CN103913209A - 潮差液位信号测量装置及组合振荡浮子型波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种潮差液位信号测量装置及包含该潮差液位信号测量装置组合振荡浮子型波浪能发电装置。该潮差液位信号测量装置包括一液位浮球开关，所述液位浮球开关安装于一与调整杆相连接的封闭法兰上，所述液位浮球开关的浮球安装于一管状的封闭室内，所述封闭室的底端接设有一与所述封闭室相连通的管状体，所述管状体可套设于所述封闭室内，所述管状体的另一端接设有一透水节，所述透水节的端部连接有一透水板，所述透水板上具有多个透水孔。本发明该液位测量装置较准确地实现潮差液位信号测量，且由于使用电信号进行控制，信号采集稳定，不受波浪大小的影响，信号的采集准确度可达±3mm的误差，信号处理简单，系统逻辑判断容易，发送指令准确。

Description

潮差液位信号测量装置及组合振荡浮子型波浪能发电装置

技术领域

本发明属于波浪能发电装置技术领域，具体涉及一种潮差液位信号测量装置以及组合振荡浮子型波浪能发电装置。

背景技术

波浪能是蕴含量丰富的清洁能源，为了运用波浪能，目前普遍使用组合振荡浮子型波浪能发电装置对波浪能进行运用。组合振荡浮子型波浪能发电装置通过缆绳与海底的配重固定在一起，一般包括油缸、油缸支撑臂、浮子、螺旋升降器。发电装置为正常工作，其油缸受海水潮差的影响要随时变换高度位置，由于海洋中潮位是随时发生变化的，为了使浮子与油缸正常工作，必须保持油缸在海水位的正常位置，为此需要对该潮差进行测量并将测量的信号反馈给执行机构，执行调节潮差的动作。而且要求使油缸的位置随着潮位的变化而变化，并且对这种调整的要求是精确和可靠的。

目前，组合振荡浮子型波浪能发电装置的液位测量部件，一般使用行程开关，行程开关分为2个，分别测量潮位上涨和潮位下落。

利用行程开关的方式是，将触碰杆固定于浮子顶部，浮子在波浪的作用下上下滑动，当潮位上涨到一定程度后（假设波浪大小不变），触碰杆接触安装于油缸上的行程开关，这时行程开关就有一动作信号，该信号发送至系统，判断后认为是上涨信号，发送给执行电机，电机带动升降螺杆上升，从而带动油缸上移，移动量由开始初始设定。潮位向下移动到一定程度时，按同样的道理进行信号处理并动作。

当潮位变高时，触发机构触碰行程开关，信号传递给执行机构，潮位由高到低时，行程开关同样按顺序执行动作，提供向下的信号，通过行程开关的方式提供的信号为机械式接触，但因波浪具有明确的大小不确定性，机械式的接触容易造成机械损伤行程开关，使行程开关很快失效。

由于行程开关式的液位测量因为是机械接触，容易发生损害故障，对电气系统的逻辑判断要求高，且因为是机械式接触，对系统的机构接触要求准确，且信号采集受波浪影响太大，准确度低，偏差大约为±15cm。还有，行程开关测量提供的信号对系统的判断产生难度，不容易判别是潮位升高还是降低，容易产生误操作，行程开关式的测量装置对波浪的适用能力差，信号容易失灵等若干问题。

另外，行程开关式的液位测量信号处理的缺点很多，一是对波浪的大小产生的信号没法处理，如果来了一个大的波浪，带动浮子提升的高度太大，使触碰杆的触发点超过了行程开关，容易造成行程开关的机械损害，二是因为这种方式为频繁的机械接触，容易对部件造成损害，三是系统对信号本身的处理难度大，特别是潮位上涨到最高到开始下落或从最低到上涨的转折点，信号处理容易出问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种潮差液位信号测量装置以及包含所述潮差液位信号测量装置的组合振荡浮子型波浪能发电装置，其通过采集电信号进行液位的测量，且信号采集与不受波浪影响，采集信号准确，执行动作可靠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种潮差液位信号测量装置，包括一液位浮球开关，所述液位浮球开关安装于一与调整杆相连接的封闭法兰上，所述液位浮球开关的浮球安装于一管状的封闭室内，所述封闭室的底端接设有一与所述封闭室相连通的管状体，所述管状体可套设于所述封闭室内，所述管状体的另一端接设有一透水节，所述透水节的端部连接有一透水板，所述透水板上具有多个透水孔。

所述封闭室与所述管状体通过一连接过渡件相密封连接。

所述连接过渡件采用一锥型体。

所述管状体由至少两个同直径的管体通过可拆装的连接件相连接。

所述管状体外设有一导向套。

所述调整杆的下部设有一段外螺纹，所述封闭法兰通过该段外螺纹与所述调整杆相连接且所述封闭法兰在所述调整杆的上安装位置可调。

所述液位浮球开关外罩设一封闭保护罩。

本发明的目的还在于提供一种组合振荡浮子型波浪能发电装置，包括油缸、油缸支撑臂以及与所述油缸的活塞杆相连接的浮子，所述油缸的上端连接螺旋升降器，所述油缸支撑臂上通过固定支架安装有至少一个所述液位测量装置。

本发明液位测量装置通过将液位浮球开关安装于一与调整杆连接的封闭法兰上，所述液位浮球开关的浮球安装于一管状的封闭室内，所述封闭室的底端接设有一与所述封闭室相连通的管状体，所述管状体可套设于所述封闭室内，所述管状体的另一端接设有一透水节，所述透水节的端部连接有一透水板，所述透水板上具有多个透水孔，该液位测量装置可以较准确地实现液位测量，且由于使用电信号进行控制，信号采集稳定，不受波浪大小的影响，信号的采集准确度可达±3mm的误差，信号处理简单，系统逻辑判断容易，发送指令准确。

 

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的潮差液位信号测量装置的结构示意图；

图2所示为图1中连接封闭室的管体的管状体的具体结构示意图；

图3所示为透水板的结构示意图；

图4所示为图1中构成封闭室的管体与管状体的连接结构示意图；

图5所示为本发明实施例提供的潮差液位信号测量装置与组合振荡浮子型波浪能发电装置的安装结构示意图。

 具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

请参阅图1~5所示，一种潮差液位信号测量装置8，包括一液位浮球开关80，所述液位浮球开关80安装于一螺装连接于至少三个调整杆84的封闭法兰85上，所述液位浮球开关80的浮球（包括三个浮球衣801、802、803）安装于一由管体810形成的管状的封闭室81内，所述封闭室81的底端接设有一与所述封闭室81相连通的细的管状体82，所述管状体82可套设于所述封闭室81内，参见图2所示，所述管状体82的另一端接设有一透水节87，所述透水节87的端部连接有一图3所示的透水板88，所述透水板88上具有多个透水孔880。

所述封闭室81可以采用一管体81，如钢管（直径大于所述管状体82的直径）通过该管体81的上端面与封闭法兰85的下端面周边相密封、下端面与所述管状体82的管口边缘相密封连接而形成，具体可以是，所述封闭室81的管体810的直径范围在φ76mm至φ121mm，管状体82的直径从φ15mm至φ35mm，较优的，所述封闭室81的管体81的直径为108mm，所述管状体82的直径为22mm。

为了使所述封闭室与管状体连接稳固，本发明实施例中，所述封闭室81与所述管状体82通过一连接过渡件811相密封连接，具体可以采用焊接，并使焊接处周边密封，不漏水，从而形成一整体结构。

较优的，所述连接过渡件811采用一锥型体件，所述的管状体82可以插入所述锥形体件内，并穿过所述锥形体件的上端面（与所述的封闭室相连接的端面）后与所述封闭室81相连通。

根据液体压力原理，液位越深的位置，对顶部的压力变化的敏感度越小，而经实际测算，当所述的管状体82探入水深4米以下时（含4米），对顶部波浪的影响就很小了，可以保证顶部的实际液面与理论液面的偏差较小，因此，本发明实施例中，所述管状体的长度为大于等于4米。

由于在具体测量使用时，所述管状体82比较长，一般在4米以上，与透水节连接后的高度H1在4米以上，为了方便运输，所述管状体82设计为由至少两个同直径的管体通过可拆装的连接件89（可以是一活接）相连接。这样，方便于拆解断开后运输，运输到安装地点后方便快速临时安装。

所述透水节87及透水孔88的作用是，可以将将深水压力有效地传递至顶部，从而对所述液位浮球开关80的三个浮球进行作用而测量，海水通过底部的透水孔上下移动，海水中的海生物及杂物等被透水孔阻挡至外部，保证所述的管状体中水流通畅。

进一步的，所述管状体82外设有一导向套83（参见图5所示），所述导向套或导向管的长度稍小于所述管状体，可安装固定于浮子的潜浮体上，主要是用于保证管状体的导向，管状体在上下移动时不脱离方向。

本发明实施例中，所述封闭法兰85与所述调整杆84（至少三个，可按所述封闭法兰85的圆面均匀布置）通过一段螺纹形成可调节连接，所述封闭室的上端与所述封闭法兰的下端连接。所述的一段螺纹设置于所述调整杆84的下部杆体上，所述封闭法兰85由螺栓与所述调整杆84连接，并可以通过所述一段法兰进行位置调节，以方便调节所述液位浮球开关80的初始位置，也就是说，所述液位浮球开关80的初始位置可以在该段螺纹范围内进行调节。

所述一段螺纹的长度可以是300mm。

进一步，为了保护所述的液位浮球开关80，在所述液位浮球开关80外罩设一封闭保护罩86，用于将所述液位浮球开关80罩住，并使用密封胶等措施保证密封不进海水。

本发明的目的还在于提供一种组合振荡浮子型波浪能发电装置，参见图5 所示，包括油缸1、与油缸同步移动的上、下油缸支撑臂3、4以及与所述油缸的活塞杆相连接的浮子2、导杆6，所述浮子2在波浪作用力下独立上下移动，所述油缸的上端连接螺旋升降器5，所述螺旋升降器5连接执行机构（如电机），所述油缸支撑臂通过固定支架7安装有所述潮差液位信号测量装置8。

由于所述的测量装置8是与油缸支撑臂3、4是通过固定支架固定7在一起的，因而，水平面上涨时，油缸1会同时向上移动，测量装置8通过所述的油缸支撑臂3、4一起随油缸1同步移动。这样，就可以保证固定支架7，油缸支撑臂3、4，油缸1，螺旋升降器5的移动是同步点的，即顺着导杆6的方向上下移动。

通过固定支架7连接测量装置8，是因为油缸1的连接点比较少，因此采用通过该固定支架7连接与油缸1同步的油缸支撑臂3、4，这样可以保证连接牢固。

从以上可以看出，上下移动的浮子2与测量装置8基本没有什么关系。测量装置8的信号主要与理论水平液面9有关。因为波浪10的起伏，理论水平液面9不容易获得，而本发明则通过所述调整杆84上的一段外螺纹与封闭法兰85相连接，从而获得理论水平液面9（理论水平液面9与所述封闭室81的底端面的高度H2为所述浮球802的中部位置与至所述封闭室81的底端面的距离）。理论水平液面9取得后，通过该液位浮球开关80就可以将准确的液面变动信号传递至控制系统。

在进行安装该测量装置8时，其初始安装位置应是将浮球的中球802处于理论水平液面9的中间，这就是该测量装置8的初始安装位置。因为浮球安装于封闭室81，封闭室81内部的液体不与外部联系，故此测量装置8的准确度与可靠性都很高。

当液面上升时，中球802触发上球801，给出上升信号，该信号发送至系统，系统可直接将该信号发送至执行机构（如电机），执行机构带动螺旋升降器向上动作。反之，液面向下时，中球802触碰下球803，给出潮位下降的信号，该信号发送至执行机构，执行机构（电机）执行螺旋升降器下降的动作，完成对潮差的调整。

本发明潮差液位信号测量装置提供了可靠和安全的潮差信号测量方式，主要特点有：

1、装配工艺性好，结构简单，利用液体深处压力对顶部压力敏感度低的特点，过滤了波浪对液面的影响，实用性高。

2、测量装置与油缸同步，液面采集准确，发出信号可靠，其附属连接结构密封，细的管状体的端部深入越深，液面误差就越小，可以满足波浪能领域的潮位测量信号要求。

3、液位开关安装初步可调，配合浮子、油缸等在海水中的初始安装位置，设计使用合理。

4、封闭室（钢管）的直径从φ76至φ121，管状体直径从φ15至φ35均可，材料容易获得。

本发明潮差液位信号测量装置的最大的优点有：

1、提供的测量方式可靠，为无机械动作结构，利用的是电信号，系统可靠性提高。

2、液位获得利用深水压力受顶部压力变化小的原理，提供的液位信号准确。

3、系统的安装较容易，水上作业环境恶劣，安装操作都可以在浮子上部完成，人身安全性高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种潮差液位信号测量装置，其特征在于，包括一液位浮球开关，所述液位浮球开关安装于一与调整杆相连接的封闭法兰上，所述液位浮球开关的浮球安装于一管状的封闭室内，所述封闭室的底端接设有一与所述封闭室相连通的管状体，所述管状体可套设于所述封闭室内，所述管状体的另一端接设有一透水节，所述透水节的端部连接有一透水板，所述透水板上具有多个透水孔。

2.根据权利要求1所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述封闭室与所述管状体通过一连接过渡件相密封连接。

3.根据权利要求2所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述连接过渡件采用一锥型体。

4.根据权利要求1或3所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述管状体由至少两个同直径的管体通过可拆装的连接件相连接。

5.根据权利要求4所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述管状体外设有一导向套。

6.根据权利要求1或5所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述调整杆的下部设有一段外螺纹，所述封闭法兰通过该段外螺纹与所述调整杆相连接且所述封闭法兰在所述调整杆的上安装位置可调。

7.根据权利要求6所述潮差液位信号测量装置，其特征在于，所述液位浮球开关外罩设一封闭保护罩。

8.一种组合振荡浮子型波浪能发电装置，包括油缸、油缸支撑臂以及与所述油缸的活塞杆相连接的浮子，所述油缸的上端连接螺旋升降器，其特征在于，所述油缸支撑臂上通过固定支架安装有至少一个权利要求1-7任一项所述潮差液位信号测量装置。