CN106150850B - 一种复合液压驱动式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种复合液压驱动式波浪能发电装置，单杆活塞液压缸与波浪能吸收装置连接，单杆活塞液压缸两端接口与双作用增压器连接；双作用增压器与单向阀并联，单向阀出油口与高压油路连通，高压油路通过三位四通电磁换向阀与蓄能器连接，蓄能器与压力继电器并联，电磁减压阀、比例调速阀、压力传感器、溢流阀和液压马达依次串联在高压油路上，并分别与控制器连接，液压马达输出轴分别与发电装置、光电编码器连接，蓄能器并联在单向阀的进油口和出油口之间，单向阀与补油箱串联接入低压油路。本发明利用波浪的上下运动将波浪能转换为稳定的机械能，从而带动发电机发电，通过增压器增压和蓄能器蓄能为系统提供稳定高效的能量，有效地提高了波浪能的利用效率。

Description

一种复合液压驱动式波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及波浪能利用技术，具体是一种复合液压驱动式波浪能发电装置。

背景技术

随着人类社会的进步，社会对能源的需求越来越大，传统能源等非再生能源日渐枯竭，其碳排放量过高也会引起世界关注的环境问题，波浪能作为一种清洁可再生能源，其储量巨大。利用其发电成了世界各大海洋大国研究趋势。波浪能所含的动能大概是风能的1000倍，它允许更小的设备来利用其生产电力。同时，水的密度是空气的850倍，因此水的电力产量要比空气显著高很多。和风能及太阳能不同，波浪能生产的电力具有持续性。同时波浪能也具有不稳定性，所以采用液压传动成了一种比较适用的传动方式。由于液压传动系统体积小，传递功率较大，可以实现在较小空间内传递复杂的运动形式，以及容易实现过载保护蓄能保护等优点，液压方式在波浪能发电领域运用广泛。世界各海洋大国都十分重视波浪能发电方面的研究，我国起步较晚，主要从事波浪能研究的机构主要有中国科学院广州能源研究所等，因此，运用波浪能发电对我们科研工作者而言意义重大。

中国专利号为201410179733.6的发明公开了一种用于变负载有差调节波浪能发电液压传动系统，包括双杆活塞液压缸在波浪能收集装置的带动下往复运动，进而带动两端四个单杆活塞液压缸往复运动，可以通过电磁阀的调节来调节四缸变为双缸运行。但是，该发明对波浪能收集装置没有明显的回退助力，以及没有明确指出系统中电磁阀供电从何而来，存在较弱缺陷。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种液压蓄能，输出恒定，并利用太阳能供电的复合液压驱动式波浪能发电装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种复合液压驱动式波浪能发电装置，包括波浪能收集装置和与该装置连接的油路，与现有技术不同的是：

还包括单杆活塞液压缸、双作用增压器、单向阀、三位四通电磁换向阀、压力继电器、蓄能器、电磁减压阀、比例调速阀、溢流阀、液压马达、发电装置、补油箱、压力传感器、光电编码器、控制器和太阳能电池板；

所述单杆活塞液压缸与波浪能吸收装置连接，单杆活塞液压缸两端接口与双作用增压器连接；双作用增压器与单向阀并联，单向阀出油口与高压油路连通，高压油路通过三位四通电磁换向阀与蓄能器连接，蓄能器与压力继电器并联，电磁减压阀、比例调速阀、压力传感器、溢流阀和液压马达依次串联在高压油路上，并分别与控制器连接，液压马达输出轴分别与发电装置、光电编码器连接，蓄能器并联在单向阀的进油口和出油口之间，单向阀与补油箱串联接入低压油路。

所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和第五单向阀，其中：双作用增压器一端分别与第一单向阀与第二单向阀并联，另一端分别与第三单向阀和第四单向阀并联，第三单向阀出油口与第二单向阀出油口连通后并入高压油路，第一单向阀与第四单向阀进油口并联，第五单向阀与补油箱串联后接入低压油路。

所述压力继电器包括第一压力继电器和第二压力继电器；蓄能器包括第一蓄能器，第二蓄能器和第三蓄能器，其中：第一蓄能器和第二蓄能器分别与三位四通电磁换向阀连接，第一蓄能器进油口与第一压力继电器并联，第二蓄能器进油口与第二压力继电器并联，第三蓄能器并联在第三单向阀进油口和第四单向阀出油口之间。

所述太阳能电池板为电控系统供电。

本发明的工作原理是：通过海水带动波浪能收集装置，推动单杆活塞液压缸、双作用增压器油路输入高压油，高压油经过第三单向阀、第二单向阀送到高压油路蓄能组，并不断充排油达到给系统提供稳定高压的目的。系统的压力和流量由电磁减压阀和比例调速阀来调节，系统低压油路设置有蓄能器提供补油和助推的作用。该系统中蓄能器组有持续充排油为系统提供持续高压油的功能，蓄能器组在工作过程中，通过控制器控制三位四通电磁换向阀由中位调到左位为第一蓄能器充油，当第一蓄能器压力达到调定压力时，第一压力继电器向控制器发出讯号，控制器控制三位四通电磁换向阀调到右位，继续给第二蓄能器供油，同时第一蓄能器排油，当达到第二蓄能器调定压力时，第二压力继电器向控制器发出讯号，控制器再控制三位四通电磁换向阀调到左位，依次工作下去，能够达到持续不断为系统供出高压油的目的，同时，太阳能电池板为电控系统供电。

本发明所产生的有益效益是：利用波浪的上下运动将波浪能转换为稳定的机械能，从而带动发电机发电，通过增压器增压和蓄能器蓄能为系统提供稳定高效的能量，有效地提高了波浪能的利用效率，适合近海岸的波浪能利用。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明机构原理图；

图2为本发明控制框图。

图中：1.单杆活塞液压缸、2.双作用增压器、3.第一单向阀、4.第二单向阀、5.第三单向阀、6.第四单向阀、7.第五单向阀、8.第三蓄能器、9.三位四通电磁换向阀、10.第一压力继电器、11.第二压力继电器、12.第一蓄能器、13.第二蓄能器、14.电磁减压阀、15.比例调速阀、16.溢流阀、17.液压马达、18.发电装置、19.补油箱、20.压力传感器、21.光电编码器、22.PID控制器、23.太阳能电池板。

具体实施方式

参阅图1，一种复合液压驱动式波浪能发电装置，由单杆活塞液压缸1，双作用增压器2，第一单向阀3，第二单向阀4，第三单向阀5，第四单向阀6，第五单向阀7，三位四通电磁换向阀9，第一压力继电器10，第二压力继电器11，第一蓄能器12，第二蓄能器13，第三蓄能器8，电磁减压阀14，比例调速阀15，溢流阀16，液压马达17，发电装置18，补油箱19，压力传感器20，光电编码器21，PID控制器22和太阳能电池板23构成；

单杆活塞液压缸1与波浪能吸收装置连接； 单杆活塞液压缸1两端接口与双作用增压器2连接；双作用增压器2一端并联第一单向阀3与第二单向阀4，另一端并联第三单向阀5和第四单向阀6，第三单向阀5出油口接向第二单向阀4出油口并入高压油路，高压油路接入三位四通电磁换向阀9进油口，三位四通电磁换向阀9接出第一蓄能器12和第二蓄能器13，在第一蓄能器12进油口并联第一压力继电器10，在第二蓄能器13进油口并联第二压力继电器11，三位四通电磁换向阀9出油口接回高压油路，高压油路上依次串联电磁减压阀14，电磁调速阀15，压力传感器20，溢流阀16，液压马达17，液压马达输出轴接有发电装18，且接有光电编码器21，第三蓄能器8并联在第三单向阀5进油口和第四单向阀6出油口之间，第一单向阀3与第四单向阀6进油口并联，第五单向阀7与补油箱19串联接入低压油路。太阳能电池板23为电控系统供电。

本发明的实际工作过程为：波浪吸收装置吸收能量后，通过带动单杆活塞液压缸1运动，进而带动双作用增压器2往复运动为系统提供高压油，高压油为蓄能器组持续不断充油，蓄能器组向系统持续不断排油，同时第三蓄能器8能够起到低压油路补油和助推单杆活塞液压缸的作用。同时，电控系统由太阳能电池板23来供电，能够复合利用清洁能源，更大地提高波浪能的利用效率。

当单杠活塞液压缸1如图1中向右运动时，液压油经过双作用增压器2左腔加压经过第二单向阀4流向高压油路，当单杠活塞液压缸1向左运动时，液压油经双作用增压器2右腔加压经过第三单向阀5流向高压油路。

该系统中蓄能器组包括三位四通电磁换向阀9、第一压力继电器10、第二压力继电器11、第一蓄能器12、第二蓄能器13、其具有持续充排油为系统提供持续高压油的功能，其工作过程如下，控制器22控制三位四通电磁换向阀由中位调到左位为第一蓄能器12充油，当第一蓄能器12压力达到调定压力时，第一压力继电器10向控制器22发讯，控制器22控制三位四通电磁换向阀调到右位，继续给第二蓄能器13供油，同时第一蓄能器12排油，当达到第二蓄能器调定压力时，第二压力继电器向控制器22发讯，控制器再控制三位四通电磁换向阀调到左位，依次工作下去，能够达到持续不断为系统供出高压油的目的。

压力传感器20将油液压力转换成电讯号传给控制器22，控制器22根据电信号发讯控制电磁减压阀14从而稳定系统压力。

要保证液压马达17转速恒定，故在液压马达17上安装电磁编码器21检测液压马达转速，光电编码器21将电信号传输给控制器22，控制器22发讯控制比例调速阀15节流口大小从而保证输入到液压马达17的流量恒定。

为防止系统因泄露引起管路内压降损失，在低压油路设置补油箱21，同时在低压油路设置第三蓄能器8，通过充排油可以为系统补油，并且能够助推液压缸回程。

太阳能电池板26通过吸收太阳能将转换的电能储存到多级蓄电池中，从而为系统持续供电。

如图2所示，发电系统通过光电编码器将液压马达转速发送给控制器，控制器根据传输信号控制比例调速阀节流口大小从而控制液压马达转速恒定；通过压力传感器将液压马达压力发送给控制器，控制器根据压力传感器传出的信号控制电磁减压阀来调整系统压力；通过第一压力继电器将第一蓄能器调定压力转换成电信号传送给控制器，控制器将三位四通电磁阀调到左位，控制第一蓄能器充油，第二蓄能器排油；通过第二压力继电器将第二蓄能器调定压力转换成电信号传送给控制器，控制器将三位四通电磁阀调到右位，控制第一蓄能器排油，第二蓄能器充油。

Claims (2)

1.一种复合液压驱动式波浪能发电装置，包括波浪能收集装置和与该装置连接的油路，其特征是：

还包括单杆活塞液压缸、双作用增压器、单向阀、三位四通电磁换向阀、压力继电器、蓄能器、电磁减压阀、比例调速阀、溢流阀、液压马达、发电装置、补油箱、压力传感器、光电编码器、控制器和太阳能电池板；

所述单杆活塞液压缸与波浪能吸收装置连接，单杆活塞液压缸两端接口与双作用增压器连接；

所述单向阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀和第五单向阀，其中：双作用增压器一端分别与第一单向阀与第二单向阀并联，另一端分别与第三单向阀和第四单向阀并联，第三单向阀出油口与第二单向阀出油口连通后并入高压油路，第一单向阀与第四单向阀进油口并联，第五单向阀与补油箱串联后接入低压油路；

所述压力继电器包括第一压力继电器和第二压力继电器；蓄能器包括第一蓄能器，第二蓄能器和第三蓄能器，其中：第一蓄能器和第二蓄能器分别与三位四通电磁换向阀连接，第一蓄能器进油口与第一压力继电器并联，第二蓄能器进油口与第二压力继电器并联，第三蓄能器并联在第三单向阀进油口和第四单向阀出油口之间。

2.根据权利要求1所述的复合液压驱动式波浪能发电装置，其特征是：所述太阳能电池板为电控系统供电。