CN104865525A - 一种水平轴海流发电水轮机实验平台 - Google Patents

Abstract

一种水平轴海流发电水轮机实验平台，由发电部分和支架部分组成，发电部分由水平轴海流发电水轮机、数据传输线和数据采集系统组成；支架部分由横向方管、纵向方管、连接横向方管和纵向方管的三通、固定水轮机的上端抱箍和下端抱箍、下端圆管、上端圆管、连接上端圆管和纵向方管的两通、实验平台和平台滚轮组成，实验平台利用平台滚轮沿着导轨进行前后移动，两通沿纵向方管进行前后移动以调整前后发电水轮机的间距，数据采集系统与发电水轮机通过数据传输线连接。本发明的优点是：应用本实验平台进行海流发电水轮机的模型实验，降低了水轮机安装、拆卸的难度，并且可以任意调整水轮机的位置，调高了海流发电的能量利用率，具有良好的应用前景。

Description

一种水平轴海流发电水轮机实验平台

技术领域

本发明涉及一种在水槽中进行水平轴海流发电水轮机的实验平台，应用于海洋可再生能源开发领域。

背景技术

为了应对全球能源短缺、环境污染等问题，世界各国都在努力寻求新型能源来替代传统的化石能源。迄今为止，世界各国开发出的新型可替代能源主要有太阳能、风能，海洋能、生物质能以及核能等，其中海洋海流能由于储量丰富、载荷平稳、可预测性强等优点而备受青睐，在近年来发展较快，成为当前最有发展潜力的海洋能能种之一。水平轴海流发电水轮机是一种将海流能转化为电能的旋转机械，由于其获能效率高、技术相对成熟等特点，而成为众多研究者倾向选择的结构之一。海洋环境复杂恶劣，海上实验需要耗费大量的人力、物力和财力。在水槽中进行海流发电水轮机的模型实验是一种简单、有效的研究方法。目前，公开的水轮机的连接结构多采用锚系结构，一端固定在水底，另一端连接水轮机或支架，如专利申请号为GB 2434410A的一种利用浮力式的水轮机固定结构；专利申请号为201280059805.2的一种利用压仓物来实现水轮机位置移动的方法。恶劣的海洋环境使得这些方法在水轮机的安装、拆卸过程中需要进行大量复杂的计算，而且难以对水轮机相互间的位置进行调整，没有一种通用的海流发电水轮机实验平台。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供了一种水平轴海流发电水轮机实验平台，该平台只需要简单的组装即可完成水轮机的安装与拆卸，并且水轮机位置可任意调整，可在该平台上进行一系列实验研究工作，为海流能的开发利用提供技术支持。

本发明的技术方案：

一种水平轴海流发电水轮机实验平台，由发电部分和支架部分组成，发电部分由水平轴海流发电水轮机、数据传输线和数据采集系统组成；支架部分由横向方管、纵向方管、连接横向方管和纵向方管的三通、固定水轮机的上端抱箍和下端抱箍、下端圆管、上端圆管、连接上端圆管和纵向方管的两通、实验平台和平台滚轮组成，支架部分架设于水槽两边，水槽两边装有导轨，实验平台利用平台滚轮沿着导轨进行前后移动，两根横向方管分别固定于实验平台的两端，三根纵向方管上用来安装发电水轮机，上端抱箍和下端抱箍采用U型抱箍，一对U型抱箍通过螺栓将发电水轮机固定，上端抱箍与下端圆管焊接，下端圆管和可沿下端圆管进行伸缩的上端圆管配合以调整发电水轮机的入水深度并通过螺栓紧固，上端圆管与两通焊接，两通沿纵向方管进行前后移动以调整前后发电水轮机的间距并通过螺栓紧固；数据采集系统设于实验平台上，数据采集系统与发电水轮机通过数据传输线连接。

本发明的工作程序：

首先将水轮机固定在抱箍上，通过调整下端圆管和上端圆管的位置来设置水轮机的入水深度，然后将两通穿入纵向方管，通过调整两通的位置来改变前后水轮机的间距，此时使用三通将横向方管和纵向方管进行连接，通过调整三通的位置来设置横向水轮机间的距离，最后将横向方管固定在实验平台上，锁死实验平台的滚轮，开始进行模型试验。

本发明的有益效果是：

应用本实验平台进行海流发电水轮机的模型实验，省去了利用锚系结构进行固定、利用浮力进行计算的过程，降低了水轮机安装、拆卸的难度，并且可以任意调整水轮机的位置，合理利用有限空间来布置水轮机组，调高了海流发电的能量利用率，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为水平轴海流发电水轮机实验平台的立体结构示意图。

图2为水平轴海流发电水轮机实验平台的前视结构示意图。

图3为水轮机部分连接示意图。

图中：1、水平轴海流发电水轮机；2、平台滚轮；3、实验平台；4、数据采集系统；5、横向方管；6、两通；7、纵向方管；8、三通；9、数据传输线；10、上端圆管；11、下端圆管；12、上端抱箍；13、下端抱箍。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明的具体实施做进一步描述。

实施例：

一种水平轴海流发电水轮机实验平台，如图1-3所示，由发电部分和支架部分组成，发电部分由水平轴海流发电水轮机1、数据传输线9和数据采集系统4组成；支架部分由横向方管5、纵向方管7、连接横向方管和纵向方管的三通8、固定水轮机的上端抱箍12和下端抱箍13、下端圆管11、上端圆管10、连接上端圆管10和纵向方管7的两通6、实验平台3和平台滚轮2组成，支架部分架设于水槽两边，水槽两边装有导轨，实验平台3利用平台滚轮2沿着导轨进行前后移动，两根横向方管5分别固定于实验平台3的两端，三根纵向方管7上安装五台发电水轮机1，其中前部在三根纵向方管7上各安装一台发电水轮机1，另外两台发电水轮机1分别安装在中间纵向方管7的中部和后部；上端抱箍12和下端抱箍13采用U型抱箍，一对U型抱箍通过螺栓将发电水轮机1固定，上端抱箍12与下端圆管11焊接，下端圆管11和可沿下端圆管进行伸缩的上端圆管10配合以调整发电水轮机1的入水深度并通过螺栓紧固，上端圆管10与两通6焊接，两通6沿纵向方管7进行前后移动以调整前后发电水轮机1的间距并通过螺栓紧固；数据采集系统4设于实验平台3上，数据采集系统4与发电水轮机1通过数据传输线9连接。

该实施例中，水槽宽度为2000mm，横向方管的尺寸为长2400mm、宽100mm、厚2mm，纵向方管的尺寸为长4000mm、宽100mm、厚2mm，上端圆管的尺寸为长400mm、内径32mm、外径35mm，下端圆管的尺寸为长400mm、内径26mm、外径30mm，使用5个水轮机，水轮机叶片半径为300mm、长度为600mm、水轮机轴横向间距为650mm、纵向水轮机前后间距为600mm、每侧平台滚轮的数量为4个，按照前后左右的顺序对水轮机进行编号，分别为左1、中1、中2、中3和右1，数据采集系统对水轮机的各项发电参数进行数据采集。

更换发电水轮机1时，只需要将上端抱箍12和下端抱箍13松开，将原水轮机1取出，更换新的水轮机1，最后将上端抱箍12和下端抱箍13紧固即可。

调整水轮机1的入水深度时，只需要将下端圆管11和上端圆管10的紧固螺栓松开，改变两管之间的伸缩距离，调整合适后将螺栓紧固即可。

调整纵向方管7上前后水轮机1的间距时，只需要将两通6和纵向方管7的紧固螺栓松开，移动穿在纵向方管7上的两通6到合适的位置后，重新将螺栓紧固即可。

调整横向方向上水轮机1的间距时，只需要将横向方管5与实验平台3的紧固螺栓松开，移动穿在横向方管5上的三通8到合适位置后，重新将螺栓紧固即可。

Claims (1)

1.一种水平轴海流发电水轮机实验平台，其特征在于：由发电部分和支架部分组成，发电部分由水平轴海流发电水轮机、数据传输线和数据采集系统组成；支架部分由横向方管、纵向方管、连接横向方管和纵向方管的三通、固定水轮机的上端抱箍和下端抱箍、下端圆管、上端圆管、连接上端圆管和纵向方管的两通、实验平台和平台滚轮组成，支架部分架设于水槽两边，水槽两边装有导轨，实验平台利用平台滚轮沿着导轨进行前后移动，两根横向方管分别固定于实验平台的两端，三根纵向方管上用来安装发电水轮机，上端抱箍和下端抱箍采用U型抱箍，一对U型抱箍通过螺栓将发电水轮机固定，上端抱箍与下端圆管焊接，下端圆管和可沿下端圆管进行伸缩的上端圆管配合以调整发电水轮机的入水深度并通过螺栓紧固，上端圆管与两通焊接，两通沿纵向方管进行前后移动以调整前后发电水轮机的间距并通过螺栓紧固；数据采集系统设于实验平台上，数据采集系统与发电水轮机通过数据传输线连接。