CN104533697A - 一种波浪能采集及转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波浪能采集及转换装置，包括由下至上依次套接在spar平台上的液压缸和浮子，液压缸和浮子之间通过拉杆连接，浮子活动安装在spar平台上，液压缸的下端与换向阀a连接，换向阀a通过液压管与气液储能器的底部连接，气液储能器的上端通过气压管与换向阀b连接，换向阀b安装在液体活塞缸的上端，液体活塞缸的底部通过液压管与液压缸的上端连接，气液储能器的上端通过气压管与气压马达连接，气液储能器的下端通过液压管和液压马达连接。本发明的波浪能采集及转换装置，解决了现有的AMD控制系统耗能高、设备造价高的问题。

Description

一种波浪能采集及转换装置
技术领域
本发明属于海洋能源技术领域，涉及一种波浪能采集及转换装置。
背景技术
海上风电相比于陆上风力发电机有很多优势，例如：海上风电能资源更加丰富，风速高，风速稳，可以产生更多的风电、具有更长的运行寿命，节省土地资源，由于这些优势使得海上风电已经成为风电发展的新趋势，目前，应用于海上风电的设备主要为漂浮式风力机，漂浮式风力机除了受到惯性、重力载荷、空气动力载荷外，还受到波浪、海流、裹冰载荷等额外的载荷，这就使得漂浮式风力机的稳定性控制显得尤为重要，现有的通过安装AMD主动控制系统来对漂浮式风力机进行有效地减载降振作用，但是现有的AMD控制系统均需要外部提供能量，这样就会造成控制系统耗能高，设备造价高，并且会降低整机的输出效率，使得发电效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种波浪能采集及转换装置，解决了现有的风力机AMD控制系统耗能高、设备造价高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种波浪能采集及转换装置，包括由下至上依次套接在spar平台上的液压缸和浮子，液压缸和浮子之间通过拉杆连接，浮子活动安装在spar平台上，液压缸的下端与换向阀a连接，换向阀a通过液压管与气液储能器的底部连接，气液储能器的上端通过气压管与换向阀b连接，换向阀b安装在液体活塞缸的上端，液体活塞缸的底部通过液压管与液压缸的上端连接，气液储能器的上端通过气压管与气压马达连接，气液储能器的下端通过液压管和液压马达连接。
本发明的特点还在于，
浮子通过轴承系统安装在spar平台上。
换向阀a和换向阀b均为二位四通的电磁换向阀。
换向阀a为二位四通的液压换向阀。
本发明的有益效果是利用浮子将波浪能捕获后带动拉杆运动将能量转换成液压能，再通过液体活塞缸和液压缸对气液储能器中的空气进行充气或压缩来进行储能，并且通过气压马达或液压马达为AMD控制系统提供驱动力，从而解决了传统的AMD控制系统需要外部提供能量，耗能高、设备造价高，以及降低整机输出效率的问题。
附图说明
图1是本发明一种波浪能采集及转换装置的结构示意图。
图中，1.spar平台AMD控制系统，2.液压缸，3.拉杆，4.浮子，5.spar平台，6.机舱中AMD控制系统，7.气压马达，8.液体活塞缸，9.换向阀b，10.气液储能器，11.换向阀a。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种波浪能采集及转换装置，如图1所示，包括由下至上依次套接在spar平台5上的液压缸2和浮子4，液压缸2和浮子4之间通过拉杆3连接，浮子4活动安装在spar平台上，液压缸2的下端与换向阀a11连接，换向阀a11通过液压管与气液储能器10的底部连接，气液储能器10的上端通过气压管与换向阀b9连接，换向阀b9安装在液体活塞缸8的上端，液体活塞缸8的底部通过液压管与液压缸2的上端连接，气液储能器10的上端通过气压管与气压马达7连接，气液储能器10的下端通过液压管和液压马达12连接。浮子4通过轴承系统安装在spar平台上。换向阀a11和换向阀b9均为二位四通的电磁换向阀。换向阀a11为二位四通的液压换向阀。
其中，浮子4漂浮在海面上，液压缸2淹没在海面以下。
本发明中的气压马达7与安装在风力机的机舱中AMD控制系统6通过联轴器连接；
本发明中的液压马达12与安装在风力机spar平台上的AMD控制系统12通过联轴器连接。
本发明的工作原理是，首先利用安装在spar平台5上的浮子4对波浪能进行捕获，当波峰来临时，浮子4在波浪力的作用下沿着spar平台4的轴向向上运动，从而带动液压缸2中活塞向上运动，由于液压缸2内的活塞通过拉杆3与浮子4固定连接，因此，液压缸2内活塞表面以上的海水就会沿着液压管进入液体活塞缸8中，此时，换向阀b9右位工作，将液体活塞缸8内的空气通过气压管压入气液储能器10中，并对气液储能器10中的空气进行压缩储能，从而将能量通过气压管传递给气压马达7，气压马达7将空气能转换为动能，并且通过联轴器传递给机舱中的AMD控制系统，从而实现为机舱中AMD控制系统提供驱动力的目的；同时，液压缸2底部安装的换向阀b11左位工作使液压缸底部与海水相通，以便活塞在向上运动时海水被吸入液压缸2内部，以保证液压缸2内部压力平衡；
当波谷来临时，浮子4随着波浪沿spar平台4的轴向向下运动回到初始位置，从而推动液压缸2中的活塞向下运动，液体活塞缸8内的海水会沿着液压管进入液压缸2内，此时，换向阀b9左位工作，空气被吸入液体活塞缸8内，气液储能器10中的空气减少，同时，液压缸2内活塞底部的海水就会沿着液压管进入气液储能器10中，从而将海水通过液压管传递给液压马达12，液压马达12工作产生动力通过联轴器传递给spar平台上的AMD控制系统。
本发明主要是将海洋中丰富的波浪能转换成压缩空气能量进行储存，从而为风力机的AMD主动控制系统提供稳定持续的驱动力，节省了电能，提高了风力机的整机输出效率；在压缩储能过程中均以海水作为液压工作介质，即使在工作中有少量泄露也不会对环境造成污染，相比传统的以油为介质的传统液压技术更环保经济，并且在对空气吸入和压缩过程中采用液体活塞技术，可以有效避免气体泄露及摩擦发热等问题，提高了工作效率。

Claims (4)

1.一种波浪能采集及转换装置，其特征在于，包括由下至上依次套接在spar平台(5)上的液压缸(2)和浮子(4)，所述液压缸(2)和浮子(4)之间通过拉杆(3)连接，所述浮子(4)活动安装在spar平台上，所述液压缸(2)的下端与换向阀a(11)连接，换向阀a(11)通过液压管与气液储能器(10)的底部连接，所述气液储能器(10)的上端通过气压管与换向阀b(9)连接，所述换向阀b(9)安装在液体活塞缸(8)的上端，所述液体活塞缸(8)的底部通过液压管与液压缸(2)的上端连接，所述气液储能器(10)的上端通过气压管与气压马达(7)连接，所述气液储能器(10)的下端通过液压管和液压马达(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能采集及转换装置，其特征在于，所述浮子(4)通过轴承系统安装在spar平台上。
3.根据权利要求1或2所述的一种波浪能采集及转换装置，其特征在于，所述换向阀a(11)和换向阀b(9)均为二位四通的电磁换向阀。
4.根据权利要求1或2所述的一种波浪能采集及转换装置，其特征在于，所述换向阀a(11)为二位四通的液压换向阀。
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