CN103234677B - 振荡式潮流发电捕捉效率测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，包括水箱和水泵，所述的水泵通过管道连接在水箱的两端，还包括架设在水箱上的支架，所述的支架上通过设有的滑轨连接有滑板，所述的滑板上架设有通过步进电机驱动的翼板，所述的翼板置于水箱内，所述的滑板上还固定有齿条，所述的支架上还设有发电机，所述的发电机的输入轴上设有与齿条相配的齿轮，所述的发电机的输出电路连接有发电输出功率测试电路，所述的水箱内设有水流功率测试装置。本发明通过模拟海洋潮流在不同频率情况下采用翼板捕捉潮流能进行发电并对潮流发电捕捉效率实现快速高效的测试。

Description

振荡式潮流发电捕捉效率测试装置
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种发电效率测试装置，具体的说是一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置。
背景技术
与其他海洋能技术相比，世界各国潮流能发电技术研究起步都较晚，但是近十年来发展迅速，围绕潮流能获取方式的差别，世界各国开发出了各式各样的潮流能发电装置工程样机。2003年由英国工程事务公司开发的"Stingfray"型150KW发电机组安装在苏格兰，该机组能量捕获效率最大为11.5%，发电功率为85KW。加拿大拉瓦尔大学的计算流体动力学实验室研发的2kW工程样机于2009年在加拿大魁北克市附近的玻波特湖试验，在实地测试中该工程样机的水动力效率高达40%，总效率30%，该效率达到了旋转叶片潮流发电机的较高水平。根据贝兹极限理论，流体捕能效率最高达到59%。
目前多采用翼板对潮流能进行捕捉，根据理论计算，翼板捕捉的最大效率是固定的，而在实际应用中，如果利用翼板达到最佳捕捉效率，目前还没有实际操作数据和理论指导。
而我国大部分海域的潮流平均流速较低、高流速时间较短，相比而言适用于流速低和浅海水域的潮流振荡发电技术是一种趋势，但潮流振荡发电目前面临的最大问题则是潮流能发电捕捉的效率问题，如何检测振荡式潮流发电捕捉效率以及在不同情况下获得潮流能发电捕捉效率情况成为了一个急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，通过模拟海洋潮流在不同频率情况下采用翼板捕捉潮流能进行发电并对潮流发电捕捉效率实现快速高效的测试。
本发明的技术方案是，一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，包括水箱和水泵，所述的水泵通过管道连接在水箱的两端，还包括架设在水箱上的支架，所述的支架上通过设有的滑轨连接有滑板，所述的滑板上架设有通过步进电机驱动的翼板，所述的翼板置于水箱内，所述的滑板上还固定有齿条，所述的支架上还设有发电机，所述的发电机的输入轴上设有与齿条相配的齿轮，所述的发电机的输出电路连接有发电输出功率测试电路，所述的水箱内设有水流功率测试装置。
采用以上方案后，本发明采用水泵、管道和水箱作为水流模拟装置来模拟流动的潮流，利用步进电机推动翼板旋转，翼板在步进电机的驱动下变换与水流方向不同的角度，从而实现了翼板在水箱内的左右滑动，翼板带动滑板在导轨上左右移动，因滑板上固定有齿条，齿条与发电机上齿轮啮合，从而推动发电机旋转推动，实现了潮流能的捕捉，利用发电机的输出电路连接的发电输出功率测试电路和水箱内设有水流功率测试装置，可分别计算得出发电功率和潮流功率，进而可得到潮流发电捕捉效率，另外，在本发明中，可通过改变步进电机的输入电压信号的振幅与频率及水泵的功率实现对不同流速和震荡频率的潮流的模拟。
作为优选，所述的发电输出功率测试电路包括滑变电阻、电压表和电流表，所述的滑变电阻和电流表串接在发电机的两个输出端，所述的电压表并联连接在滑变电阻的两端。本优选方案发电输出功率测试电路结构简单，便于实施。
作为优选，所述的水流功率测试装置包括设在水箱内的水流流速表。本优选方案可通过测得的水流的流速及水箱内水量的大小计算得出水流的功率，是一种成本较低、准确度较高的水流功率计算方式。
作为优选，所述的通过步进电机驱动的翼板是指，所述的步进电机通过联轴器与阶梯轴连接，所述的阶梯轴与翼板轴接。
作为优选，所述的支架包括底板和设在底板下固定连接的四个架腿。
作为优选，所述的滑轨包括两组滑轨轴和设在滑轨轴两端并固定在底板上的支撑座。
作为优选，所述的滑板还包括固定在滑板底部的滚动直线球轴承支承座，所述的滚动直线球轴承支承座与滑轨轴间隙配合。
作为优选，所述的步进电机通过电机支架固定在滑板上。
综上所述，本发明专利通过水箱模拟了流动的潮流，利用步进电机模拟了潮流的震荡，并利用翼板采集潮流的能量并转换为电能，很方便高效的实现了振荡式潮流发电捕捉效率的测试。
附图说明
附图1是本发明振荡式潮流发电捕捉效率测试装置的整体结构示意图；
附图2是图1中去除水流模拟装置后的A-A方向剖视结构示意图；
附图3是图1中去除水流模拟装置后的左视图。
图中所示：
1.1、水箱，1.2、管道，1.3、水泵，2、支架，2.1、底板，2.2、架腿，3、滑轨，3.1、滑轨轴，3.2、支撑座，4、滑板，5、步进电机，6、翼板，7、发电机，8、齿轮，9、齿条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置具体实施方式作以下详细说明：
如附图1、图2和图3所示，一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，包括水箱1.1和水泵1.3，所述的水泵通过管道1.2连接在水箱1.1的两端，还包括架设在水箱1.1上的支架2，所述的支架2包括底板2.1和设在底板下固定连接的四个架腿2.2，所述的支架2上通过设有的滑轨3连接有滑板4，所述的滑轨3包括两组滑轨轴3.1和设在滑轨轴3.1两端并固定在底板2.1上的支撑座3.2，所述的滑板4还包括固定在滑板4底部的滚动直线球轴承支承座，所述的滚动直线球轴承支承座与滑轨轴3.1间隙配合，所述的滑板4上架设有通过步进电机5驱动的翼板6，所述的通过步进电机5驱动的翼板6是指，所述的步进电机通过联轴器与阶梯轴连接，所述的阶梯轴与翼板6轴接，翼板6置于水箱1.1内，所述的滑板4上还固定有齿条9，所述的支架2上还设有发电机7，所述的发电机7的输入轴上设有与齿条9相配的齿轮8，所述的发电机7的输出电路连接有发电输出功率测试电路，所述的水箱1.1内设有水流功率测试装置，在本实施例中，所述的步进电机5通过电机支架固定在滑板4上，所述的发电输出功率测试电路包括滑变电阻、电压表和电流表，所述的滑变电阻和电流表串接在发电机的两个输出端，所述的电压表并联连接在滑变电阻的两端，所述的水流功率测试装置包括设在水箱内的水流流速表。
在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化，在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，包括水箱（1.1）和水泵（1.3），所述的水泵通过管道（1.2）连接在水箱（1.1）的两端，其特征在于：还包括架设在水箱（1.1）上的支架（2），所述的支架（2）上通过设有的滑轨（3）连接有滑板（4），所述的滑板（4）上架设有通过步进电机（5）驱动的翼板（6），所述的翼板（6）置于水箱（1.1）内，所述的滑板（4）上还固定有齿条（9），所述的支架（2）上还设有发电机（7），所述的发电机（7）的输入轴上设有与齿条（9）相配的齿轮（8），所述的发电机（7）的输出电路连接有发电输出功率测试电路，所述的水箱（1.1）内设有水流功率测试装置，所述翼板（6）在步进电机（5）的驱动下变换与水流方向不同的角度，翼板（6）带动滑板（4）在导轨（3）上左右移动。
2.根据权利要求1所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的发电输出功率测试电路包括滑变电阻、电压表和电流表，所述的滑变电阻和电流表串接在发电机的两个输出端，所述的电压表并联连接在滑变电阻的两端。
3.根据权利要求1所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的水流功率测试装置包括设在水箱内的水流流速表。
4.根据权利要求1所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的通过步进电机（5）驱动的翼板（6）是指，所述的步进电机通过联轴器与阶梯轴连接，所述的阶梯轴与翼板（6）轴接。
5.根据权利要求1所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的支架（2）包括底板（2.1）和设在底板下固定连接的四个架腿（2.2）。
6.根据权利要求5所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的滑轨（3）包括两组滑轨轴（3.1）和设在滑轨轴（3.1）两端并固定在底板（2.1）上的支撑座（3.2）。
7.根据权利要求6所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的滑板（4）还包括固定在滑板（4）底部的滚动直线球轴承支承座，所述的滚动直线球轴承支承座与滑轨轴（3.1）间隙配合。
8.根据权利要求1所述的振荡式潮流发电捕捉效率测试装置，其特征在于：所述的步进电机（5）通过电机支架固定在滑板（4）上。
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