CN104863786B - 可调节对称摆板式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调节对称摆板式波浪能发电装置，包括锚链、浮体、滑台、第一摆板、第一液压缸、第二液压缸、第二摆板、第三摆板、第三液压缸、第四液压缸、第一整流阀组、第一电磁阀、第二整流阀组、第二电磁阀、第三电磁阀、液压马达、发电机、和整流滤波电路。该装置通过液压调节摆板的间距，使得前后摆板间距自动调节为半个波长，大大提高了装置稳定性和发电的效率。

Description

可调节对称摆板式波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及波浪能发电领域，具体涉及一种可调节对称摆板式波浪能发电装置。

背景技术

波浪能作为海洋能的一种，由于其能量密度大、分布广泛的特点，受到各海洋大国的格外关注。波浪能利用装置的种类繁多，其中摆式波浪能装置结构简单、成本相对较低，近年来得到了快速的发展，但是现有的摆式波浪能装置的设计往往存在能量转换效率低、布放维修困难等问题。申请号为201410110618.3的《一种双摆板波浪能转换装置设计》，该装置为双摆板设计，前后摆板间距为半个波长，提高了装置稳定性，但摆板间距不可调节，装置环境适应性差，不能适应不同季节海洋的波浪条件，且摆板顺序排列的布置方式，后摆板会受到前摆板的阻挡，能量转换效率低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可调节对称摆板式波浪能发电装置，其通过液压调节摆板的间距，使得前后摆板间距自动调节为半个波长，大大提高了装置稳定性。其具体如下：

一种可调节对称摆板式波浪能发电装置,包括锚链、浮体、滑台、第一摆板、第一摆板液压缸、第二摆板、第二摆板液压缸、摆板调节液压缸、以及控制系统，其中，浮体通过锚链固定于海底，浮体的中部布置有导轨，滑台通过导轨安装在浮体上，并能够沿导轨前后滑动，第一摆板通过轴承安装在滑台上，位于浮体的一端，第二摆板通过轴承对称安装在浮体的另一端，第一液压缸顶端铰接在第一摆板的中部，底端铰接在滑台上，第二液压缸顶端铰接在第二摆板的中部，底端铰接在浮体上，摆板调节液压缸水平放置在导轨中间位置，顶端固定在浮体上，底端与滑台内侧铰接，控制系统控制摆板调节液压缸的伸缩实现摆板的间距的调节。

其中，还设置有短轴、编码器、齿条和齿轮，摆板调节液压缸的缸体上固定有所述齿条,所述短轴安装在浮体上靠近齿条的位置，齿轮通过轴承套接在短轴上，使齿轮与齿条相啮合，编码器的转轴通过联轴器与短轴相连并能跟随齿轮转动，编码器的外壳与浮体固定连接。

本发明还提供了一种可调节对称摆板式波浪能发电装置，包括锚链、浮体、滑台、第一摆板、第一液压缸、第二液压缸、第二摆板、第三摆板、第三液压缸、第四液压缸、第一整流阀组、第一电磁阀、第二整流阀组、第二电磁阀、第三电磁阀、液压马达、发电机、和整流滤波电路，其中，浮体通过锚链固定于海底，浮体的中部布置有导轨，滑台通过导轨安装在浮体上，并能够沿导轨前后滑动，第一摆板通过轴承安装在滑台上，位于浮体的一端，第二摆板和第三摆板通过轴承对称安装在浮体的另一端，第一液压缸顶端铰接在第一摆板的中部，底端铰接在滑台上，第二液压缸顶端铰接在第二摆板的中部，底端铰接在浮体上，第三液压缸顶端铰接在第三摆板的中部，底端铰接在浮体上，第四液压缸水平放置在导轨中间位置，顶端固定在浮体上，底端与滑台内侧铰接；第二液压缸与第三液压缸并联，与第二整流阀组相连，第一液压缸与第一整流阀组相连，油路从第一整流阀组和第二整流阀组出来后汇合，经过第二电磁阀后分成两路，一路到达液压马达，液压马达与发电机相连，发电机后接整流滤波电路；另一路经过第三电磁阀到达第四液压缸，第一电磁阀短接在液压缸进出油口之间。

其中，第一摆板、第二摆板和第三摆板高度相同，宽度比例为2:1:1，第二摆板、第三摆板与第一摆板的间距保持半个波长。

其中，还设置有短轴、编码器、齿条和齿轮，第四液压缸的缸体上固定有所述齿条,所述短轴安装在浮体上靠近齿条的位置，齿轮通过轴承套接在短轴上，使齿轮与齿条相啮合，编码器的转轴通过联轴器与短轴相连并能跟随齿轮转动，编码器的外壳与浮体固定连接。

其中，在浮体和滑台上固定放置有锌块。

其中，将滑台与导轨接触的端部设计成铲形斜面。

本发明的可调节对称摆板式波浪能发电装置具有如下有益效果：

1)本装置的摆板的间距可调节，大大提高了装置环境适应性，可以适应不同季节海洋的波浪条件，

2)本装置的摆板对称式布置方式，摆动方向相反，摆板之间不会碰撞，能量转换效率高，从而提高了发电效率；

3)本装置通过编码器可准确的控制摆板之间的距离。

附图说明

图1该可调节对称摆板式波浪能发电装置整体视图；

图2该可调节对称摆板式波浪能发电装置齿轮齿条的局部放大图；

图3该可调节对称摆板式波浪能发电装置滑台导轨的局部放大图；

图4该可调节对称摆板式波浪能发电装置液压系统原理图。

图中各部件名称如下：

1-锚链；2-浮体；3-滑台；4-第一摆板；5-第一液压缸；6-第二液压缸；7-第二摆板；8-第三摆板；9-第三液压缸；10-第四液压缸；11-编码器；12-短轴；13-齿轮；14-齿条；15-锌块；16-第一整流阀组；17-第一电磁阀；18-第二整流阀组；19-第二电磁阀；20-第三电磁阀；21-液压马达；22-发电机；23-整流滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述。

参照图1-4，本发明提供一种可调节对称摆板式波浪能发电装置，主要包括机械和液压两部分。本装置的机械部分包括锚链1、浮体2、滑台3、第一摆板4、第一液压缸5、第二液压缸6、第二摆板7、第三摆板8、第三液压缸9、第四液压缸10、编码器11、短轴12、齿轮13、以及齿条14。

其中，浮体2通过锚链1固定于海底，浮体2的中部布置有导轨，滑台3通过导轨安装在浮体2上，并能够沿导轨前后滑动，第一摆板4通过轴承安装在滑台3上，位于浮体2的一端，第二摆板7和第三摆板8通过轴承对称安装在浮体2的另一端，第一液压缸5顶端铰接在第一摆板4的中部，底端铰接在滑台3上，第二液压缸6顶端铰接在第二摆板7的中部，底端铰接在浮体2上，第三液压缸9顶端铰接在第三摆板8的中部，底端铰接在浮体2上，第四液压缸10水平放置在导轨中间位置，顶端固定在浮体2上，底端与滑台3内侧铰接，第四液压缸10的缸体上固定有齿条14，短轴12安装在浮体2上靠近齿条14的位置，齿轮13通过轴承套接在短轴12上，使齿轮13与齿条14相啮合，编码器11的转轴通过联轴器与短轴12相连并能跟随齿轮13转动，编码器11的外壳与浮体2固定连接。

该摆式波浪能发电装置的液压部分包括第一液压缸5、第二液压缸6、第三液压缸9、第四液压缸10、第一整流阀组16、第一电磁阀17、第二整流阀组18、第二电磁阀19、第三电磁阀20、液压马达21、发电机22、和整流滤波电路23，其中，第二液压缸6与第三液压缸9并联，与第二整流阀组18相连，第一液压缸5与第一整流阀组16相连，油路从第一整流阀组16和第二整流阀组18出来后汇合，经过第二电磁阀19后分成两路，一路到达液压马达21，液压马达21与发电机22相连，发电机22后接整流滤波电路23；另一路经过第三电磁阀20到达第四液压缸10，第一电磁阀17短接在液压缸5进出油口之间。

第一摆板4、第二摆板7和第三摆板8高度相同，宽度比例为2:1:1；第二摆板7、第三摆板8与第一摆板4的间距保持半个波长，并可以调整。

由于该装置在海洋中极易腐蚀，装置机械部分采用不锈钢材料制成，并在装置的浮体2和滑台3上固定放置一些锌块15(如图3)，通过电化学原理实现防腐蚀。同时，为了防止海洋生物附着导致滑台3在导轨上不能正常滑动，滑台3与导轨接触的端部设计成铲形斜面，当滑台3在第四液压缸10的拖动下沿导轨滑动时，可以铲除附着的海洋生物，消除不利影响。

以下具体阐述本发明的工作原理：

当波浪作用于摆板时，第二摆板7与第三摆板8和第一摆板4在波浪的推力及浮力和自身重力的作用下做方向相反的往复摆动，摆板推动与之相连的液压缸拉伸与压缩，推动液压油流动，液压油分别通过第一整流阀组16和第二整流阀组18整流，形成单向流动的液压油，控制系统通过比较第二液压缸6与第三液压缸9液压油的压力P1和第一液压缸5液压油的压力P2之间的大小来决定第一电磁阀17、第二电磁阀19和第三电磁阀20的位置，进而决定单向液压油的流向，由于第一摆板4、第二摆板7、第三摆板8的高度相同、宽度比例为2:1:1，并且第二摆板7、第二摆板8和第一摆板4之间的距离等于所在海域波浪的半个波长，因此第二摆板7、第二摆板8与第一摆板4的摆动方向相反、摆幅相同；第二液压缸6和第三液压缸9液压油的压力P1与第一液压缸5液压油的压力P2相等，第一电磁阀17、第二电磁阀19和第三电磁阀20不活动，单向流动的液压油推动液压马达21转动，带动发电机22产生电能，经过整流滤波电路23进行整流滤波后变成可实用的电能，送给用户。

当季节改变时，波浪的波长发生变化时，第二摆板7、第三摆板8与第一摆板4之间的距离不等于所在海域波浪的半个波长，当第二摆板7、第三摆板8与第一摆板4之间的距离小于半个波长时，控制系统发出指令，使第一电磁阀17移动到B1位置，第一液压缸5进出油口短接，第一摆板4不受约束；控制系统同时使第二电磁阀19移动到A2位置，第三电磁阀20移动到A3位置，此时，单向流动的液压油流向改变，液压油推动第四液压缸10拉伸，从而推动滑台3向外运动，第四液压缸10带动齿条14运动，齿条14带动齿轮13转动，齿轮13带动编码器11转轴转动，可以根据编码器11转过的角度计算出第四液压缸10的液压杆伸长的长度，从而计算出第一摆板4随滑台3的移动距离，当第二摆板7、第三摆板8与第一摆板4的距离等于所在海域波浪的半个波长时，控制系统发出停止指令，使第二电磁阀19回到B2位置，第三电磁阀20回到B3位置，第一电磁阀17回到A1位置，液压缸5进出油口与第一整理阀组16相连，第一摆板4正常工作，单向流动的液压油流向再次改变，第四液压缸10静止，完成第一摆板4与第二摆板7和第三摆板8间距的调节，同时液压油重新推动液压马达21转动，带动发电机22产生电能。

同理，当第二摆板7、第三摆板8与第一摆板4之间的距离大于半个波长时，控制系统发出运动指令，使第二电磁阀19移动到C2位置，第三电磁阀20移动到C3位置，第一电磁阀17移动到B1位置，第一液压缸5进出油口短接，第一摆板4不受约束。单向流动的液压油推动第四液压缸10压缩，从而推动滑台3向浮体2内侧运动，同样根据编码器11转过的角度计算出第四液压缸10的液压杆缩短的长度，从而计算出第一摆板4随滑台3的移动距离，当运动后第一摆板4与第二摆板7、第三摆板8的距离等于所在海域波浪的半个波长时，第二电磁阀19回到B2位置，第三电磁阀20回到B3位置，第一电磁阀17回到A1位置，第一液压缸5进出油口与第一整理阀组16相连，第一摆板4正常工作，第四液压缸10静止，液压马达21重新转动，带动发电机22产生电能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种可调节对称摆板式波浪能发电装置,包括锚链、浮体、滑台、第一摆板、第一摆板液压缸、第二摆板、第二摆板液压缸、摆板调节液压缸、以及控制系统，其中，浮体通过锚链固定于海底，浮体的中部布置有导轨，滑台通过导轨安装在浮体上，并能够沿导轨前后滑动，第一摆板通过轴承安装在滑台上，位于浮体的一端，第二摆板通过轴承对称安装在浮体的另一端，第一液压缸顶端铰接在第一摆板的中部，底端铰接在滑台上，第二液压缸顶端铰接在第二摆板的中部，底端铰接在浮体上，摆板调节液压缸水平放置在导轨中间位置，顶端固定在浮体上，底端与滑台内侧铰接，控制系统控制摆板调节液压缸的伸缩实现摆板的间距的调节。

2.如权利要求1所述的可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：还设置有短轴、编码器、齿条和齿轮，摆板调节液压缸的缸体上固定有所述齿条,所述短轴安装在浮体上靠近齿条的位置，齿轮通过轴承套接在短轴上，使齿轮与齿条相啮合，编码器的转轴通过联轴器与短轴相连并能跟随齿轮转动，编码器的外壳与浮体固定连接。

3.一种可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：包括锚链、浮体、滑台、第一摆板、第一液压缸、第二液压缸、第二摆板、第三摆板、第三液压缸、第四液压缸、第一整流阀组、第一电磁阀、第二整流阀组、第二电磁阀、第三电磁阀、液压马达、发电机、和整流滤波电路，其中，浮体通过锚链固定于海底，浮体的中部布置有导轨，滑台通过导轨安装在浮体上，并能够沿导轨前后滑动，第一摆板通过轴承安装在滑台上，位于浮体的一端，第二摆板和第三摆板通过轴承对称安装在浮体的另一端，第一液压缸顶端铰接在第一摆板的中部，底端铰接在滑台上，第二液压缸顶端铰接在第二摆板的中部，底端铰接在浮体上，第三液压缸顶端铰接在第三摆板的中部，底端铰接在浮体上，第四液压缸水平放置在导轨中间位置，顶端固定在浮体上，底端与滑台内侧铰接；第二液压缸与第三液压缸并联，与第二整流阀组相连，第一液压缸与第一整流阀组相连，油路从第一整流阀组和第二整流阀组出来后汇合，经过第二电磁阀后分成两路，一路到达液压马达，液压马达与发电机相连，发电机后接整流滤波电路；另一路经过第三电磁阀到达第四液压缸，第一电磁阀短接在液压缸进出油口之间。

4.如权利要求3所述的可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：第一摆板、第二摆板和第三摆板高度相同，宽度比例为2:1:1，第二摆板、第三摆板与第一摆板的间距保持半个波长。

5.如权利要求3所述的可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：还设置有短轴、编码器、齿条和齿轮，第四液压缸的缸体上固定有所述齿条,所述短轴安装在浮体上靠近齿条的位置，齿轮通过轴承套接在短轴上，使齿轮与齿条相啮合，编码器的转轴通过联轴器与短轴相连并能跟随齿轮转动，编码器的外壳与浮体固定连接。

6.如权利要求3所述的可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：在浮体和滑台上固定放置有锌块。

7.如权利要求3所述的可调节对称摆板式波浪能发电装置，其特征在于：将滑台与导轨接触的端部设计成铲形斜面。