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制系统、以及散热系统，所述叶轮连接所述主轴，所述主轴通过所述传动系统连接所述发电机，所述偏航系统用于使所述叶轮的叶片始终垂直于潮汐洋流的主方向，所述制动系统用于使风轮减速和停止运转，所述液压系统与制动系统相连为其提供动力来源，所述控制系统连接所述偏航系统、液压系统、以及发电机，所述散热系统用于冷却所述发电机。
2.根据权利要求1所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述控制系统包括控制器和监测部分，其中，所述监测部分将采集到的数据送到所述控制器，所述控制器以此为依据完成对所述偏航系统、液压系统、以及发电机的控制。
3.根据权利要求2所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述控制器包括发电机控制模块，其中，所述发电机控制模块用于根据潮汐的流速、流向对所述发电机加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网。
4.根据权利要求2或3所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述监测部分包括温度监测模块，其中，所述温度监测模块用于监视所述传动系统和发电机的运行温度，并在出现异常时进行报警和停机控制。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述监测部分包括油压监测模块，其中，所述油压监测模块用于监视所述液压系统的油压，并在出现异常时进行报警。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述传动系统用于将较低的叶轮转速变为较高的发电机额定转速附近。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述吊舱系统还包括变桨系统，其中，所述叶轮的每个叶片与一套独立的变桨系统相连。
8.根据权利要求7所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述变桨系统用于通过改变所述叶片的桨距角，使所述叶片在不同洋流速度时处于最佳吸收潮汐能的状态；并用于当机组需停机维护或洋流速度超出限制时，使叶片顺桨，形成阻尼刹车。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，还包括塔架和塔基，其中，所述吊舱系统与所述塔架相连接，所述塔架与所述塔基相连接。
10.根据权利要求9所述的吊舱式潮汐发电机组，其特征在于，所述塔架包括连通所述吊舱系统的人员进出通道。
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