CN105065189A - 一种自对流式水平轴潮流能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其包括叶轮发电机组和自对流装置两部分；自对流装置包括转盘轴承、箱体、轴承端盖、动密封结构、连接盘、导电滑环、支架和底座，叶轮发电机组通过支架直接固定在底座上；转盘轴承内圈与箱体固定连接，转盘轴承外圈与连接盘顶部大端面连接；箱体一端连接叶轮发电机组，另一端连接轴承端盖，轴承端盖的沟槽内安装有动密封结构；连接盘的小端面连接支架，其下端固定连接底座；连接盘内部安装有导电滑环，导电滑环的动环电线连接叶轮发电机组，导电滑环的静环电线穿过底座连接岸上的母线。本发明能有效解决潮流能发电水轮机的换向难题，并具有较高的发电效率，有效降低机组的振动、噪声和维护成本。

Description

一种自对流式水平轴潮流能发电装置

技术领域

本发明涉及一种潮流能发电设备，特别是关于一种自对流式水平轴潮流能发电装置。

背景技术

潮流能主要是指海底水道和海峡中较稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动，它是海洋能中比重最大的一种能量形式，与其他形式的海洋能不同,潮流能持续且相对稳定，变化也有规律可循,并可提前预测预报；潮流能发电不拦海建坝,且发电机组通常浸没在海中,对海洋生物影响较小,也不会对环境产生三废污染,不存在常规水电建设中头疼的占用农田、移民安置等诸多问题，最具有商业开发前景。目前世界各国对潮流能发电技术的研究和投入力度逐渐加大。潮流能发电装置是常用的一种利用海洋潮流能发电的设备，潮流能发电水轮机是利用叶轮带动机舱中的发电机转动发电。当海洋潮流流动方向发生变化时，在不改变水轮机方向的情况下，叶轮的角度不能满足高效发电的要求。因此，现有技术中的潮流能发电装置容易受环境影响导致发电效率较低。当今潮流能发电装置为了适应潮流的流向变化，采用叶片绕自身轴线旋转的变桨方式，在变桨过程中所面临的问题是叶轮的叶片根部需要动密封，而且叶片的变桨机构复杂，这使得机组的可靠性大大降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种自对流式水平轴潮流能发电装置，该装置能有效解决潮流能发电水轮机的换向难题，并具有较高的发电效率，有效降低机组的振动、噪声和维护成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其特征在于：所述发电装置包括叶轮发电机组和自对流装置两部分；所述自对流装置包括转盘轴承、箱体、轴承端盖、动密封结构、连接盘、导电滑环、支架和底座，所述叶轮发电机组通过所述支架直接固定在所述底座上；所述转盘轴承内圈与所述箱体固定连接，所述转盘轴承外圈与所述连接盘顶部大端面连接；所述箱体一端连接所述叶轮发电机组，另一端连接所述轴承端盖，所述轴承端盖的沟槽内安装有所述动密封结构；所述连接盘的小端面连接所述支架，其下端固定连接所述底座；所述连接盘内部安装有所述导电滑环，所述导电滑环的动环电线连接所述叶轮发电机组，所述导电滑环的静环电线穿过所述底座连接岸上的母线。

所述叶轮发电机组包括叶片、轮毂和发电机；所述叶片经所述轮毂与所述发电机连接，所述轮毂与所述发电机之间通过主轴直接相连，采用直驱方式；所述叶片朝向所述发电机一侧为迎流面；所述发电机的电线与所述导电滑环的动环电线连接。

所述自对流装置中还包括充油装置，所述充油装置包括油压弹簧、油囊压板、油囊、油囊护套和出油管；所述油压弹簧位于所述油囊护套内部上方，所述油压弹簧与所述油囊压板连接，所述油囊压板与所述油囊护套底部之间设置有所述油囊，所述出油管与所述油囊下端连通，所述油囊经所述出油管接入所述箱体内。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用轴承、导电滑环、充油装置和动密封相结合的方法来解决潮流能发电水轮机换向时电缆缠绕问题，在不消耗额外能源的情况下实现潮流能发电水轮机的换向对流，因而解决潮流能发电水轮机的换向难题。2、本发明的发电机组在潮流的冲击作用下，叶轮、发电机、压盖、充油装置、箱体和箱盖等主要部件绕支架轴线360°旋转，保证叶轮迎流面始终迎着潮流方向。3、本发明提供了一种双向潮流环境下机组整体自动调向功能，因而该装置具有可靠性高、效率高、安装简单等特点，为潮流能开发提供一种可靠的解决方案。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中C处放大示意图；

图3是本发明的充油装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其包括叶轮发电机组和自对流装置两部分。叶轮发电机组包括叶片1、轮毂2和发电机3；叶片1经轮毂与发电机3连接。叶片1与轮毂2为固定连接，省去变桨机构；轮毂2与发电机3之间通过主轴直接相连，采用直驱方式，省去了增速装置。叶片1朝向发电机3一侧为迎流面(潮流方向V如图1所示)，发电机3靠近叶片1一端称为前端，远离叶轮1一端称为尾端。

如图1、图2所示，自对流装置包括转盘轴承4、箱体5、轴承端盖7、动密封结构8、连接盘6、导电滑环11、支架9和底座10，叶轮发电机组通过自对流装置中的支架9直接固定在底座10上，防止支架9与底座10相对转动。转盘轴承4内圈与箱体5固定连接，转盘轴承4的外圈与连接盘6顶部大端面连接，进而通过转盘轴承4内外圈的相对运动来实现箱体5和连接盘6相对运动。箱体5一端连接发电机3下端，另一端连接轴承端盖7，轴承端盖7的沟槽内安装有动密封结构8。连接盘6的小端面连接支架9，其下端固定连接底座10；连接盘6内部安装有导电滑环11，导电滑环11的动环电线连接发电机3的电线a，导电滑环11的静环电线穿过底座10连接岸上的母线b。通过导电滑环11动环与静环间电接触连接，实现电能由转动状态的发电机电线a到静止状态的母线b的传输，解决了电线缠绕问题；从导电滑环11静环出来的电线穿过底座10，连接岸上的母线b，实现对发电机3电量的采集。

上述实施例中，如图3所示，自对流装置中还包括充油装置，通过充油装置把润滑油填充到自对流装置内部，使自对流装置中的内部油压始终大于外部的海水压力，防止海水穿过动密封结构8进入自对流装置，腐蚀部件。充油装置包括油压弹簧12、油囊压板14、油囊15、油囊护套13和出油管16。油压弹簧12位于油囊护套13内部上方，油压弹簧12与油囊压板14连接，油囊压板14与油囊护套13底部之间设置有油囊15，经油压弹簧12与油囊压板14将海水压力传递到油囊15。出油管16与油囊15下端连通，油囊15经出油管16接入自对流装置箱体5内。

本发明的工作原理如下：对于水平轴海流发电机而言，水流对叶片1的冲击作用会使水轮机绕其旋转轴产生一定的转矩，针对潮流双向流动的特点，将这一转矩加以利用：在潮流的冲击下，水流使叶轮发电机组部分绕底座10产生微偏角度，持续作用下发电机组部分会自动顺应水流方向，工作于背流状态，实现自对流过程。本发明的自对流式水平轴潮流能发电装置是水轮机组叶片1背流面在完成对准潮流流向后，自对流装置停止转动工作，整个装置结构简单，易于实现，通过潮流自身的动力引起的微小角度偏移即可实现旋转调向，不需要其它额外的能量。同时具有密封效果好，抗海水腐蚀性强，在海洋中持续稳定工作。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其特征在于：所述发电装置包括叶轮发电机组和自对流装置两部分；所述自对流装置包括转盘轴承、箱体、轴承端盖、动密封结构、连接盘、导电滑环、支架和底座，所述叶轮发电机组通过所述支架直接固定在所述底座上；所述转盘轴承内圈与所述箱体固定连接，所述转盘轴承外圈与所述连接盘顶部大端面连接；所述箱体一端连接所述叶轮发电机组，另一端连接所述轴承端盖，所述轴承端盖的沟槽内安装有所述动密封结构；所述连接盘的小端面连接所述支架，其下端固定连接所述底座；所述连接盘内部安装有所述导电滑环，所述导电滑环的动环电线连接所述叶轮发电机组，所述导电滑环的静环电线穿过所述底座连接岸上的母线。

2.如权利要求1所述的一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其特征在于：所述叶轮发电机组包括叶片、轮毂和发电机；所述叶片经所述轮毂与所述发电机连接，所述轮毂与所述发电机之间通过主轴直接相连，采用直驱方式；所述叶片朝向所述发电机一侧为迎流面；所述发电机的电线与所述导电滑环的动环电线连接。

3.如权利要求1或2所述的一种自对流式水平轴潮流能发电装置，其特征在于：所述自对流装置中还包括充油装置，所述充油装置包括油压弹簧、油囊压板、油囊、油囊护套和出油管；所述油压弹簧位于所述油囊护套内部上方，所述油压弹簧与所述油囊压板连接，所述油囊压板与所述油囊护套底部之间设置有所述油囊，所述出油管与所述油囊下端连通，所述油囊经所述出油管接入所述箱体内。