CN103437941A - 一种龙卷海洋波浪能发电系统技术 - Google Patents

Abstract

一种龙卷海洋波浪能发电系统技术，包括支撑钢架总成、多单元组合式吸能器、第一上水管路、正压力缸、多个负压力缸、高位蓄水池、第三下水管、水轮发电机组、回水管、变压器、电力输出线、负压缸活塞杆、负压力缸出水管第三上水管、低位蓄水池、补水泵、负压缸进水管、正压力缸进水管、正压缸出水管、正压缸活塞杆、第一正压缸出口止回阀和电动阀、负压缸进水止回阀和电动阀、负压缸出口止回阀和电动阀、负压缸活塞杆驱动架、负压缸活塞杆驱动架行走轮、钢轨、吸能器沉降注水泵、吸能器起浮排水泵和直抽海水系统。本发明能利用取之不尽用之不竭的海浪能转换成势能，以此获得方便利用的电能或其它工农业用途。

Description

一种龙卷海洋波浪能发电系统技术

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种海洋波浪发电用装置。

背景技术

随着国民经济高速发展和人民生活水平的提高，对能源的需求越来越大，造成不可再生能源如煤、天然气、石油等的浪费和供不应求。因此，国内外都在大力开发新能源，如太阳能发电、风能发电等，也有很多人在开发研究利用海浪发电。目前已有的海洋波浪发电装置结构十分复杂，投资大。

发明内容

本发明的目的，是提供一种海洋波浪发电系统，本发明结构简单、投资少、发电效率高。

采用的技术方案：

一种龙卷海洋波浪能发电系统技术，包括支撑钢架总成、多单元组合式吸能器、第一上水管和第二上水管、正压力缸、负压力缸、高位蓄水池、下水管、水轮发电机、回水管、变压器、电力输出线、负压缸活塞杆、负压力缸出水管（上水管）、低位蓄水池、补水泵、负压缸进水管、正压缸进水管、正压缸出水管、正压缸活塞杆、正压缸进水止回阀和电动阀、正压缸出口止回阀和电动阀、负压缸进水止回阀和电动阀、负压缸出口止回阀和电动阀、负压缸活塞杆驱动架、负压缸活塞杆驱动架行走轮、钢轨、吸能器沉降注水泵、吸能器起浮排水泵和直抽海水系统。

支撑钢架总成下端固定在海床的岩石里，吸能器放置在支撑钢架总成组成的框架内，正压力缸和及各个阀门安装在钢架之间的平台上，以第一单元四组吸能器为例由球形吸能器、圆锥体吸能器、棱锥体吸能器和圆柱体吸能器组成，通过连接梁连结成一整体结构。每一个吸能器的四角上对称装设有四个行走轮、每一个行走轮能沿对应的钢架上的钢轨作上下行走。每一个吸能器上设置有吸能器沉降注水泵、吸能器吸水管和吸能器浮起排水泵，吸能器吸水管插入吸能器内。

高低位蓄水池、低位蓄水池、水轮发电机组，变压器布置在岸边的陆地上，补水泵安装在陆地上。

第一上水管路的一端与正压力缸的出水口连接，另一端伸入高位蓄水池内第一正压力缸出口止回阀和电动阀装设在第一上水管路上。正压力缸进水管的一端与正压力缸的进水口连接，正压力缸进水管的另一端与低位蓄水池及海洋连接，进入管上装有止回阀和电动阀。正压力缸进水管上依次装设有第一阀门和第三正压力缸出口止回阀和电动阀。高位蓄水池通过管路与水轮发电机组连接，回水管与低位蓄水池的进水口连接。（负压力缸左、右是在系统平面图上相对而言的）。多个左负压力缸A11的出水管并联后与上水管连接，上水管的另一端插入高位蓄水池内。多个左负压力缸A11的进水口与左负压缸进水管连接，左负压缸进水管的另一端与低位蓄水池的出水口连接。多个右负压力缸B11的出水口通过管路与上水管连接，多个负压力缸B11的进水口通过管路与左负压缸进水管连接。左负压力缸A和右负压力缸B11的活塞杆与负压缸活塞杆驱动架连接，负压缸活塞杆驱动架的下端与吸能器上端盖连接。负压力缸活塞杆驱动架的两侧分别装设有多个能沿钢轨行走的负压缸活塞杆驱动架行走轮。

直抽海水系统由第一直抽水管、第二直抽水管和第三直抽水管组成。第一直抽水管上端与正压缸进水管连接，下端置于海水内。第二直抽水管上端和第三直抽水管上端与负压缸进水管连接，其下端置海水内。

工作过程：发电厂第一次启动时，海浪起波时，吸能器随波浪上升，上升时带动正压缸活塞杆上升，推动正压缸内活塞上升，排除正压缸活塞上腔内空气、此时压缸出口止回阀开启，入口止回阀关闭，海浪落波时吸能器下降，带动正压缸活塞杆及活塞下降，活塞上端产生真空，使其出口止回阀关闭，入口止回阀开启。此时，低位蓄水池出口电动阀、关闭，直抽海水系统电动门、开启，海水从正压缸的直抽海水系统进入正压缸活塞上腔，再次起波时，吸能器上升，带动正压缸活塞杆及活塞上升，活塞上腔中的海水在活塞挤压下，使入口止回阀关闭，出口止回阀被推开，活塞上腔中的水经正压缸的出口管道及高位蓄水池入口管将海水送到高位蓄水池，随着波浪周期性起、落，周期性的将海水打入高位蓄水池。

负压缸的工作过程与正压缸的工作过程相反，起波时，正压缸将其上腔的水打入高位蓄水池，与正压缸同步，负压缸的活塞杆及负压缸活塞杆驱动架受吸能器推动作用而上升，负压缸的活塞下腔产生真空，吸附其出口止回阀关闭，入口止回阀开启。此时低位蓄水池总门、电动门关闭，负压缸直抽海水系统的电动门、开启，海水经直抽海水系统、进入负压缸的下腔。落波时，负压缸的活塞经活塞杆及负压缸活塞杆驱动架带动下，随吸能器下落，负压缸活塞下落时挤压负压缸下腔中的海水，压力增高使入口止回阀关闭，出口止回阀开启，使其下腔的海水经出口止回阀及出口管打入高位蓄水池。

正压缸和负压缸向高位蓄水池提的海水从高位蓄水池经下水管放出冲动水轮发电机发电后，再经回水管进入低位蓄水池储存起来。就这样连续向低位蓄水池注水。当低位蓄水池中的海水量达到设计值以后，关闭正压缸和负压缸的直抽海水系统的电动门。开启低位蓄水池放水总门、电动门。停止直抽海水系统从海水抽水，吸能器继续随波浪上下周期运动，带动正、负压力缸的活塞同步运动，继续向高位蓄水池供水，此时向正、负压力缸供水的水源是低位蓄水池。

低位蓄水池、正、负压力缸、上水管、高位蓄水池、下水管、水轮发电机组、回水管、构成循环系统。

负压缸向高位蓄水池提水的动力是吸能器的沉降吸水泵和起浮排水泵的重量以及吸能器自重。这是吸能器自重消耗的波浪能的再利用，是提高效率的重要技术之一。

低位蓄水池的作用是提高吸能器的提水效率，即提高全系统的经济效益。原因是如果不设低位蓄水池，正、负压力缸就必须直接从海洋中吸水，靠的是正、负压力缸的吸入压头，这个压头一般都是比较小的，而且需要消耗吸能器从波浪中获得的能量，这部分能量是不能转化成电能的，成为无用功，设立低位蓄水池后，由低位蓄水池向正、负压力缸供水，减少了从海洋中抽水而消耗的无用功，这就是低位蓄水池的功能。

吸能器的沉降吸水泵和吸能器起浮排水泵是保障设备安全而设的。破坏性巨浪来临时，用沉降吸水泵向吸能器内注水，使吸能器沉入深海处，保证安全。破坏性巨浪过后，利用起浮排水泵将吸能器中的海水排出，吸能器自动浮起，并进行正常工作发电。

本发明能利用取之不尽用之不竭的海浪能转换成势能，以此获得方便利用的电能或其它工农业用途。本发明的目的还在于以较低的工业成本和较简单的方式获取高效益的电力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是四种吸能器装配示意图。

具体实施方式

一种龙卷海洋波浪能发电系统技术，包括支撑钢架总成1、多单元组合式吸能器2、第一上水管路3、正压力缸4、多个负压力缸11、高位蓄水池5、第三下水管6、水轮发电机组7、回水管8、变压器9、电力输出线10、负压缸活塞杆12、负压力缸出水管（第三上水管）13、低位蓄水池14、补水泵15、负压缸进水管17、正压力缸进水管18、正压缸出水管19、正压缸活塞杆20、第一正压缸出口止回阀和电动阀22、负压缸进水止回阀和电动阀23、负压缸出口止回阀和电动阀24、负压缸活塞杆驱动架25、负压缸活塞杆驱动架行走轮26、钢轨27、吸能器沉降注水泵28、吸能器起浮排水泵29和直抽海水系统。

支撑钢架总成1的下端固定在海床的岩石里，多单元组合式吸能器2放置在支撑钢架总成1组成的框架内，正压力缸4和多个负压力缸11及各个阀门安装在支撑钢架总成之间的平台上，多单元组合式吸能器以第一单元四组吸能器为例由球形吸能器30、圆锥体吸能器31、棱锥体吸能器32和圆柱体吸能器33组成，通过连接梁A34、连接梁B35、连接梁C36和连接梁D37连结成一整体结构。每一个吸能器的四角上对称装设有四个行走轮16、每一个行走轮16能沿对应的支撑钢架总层1上的钢轨27作上下行走。每一个吸能器上设置有吸能器沉降注水泵28、吸能器吸水管34和吸能器浮起排水泵29，吸能器吸水管34插入吸能器内。

高位蓄水池5、低位蓄水池14、水轮发电机组7，变压器9布置在岸边的陆地上，补水泵15安装在陆地上。

第一上水管路3的一端与正压力缸4的出水口连接，另一端伸入高位蓄水池5内，第一正压力缸出口止回阀和电动阀22装设在第一上水管路3上。正压力缸进水管18的一端与正压力缸4的进水口连接，正压力缸进水管18的另一端与低位蓄水池14的出水口及海洋连接。正压力缸进水管18上依次装设有第二出口总阀门42和第三正压力缸出口止回阀和电动阀21。高位蓄水池5通过管路与水轮发电机组7连接，回水管8与低位蓄水池14的进水口连接。多个左负压力缸A11的出水管并联后与第二上水管13的一端连接，第二上水管13的另一端插入高位蓄水池5内。多个右负压力缸B11的进水口与左负压缸进水管17连接，左负压缸进水管17的另一端与低位蓄水池14的出水口连接。多个右负压力缸B11的出水管路并联后与上水管13连接，多个负压力缸B11的进水口通过管路与左负压缸进水管17连接。左负压力缸A11和右负压力缸B11的活塞杆12与负压缸活塞杆驱动架25连接，负压缸活塞杆驱动架25的下端与吸能器2上端盖连接。负压力缸活塞杆驱动架25的两侧分别装设有多个能沿钢轨27行走的负压缸活塞杆驱动架行走轮26。

直抽海水系统由第一直抽水管35、第二直抽水管36和第三直抽水管37组成。第一直抽水管35和第三直抽水管37上端与负压缸进水管17连接，其下端置海水内。

工作过程：发电厂第一次启动时，海浪起波时，吸能器2随波浪上升，上升时带动正压缸活塞杆20上升，推动正压缸内活塞上升，排除正压力缸4活塞上腔内空气、此时正压力缸4出口止回阀和电动阀22开启，入口止回阀关闭，海浪落波时吸能器2下降，带动正压缸活塞杆20及活塞下降，活塞上端产生真空，使其出口止回阀22关闭，入口止回阀21开启。此时，低位蓄水池第一出口总阀门41和第二出口总阀门42关闭，直抽海水系统电动门38、39、40开启，海水从正压力缸4的直抽海水系统35进入正压缸活塞上腔，再次起波时，吸能器2上升，带动正压缸活塞杆20及活塞上升，活塞上腔中的海水在活塞挤压下，使入口止回阀和电动阀21关闭，出口止回阀电动阀22被推开，活塞上腔中的水经正压缸4的出口管道19及高位蓄水池入口管3将海水送到高位蓄水池，随着波浪周期性起、落，周期性的将海水打入高位蓄水池。

负压缸11的工作过程与正压缸4的工作过程相反，起波时，正压力缸4将其上腔的水打入高位蓄水池5，与正压缸4同步，负压力缸11的活塞杆12及负压缸活塞杆驱动架25受吸能器推动作用而上升，负压缸11的活塞下腔产生真空，吸附其出口止回阀24关闭，入口止回阀23开启。此时低位蓄水池总门、电动门42关闭，负压缸直抽海水系统的电动门39、40开启，海水经直抽海水系统36、37进入负压力缸11的下腔。落波时，负压缸11的活塞经活塞杆12及负压缸活塞杆驱动架25带动下，随吸能器2下落，负压缸活塞下落时挤压负压力缸11下腔中的海水，压力增高使进水止回阀23关闭，出口止回阀24开启，使其下腔的海水经出口止回阀24及出口管13打入高位蓄水池。

正压缸4和负压力缸11向高位蓄水池5提的海水从高位蓄水池5经下水管6放出冲动水轮发电机发电后，再经回水管8进入低位蓄水池储存起来。就这样连续向低位蓄水池注水。当低位蓄水池中的海水量达到设计值以后，关闭正压缸4和负压缸11的直抽海水系统的电动门38、39、40。开启低位蓄水池14 的第一出口总阀门41，第二出口总阀门42。停止直抽海水系统从海水抽水，吸能器2继续随波浪上下周期运动，带动正、负压力缸的活塞同步运动，继续向高位蓄水池供水，此时向正、负压力缸供水的水源是低位蓄水池。

低位蓄水池14、正、负压力缸4、11、上水管3、13、高位蓄水池5、下水管6、水轮发电机组7、回水管8、构成循环系统。

负压缸向高位蓄水池5提水的动力是吸能器2的沉降注水泵28和起浮排水泵29的重量以及吸能器2自重。这是吸能器2自重消耗的波浪能的再利用，是提高效率的重要技术之一。

低位蓄水池的作用是提高吸能器的提水效率，即提高全系统的经济效益。原因是如果不设低位蓄水池，正、负压力缸就必须直接从海洋中吸水，靠的是正、负压力缸的吸入压头，这个压头一般都是比较小的，而且需要消耗吸能器从波浪中获得的能量，这部分能量是不能转化成电能的，成为无用功，设立低位蓄水池后，由低位蓄水池向正、负压力缸供水，减少了从海洋中抽水而消耗的无用功，这就是低位蓄水池的功能。

吸能器的沉降注水泵28和吸能器起浮排水泵29是保障设备安全而设的。破坏性巨浪来临时，用沉降注水泵28向吸能器2内注水，使吸能器沉入深海处，保证安全。破坏性巨浪过后，利用起浮排水泵29将吸能器中的海水排出，吸能器自动浮起，并进行正常工作发电。 

Claims (1)

1.一种龙卷海洋波浪能发电系统技术，包括支撑钢架总成（1）、多单元组合式吸能器（2）、第一上水管路（3）、正压力缸（4）、多个负压力缸（11）、高位蓄水池（5）、第三下水管（6）、水轮发电机组（7）、回水管（8）、变压器（9）、电力输出线（10）、负压缸活塞杆（12）、负压力缸出水管第三上水管（13）、低位蓄水池（14）、补水泵（15）、负压缸进水管（17）、正压力缸进水管（18）、正压缸出水管（19）、正压缸活塞杆（20）、第一正压缸出口止回阀和电动阀（22）、负压缸进水止回阀和电动阀（23）、负压缸出口止回阀和电动阀（24）、负压缸活塞杆驱动架（25）、负压缸活塞杆驱动架行走轮（26）、钢轨（27）、吸能器沉降注水泵（28）、吸能器起浮排水泵（29）和直抽海水系统；其特征在于：

支撑钢架总成（1）的下端固定在海床的岩石里，多单元组合式吸能器（2）放置在支撑钢架总成（1）组成的框架内，正压力缸（4）和多个负压力缸（11）及各个阀门安装在支撑钢架总成之间的平台上，多单元组合式吸能器以第一单元四组吸能器为例由球形吸能器（30）、圆锥体吸能器（31）、棱锥体吸能器（32）和圆柱体吸能器（33）组成，通过连接梁A34、连接梁B35、连接梁C36和连接梁D37连结成一整体结构；每一个吸能器的四角上对称装设有四个行走轮（16）、每一个行走轮（16）能沿对应的支撑钢架总层（1）上的钢轨（27）作上下行走；每一个吸能器上设置有吸能器沉降注水泵（28）、吸能器吸水管（34）和吸能器浮起排水泵（29），吸能器吸水管（34）插入吸能器内；

高位蓄水池（5）、低位蓄水池（14）、水轮发电机组（7），变压器（9）布置在岸边的陆地上，补水泵（15）安装在陆地上；

第一上水管路（3）的一端与正压力缸（4）的出水口连接，另一端伸入高位蓄水池（5）内，第一正压力缸出口止回阀和电动阀（22）装设在第一上水管路（3）上；正压力缸进水管（18）的一端与正压力缸（4）的进水口连接，正压力缸进水管（18）的另一端与低位蓄水池（14）的出水口及海洋连接；正压力缸进水管（18）上依次装设有第二出口总阀门（42）和第三正压力缸出口止回阀和电动阀（21）；高位蓄水池（5）通过管路与水轮发电机组（7）连接，回水管（8）与低位蓄水池（14）的进水口连接；多个左负压力缸A11的出水管并联后与第二上水管（13）的一端连接，第二上水管（13）的另一端插入高位蓄水池（5）内；多个右负压力缸B11的进水口与左负压缸进水管（17）连接，左负压缸进水管（17）的另一端与低位蓄水池（14）的出水口连接；多个右负压力缸B11的出水管路并联后与上水管（13）连接，多个负压力缸B11的进水口通过管路与左负压缸进水管（17）连接；左负压力缸A11和右负压力缸B11的活塞杆（12）与负压缸活塞杆驱动架（25）连接，负压缸活塞杆驱动架（25）的下端与吸能器（2）上端盖连接；负压力缸活塞杆驱动架（25）的两侧分别装设有多个能沿钢轨（27）行走的负压缸活塞杆驱动架行走轮（26）；

直抽海水系统由第一直抽水管（35）、第二直抽水管（36）和第三直抽水管（37）组成；第一直抽水管（35）和第三直抽水管（37）上端与负压缸进水管（17）连接，其下端置海水内。

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