CN104514679A - 一种螺旋式海浪发电机 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋式海浪发电机，主要包括：底板体、叶轮机构、单向变速机构、发电机等，它利用海浪涌动而使叶片转动驱动发电机发电，即吸收海浪能量然后转换为电能输出；与他由底板与支撑架支撑着叶片、发电机等关键设备，形成主体结构，在叶片轴上设置了5组叶片，5组叶片沿叶片轴轴向均匀布置，后一组叶片相对于前一组叶片，圆周向偏转72度，形成螺旋线布置，叶片轴还装备有换向机械闸，用于巨浪回波时，助力叶片轴换向，底板固定在浪口的海底，即海浪带动叶轮，经单向变速后驱动发电机发电，经整流成直流电，再逆变成交流电，输出电能直接应用或并入电网。

Description

一种螺旋式海浪发电机
技术领域：属于海洋开发与发电工业技术领域。
背景技术：
海洋能源作为一种地域大、范围广、取之不尽的可再生的能源，越来越受到人们的重视。
海浪与海面由于摩擦而形成了海浪，海浪的能量是水的动能的方式表现出来的水能资源之一，在十九世纪七十年代，科学家们估测平均海浪浪高1M，海浪速1M/S这时，认为我们可以支配25亿KW海浪能，而总的海浪能超过了700亿KW，若把海浪能量转变为电能，社会与经济效益巨大，惠及人类社会，这是全世界人民的福音。
可是海浪虽然有利于我们，但是海浪也是麻烦的制造者，繁多的海浪浪利于发电，但也可能造成了巨大的损失，随着技术不断的革新，科技不断进步，开发利用海洋，是大势所趋。
英国的奥克尼海浪发电试验场位于海浪口浪点，专门研究海浪发电和测试海浪数据，为有效利用海浪发电提供技术依据。
海浪发电机虽然有着这么巨大的潜力而且是可持续发展能源，但是它也有缺点，就是极其的不安全并且耗资巨大，这两方面的原因导致了目前海浪发电的研发阻力和不能完全利用，有人把海浪发电机固定在沙滩上，这样既能发电有安全，是世界上比较成功的海浪发电装置。
发明内容：
涉及一种螺旋式海浪发电机，主要包括：底板体、叶轮机构、单向变速机构、发电机等，它利用海浪涌动而使叶片转动驱动发电机发电，即吸收海浪能量然后转换为电能输出；与他由底板与支撑架支撑着叶片、发电机等关键设备，形成主体结构，在叶片轴上设置了5组叶片，5组叶片沿叶片轴轴向均匀布置，后一组叶片相对于前一组叶片，圆周向偏转72度，形成螺旋线布置，叶片轴还装备有换向机械闸，用于巨浪回波时，助力叶片轴换向，底板固定在浪口的海底，即海浪带动叶轮，经单向变速后驱动发电机发电，经整流成直流电，再逆变成交流电，输出电能直接应用或并入电网。
方案一：
在海浪口浪涌的海底设置海浪发电的机构，海浪动能经过海浪发电机转换为电能，输送到岸边的电网上，或输送到最近的变电站，最终并入到国家电网，实现生态能源的供给。
把海浪发电机固定在沙滩上，能经受住巨浪的冲击。
海浪的产生主要取决于于海浪力的大小，和海底结构无关，起海浪时，平静的水面在海浪的摩擦力的作用下便会出现水波，随着海面上海浪速逐渐增大，摩擦力变大，海浪随之而来，相邻两波峰之间的距离也渐渐的增大，当海面上的浪涌速度增大到临界点时，波顶会则发生破碎，这时就形成了巨大的波浪，利用浪涌和波浪的能量发电，构造一种螺旋式海浪发电机.即海浪能源的装置。
方案二：
海浪发电的交流发电机是由一个三相同步交流发电机和6只硅二极管组成的三相桥式整流器组成，其中发电机结构主要由定子、转子、端盖，电刷，机座及轴承等部件构成，而其内部定子主要是由机座，定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。
方案三：螺旋式海浪发电机的结构
本方案是利用海浪流动而使叶片转动驱动发电机发电，海浪发电机工作原理为：海浪--带动叶轮-单向变速--发电机发电--整流成直流电--逆变成交流--并电入网。
海浪发电的原理，是利用海浪力带动海浪车叶片旋转，再通过单向变速机将旋转的方向单一，且速度提升，来促使发电。
海浪发电机的部件及工作原理为：
底板与支撑架：底板与支撑架，支撑着叶片、发电机等关键设备，形成主体结构。
转子叶片：捉获海浪，并将海浪力传送到叶片轴。
叶片轴：叶片轴驱动单向变速箱，它装备有换向机械闸，用于巨浪回波时，助力叶片轴换向。
单向变速箱：齿轮箱左边是输入低速轴，它可以接受正反转输入，它将反转输入通过超越离合器与换向齿轮结构转变成正向输入，经齿轮箱增速，由齿轮箱右边高速轴输出，高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴：高速轴驱动发电机。
发电机：采用异步发电机。
电子控制器：设置一台连续监控海浪与叶片轴与发电机状态的计算机，并控制换向机械闸装置，适时助力叶片轴及时换向。
本方案的螺旋式海浪发电机的扇叶属于对称性叶片，不管海浪从那边过来都能带动发电机发电，叶片的设计依据流体力学原理。
为了提高海浪力与叶片的接触面积，在叶片轴上设置了5组叶片，5组叶片沿叶片轴轴向均匀分布，后一组叶片比前一组叶片，圆周向偏转60度，形成螺旋线布置，偏转开的角度让海浪得到最大的利用。
方案四：部件结构
叶片的设定：叶片是海浪发电机中的最关键部件之一，采用了流线板叶片，流体动力学引入了海浪发电机的设计，保证发电机组正常稳定运行。
叶片材料采用玻璃钢叶片，即环氧树脂、不饱和树脂等塑料渗入长度不同的玻璃纤维或碳纤维而做成的增强塑料，增强塑料强度高、重量轻、耐腐蚀、耐老化，其他部分填充泡沫塑料表面可再缠玻璃纤维及涂环氧树脂，玻璃纤维的质量还通过表面改性、上浆和涂覆加以增强，其单位(kW)成本较低。
底板设置为平面钢架结构，外面是薄钢板，内部填充的石棉网装物，钢材选用低碳钢钢而且外面要涂抹防锈漆刷环氧富锌底漆。
确定设计叶片长度为6m，厚度300mm，每个叶轮上有三个叶片，一共五组叶轮，每个叶轮间隔2m。
方案六：安装及固定
本方案结构，由于体积较大，将在海面上安装好后沉入海底，通过海底固定桩固定在海底。
润滑：滑脂选用3号复合钙基润滑脂，润滑油选用轻等负荷工业齿轮油。
防锈：所裸露在外面的部分均要求涂抹船舶漆。
密封：轴承均要求为联编袋密封圈的带座防水轴承。
本发明的核心内容：设置底板，在底板右面设置叶片轴左、右支撑柱，支撑柱上对应安装固定左、右支撑自密封带座轴承，叶片轴安装在左、右支撑自密封带座轴承上，叶片轴上安装叶片，每3个叶片为一组，沿叶片轴周向均匀角度布置，从左起，在叶片轴上设置了5组叶片，5组叶片沿叶片轴轴向均匀布置，后一组叶片相对于前一组叶片，圆周向偏转72度，形成螺旋线布置，叶片轴左端与连接轴B相连，连接轴B接入单向转动输出增速齿轮变速箱中，单向转动输出增速齿轮变速箱输出轴连接到连接轴A上，连接轴A接入到发电机输入轴上，发电机外接发电机输出电缆，发电机输出电缆连接到直流整流器中，直流整流器设置直流输出电缆，直流输出电缆连接到交流逆变器中，交流逆变器外接发电并网输出电缆，其中，单向转动输出增速齿轮变速箱与发电机安装在上支撑板，支撑板下边由4根支撑柱B，支撑固定在底板上，在叶片轴右端穿过右支撑自密封带座轴承伸出的末端安装换向机械闸。
附图说明：
附图为本发明的结构图，附图中分别为1、发电机，2、连接轴A，3、单向转动输出增速齿轮变速箱，4、连接轴B，5、左支撑自密封带座轴承，6、叶片，7、叶片轴，8、右支撑自密封带座轴承，9、换向机械闸，10、叶片轴右支撑柱，11、海底固定桩，12、底板，13、发电并网输出电缆，14、叶片轴左支撑柱，15、交流逆变器，16、直流输出电缆，17、直流整流器，18、上支撑板，19、支撑柱B，20、发电机输出电缆。
具体实施方式：
施设海底固定桩10，将螺旋式海浪发电机的底板11固定在海底，海浪涌动推动叶片6转动，叶片6带动叶片轴7转动，叶片轴7安装在左、右支撑自密封带座轴承5、8上，叶片轴7的左端连接驱动连接轴B4输入转动到单向转动输出增速齿轮变速箱3中，3输出单向转动连接驱动连接轴A2上，连接轴A2将单向转动输入到发电机1中，发电机1发电，通过外接发电机输出电缆19输出交流电到直流整流器中，直流整流器16中，16输出主流，经直流输出电缆15输出到交流逆变器14中，14通过外接发电并网输出电缆12输出交流电并网输出，其中，单向转动输出增速齿轮变速箱与发电机安装在上支撑板，支撑板下边由4根支撑柱B，支撑固定在底板上，叶片轴7反向时由换向机械闸9辅助制动。

Claims (1)

1.一种螺旋式海浪发电机，其特征在于：设置底板，在底板右面设置叶片轴左、右支撑柱，支撑柱上对应安装固定左、右支撑自密封带座轴承，叶片轴安装在左、右支撑自密封带座轴承上，叶片轴上安装叶片，每3个叶片为一组，沿叶片轴周向均匀角度布置，从左起，在叶片轴上设置了5组叶片，5组叶片沿叶片轴轴向均匀布置，后一组叶片相对于前一组叶片，圆周向偏转72度，形成螺旋线布置，叶片轴左端与连接轴B相连，连接轴B接入单向转动输出增速齿轮变速箱中，单向转动输出增速齿轮变速箱输出轴连接到连接轴A上，连接轴A接入到发电机输入轴上，发电机外接发电机输出电缆，发电机输出电缆连接到直流整流器中，直流整流器设置直流输出电缆，直流输出电缆连接到交流逆变器中，交流逆变器外接发电并网输出电缆，其中，单向转动输出增速齿轮变速箱与发电机安装在上支撑板，支撑板下边由4根支撑柱B，支撑固定在底板上，在叶片轴右端穿过右支撑自密封带座轴承伸出的末端安装换向机械闸。
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