CN104747361B - 一种可调的摆式波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种可调的摆式波浪能发电装置，其属于海洋工程发电装置领域。该装置的升降机构采用升降电机经升降齿轮驱动套装在连接轴上的升降齿条套筒，旋转机构采用旋转电机连接与旋转大齿轮相啮合的旋转小齿轮，升降齿条套筒的上端面与旋转大齿轮的下端面为滑动配合。升降电机采用电缆经压力逻辑控制模块与压力传感器电连接，旋转电机采用电缆经速度逻辑控制模块与速度传感器电连接。该装置解决了传统的摆式波浪能发电装置中出现的不能调节高度，不能调节迎浪方向，维护困难等问题，改善了普通摆式波浪能发电装置，使得摆板高度可以随水位高度调节，摆板方向可以随波浪方向调节，增大了波浪能吸收率，同时又能防止恶劣海况条件下装置被毁坏。

Description

一种可调的摆式波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及一种可调的摆式波浪能发电装置，其属于海洋工程发电装置领域。
背景技术
摆式波浪能发电装置是商用波浪能发电的重要方式，其主体是随着波浪摆动的摆体，摆体作为波浪能发电装置的一级能量转换机构。常规的摆式波浪能发电装置为悬挂摆式，通常把除摆体外的机构固定起来，这种方式受到诸多因素限制，在某些情况下安全性较差。首先，由于机构的位置固定，因此在海平面过低或过高时波浪能不能充分收集，海平面只有在较小范围波动时才能充分收集波浪能，而且当海上发生剧烈的风暴或是海况恶劣时，如果该发电装置仍在海中难免受到破坏。其次，设备固定后，机械结构部分难以移到陆地进行维护，同时电力系统尽管采取了隔水防护措施，时间一长仍然很容易与海水接触，导致各种电路问题。
恶劣天气是海上发电系统必须考虑的一种海况。风暴冲击装置的同时，波浪都用同样大的能量激励着摆动装置以驱动摆体作超过限制振幅的运动，最终会使得整个机械机构不断疲劳积累形成致命的毁坏。目前的主要解决办法是增加摆体肋板的厚度，还有扩大最大振幅范围。如果能调节装置和海水接触的高度，则可以有效提高安全性，同时维护更方便。
发明内容
针对上述问题本发明提供一种可调的摆式波浪能发电装置，这种发电装置应采用可调的结构，可以调节摆体在海水中的高度，同时便于把摆体移到陆地上。其目的是要解决两个问题，一是提高能量利用率，二是保证安全问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调的摆式波浪能发电装置，它包括海上平台、一个发电机构和一个摆板，它还包括一个升降机构和一个旋转机构，所述升降机构设置在海上平台上，升降机构采用两台升降电机经各自的升降齿轮驱动套装在连接轴上的升降齿条套筒，连接轴的上端固定连接旋转大齿轮，升降齿条套筒的上端面与旋转大齿轮的下端面为滑动配合；所述旋转机构设置在与升降齿条套筒上端固定连接的圆形板上，设置在圆形板上的两个旋转电机各连接一个与旋转大齿轮相啮合的旋转小齿轮；所述发电机构与连接轴的下端固定连接，发电机构的摆板轴两端与摆板固定连接，固定在摆板轴上的发电大齿轮与发电机连接的发电小齿轮相啮合；所述升降电机采用电缆经压力逻辑控制模块与压力传感器电连接，所述旋转电机采用电缆经速度逻辑控制模块与速度传感器电连接。
所述海上平台的下部设有固定在海底的立柱。
采用上述的技术方案，通过置于海水中的速度传感器与压力传感器分别采集海浪速度与海水压力数据，通过速度逻辑控制模块与压力逻辑控制模块计算当前海浪方向与海平面平均高度数据，通过速度逻辑控制模块与压力逻辑控制模块控制摆板的转角及高度，保证摆板始终迎浪，垂向处于最佳高度。
本发明的有益效果是：这种可调的摆式波浪能发电装置采用升降机构和旋转机构，升降机构采用两台升降电机经各自的升降齿轮驱动套装在连接轴上的升降齿条套筒，旋转机构采用两个旋转电机各连接一个与旋转大齿轮相啮合的旋转小齿轮，升降齿条套筒的上端面与旋转大齿轮的下端面为滑动配合。升降电机采用电缆经压力逻辑控制模块与压力传感器电连接，旋转电机采用电缆经速度逻辑控制模块与速度传感器电连接。可调的摆式波浪能发电装置是针对传统的摆式波浪能发电装置中出现的不能调节高度，不能调节迎浪方向，维护困难等问题提出的一种机械装置。这种装置改善了普通摆式波浪能发电装置，使得摆板高度可以随水位高度调节，摆板方向可以随波浪方向调节，增大了波浪能吸收率，同时又能防止恶劣海况条件下装置被毁坏。
附图说明
下面结合附图和实施方法对本发明作进一步说明。
图1是可调的摆式波浪能发电装置的结构图。
图2是图1中的A-A视图。
图3是图1中的B放大图。
图4是发电装置的内部构造示意图。
图中：1、连接轴，1a、旋转大齿轮，2、升降齿条套筒，3、旋转小齿轮，4、旋转电机，5、圆形板，6、升降齿轮，6a、升降电机，7、海上平台，7a、立柱，8、发电机构，8a、输出电缆，8b、发电机，8c、发电小齿轮，8d、发电大齿轮，8e、摆板轴，9、摆板，10、速度传感器，11、压力传感器，12、速度逻辑控制模块，13、压力逻辑控制模块。
具体实施方式
图1、2、3、4示出了一种可调的摆式波浪能发电装置。图中，这种可调的摆式波浪能发电装置包括海上平台7、一个发电机构8、一个摆板9、一个升降机构和一个旋转机构，海上平台7的下部设有固定在海底的立柱7a。升降机构设置在海上平台7上，升降机构采用两台升降电机6a经各自的升降齿轮6驱动套装在连接轴1上的升降齿条套筒2，连接轴1的上端固定连接旋转大齿轮1a，升降齿条套筒2的上端面与旋转大齿轮1a的下端面为滑动配合。旋转机构设置在与升降齿条套筒2上端固定连接的圆形板5上，设置在圆形板5上的两个旋转电机4各连接一个与旋转大齿轮1a相啮合的旋转小齿轮3。发电机构8与连接轴1的下端固定连接，发电机构8的摆板轴8e两端与摆板9固定连接，固定在摆板轴8e上的发电大齿轮8d与发电机8b连接的发电小齿轮8c相啮合。升降电机6a采用电缆经压力逻辑控制模块13与压力传感器11电连接，旋转电机4采用电缆经速度逻辑控制模块12与速度传感器10电连接。
升降电机6a和升降齿轮6固定在升降室内，升降齿轮6与升降齿条套筒2啮合，升降齿轮6转动时会带动升降齿条套筒2和连接轴1的高度改变，升降室还有固定套筒水平位置的作用。
压力传感器11通过压力逻辑控制模块13与控制升降齿轮6的升降电机6a相连，压力传感器11每隔一定时间连续采集一组海水压力，压力逻辑控制模块13对传回的数据取平均值换算为当前海平面高度，并控制升降电机6a的转动经升降齿轮6带动升降齿条套筒2的高度改变，连接轴1伸出升降齿条套筒2后与发电机构8的外壳焊接在一起，连接轴1高度改变时，摆板9的高度也同时改变。
速度传感器10通过速度逻辑控制模块12与旋转电机4相连，速度传感器10每隔一定时间采集一组波浪速度数据，速度逻辑控制模块12对传回的速度数据分析取平均值，作为当前海况下的平均潮流速度，并控制旋转电机4的带动旋转小齿轮3和旋转大齿轮1a转动，调节摆板9的迎浪方向，以使摆板的发电效率最高同时降低摆板的扭转力矩。
发电机构8内部构造的工作原理如下，海浪使摆板9摆动时，摆板轴8e上的发电大齿轮8d同时转动，经发电小齿轮8c带动发电机8b转动，从而达到发电目的，发出的电通过电绳8a经过连接轴1的中心孔送到海上平台上，然后经过整流电路后直接利用或给大型蓄电池组充电。

Claims (2)

1.一种可调的摆式波浪能发电装置，它包括海上平台（7）、一个发电机构（8）和一个摆板（9），其特征在于：它还包括一个升降机构和一个旋转机构，所述升降机构设置在海上平台（7）上，升降机构采用两台升降电机（6a）经各自的升降齿轮（6）驱动套装在连接轴（1）上的升降齿条套筒（2），连接轴（1）的上端固定连接旋转大齿轮（1a），升降齿条套筒（2）的上端面与旋转大齿轮（1a）的下端面为滑动配合；所述旋转机构设置在与升降齿条套筒（2）上端固定连接的圆形板（5）上，设置在圆形板（5）上的两个旋转电机（4）各连接一个与旋转大齿轮（1a）相啮合的旋转小齿轮（3）；所述发电机构（8）与连接轴（1）的下端固定连接，发电机构（8）的摆板轴（8e）两端与摆板（9）固定连接，固定在摆板轴（8e）上的发电大齿轮（8d）与发电机（8b）连接的发电小齿轮（8c）相啮合；所述升降电机（6a）采用电缆经压力逻辑控制模块（13）与压力传感器（11）电连接，所述旋转电机（4）采用电缆经速度逻辑控制模块（12）与速度传感器（10）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种可调的摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述海上平台（7）的下部设有固定在海底的立柱（7a）。
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