CN106640504B - 浪向自适应浮力摆式波能发电装置 - Google Patents

浪向自适应浮力摆式波能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种浪向自适应浮力摆式波能发电装置，属于新能源技术领域。垂直的导桩固结于海底，导桩与支座通过轴承铰接，导桩作为活塞式液压发电机和控制系统的支撑结构；浮力摆摆板底部通过轴承铰接于支座上的转轴，浮力摆摆板绕转轴做摇摆运动；支座与轻质流线型壳体通过十字形横梁连接；发电系统为液压发电系统，传动杆上端与浮力摆摆板连接，下端与活塞连接；当传动杆随浮力摆摆板左右摆动时，传动杆驱动液压缸内的活塞，进而驱动液压缸内的液压油，液压油通过液压油管传递至液压发电机，驱动液压发电机进行发电；发电系统设有波况检测系统，可根据具体波况实时调整发电系统的发电阻尼的大小，以实现装置的获能效率最大化。

Description

浪向自适应浮力摆式波能发电装置
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域，具体涉及一种浪向自适应浮力摆式波能发电装置。
背景技术
当今世界，随着石化能源日渐枯竭，环境污染的日益加剧，清洁能源的开发和利用受到了越来越多的关注。波浪能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。目前，英国、美国、挪威、日本等沿海国家都极其重视海洋波浪能利用，根据当地的实际情况、基于不同设计构思，研发出了大量形式各异的波浪能利用装置。
在众多的波浪能利用技术中，浮力摆式波能发电装置的频率响应范围宽、俘获效率较高、抗浪能力较强、可扩展性好，具有很好的开发前景。而目前已有的浮力摆式波能发电装置，都是面向单一来浪方向设计的，不能对不同方向的来浪进行有效吸收，因此传统的浮力摆式波浪能发电装置仅适用于近岸海域。我国海岸线虽长，但在近岸海域波浪能并不丰富，另外考虑到海港和航线密布，在近岸海域大范围布置浮力摆式波浪能发电装置并不现实。因此，针对我国海域的以上诸多现实状况，本发明旨在设计一个可以根据波浪的入射方向自动调整角度的离岸浮力摆式波浪能发电装置。在该发明中，浮力摆的摆板可以时刻保持迎浪状态(即具有浪向自适应的特点)，特别适用于浪向多变的离岸海域，从而可以最大效率地利用当地的波浪能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种浪向自适应的波能发电装置，而且让底部铰接的浮力摆式波能发电装置在离岸水域的应用成为可能。
本发明的技术方案：
浪向自适应浮力摆式波能发电装置包括导桩、浮力摆摆板、发电系统和控制系统；
垂直的导桩固结于海底，导桩与支座通过轴承铰接，导桩作为活塞式液压发电机和控制系统的支撑结构；浮力摆摆板底部通过轴承铰接于支座上的转轴，浮力摆摆板绕转轴做摇摆运动；支座与轻质流线型壳体通过十字形横梁连接；
发电系统为液压发电系统，包括液压缸支座、液压油缸、传动杆、活塞、液压油、液压缸底座和液压发电机；传动杆上端与液压缸支座铰接，下端与活塞固定连接；液压油缸的油路系统与液压发电机的油路系统通过液压油管相连，液压油缸、液压油管和液压发电机三者构成一个液压回路；当传动杆随浮力摆摆板左右转动时，传动杆驱动液压油缸内的活塞，进而驱动液压油缸内的液压油，液压油通过液压油管传递至液压发电机，驱动液压发电机进行发电；液压发电机通过电缆与用电设备相连接；
发电系统上设有波况监测系统，波况监测系统实时监测入射波浪的周期和波高，并将这些参数传输给控制系统，控制系统根据具体的波况参数确定液压系统的发电阻尼。
所述的传动杆与所述的活塞采用焊接的方式连接，所述的支座、所述的十字横梁与所述的轻质流线型壳体间均采用焊接方式连接。
所述的活塞与液压油缸之间用密封圈密封。
采用万向接头铰接的液压缸支座连接浮力摆摆板与传动杆，以减少浮力摆摆板其它方向的位移对传动轴造成的影响。
本发明的有益效果：采用十字横梁连接支座和流线型轻质壳体，以实时调整浮力摆摆板面向方向，使其始终保持迎向入射波浪的姿态，克服了波浪入射方向不稳定对装置俘获效率造成的不利影响，进而使底部铰接的浮力摆式波能发电装置从近岸走向离岸成为可能；采用万向接头连接浮力摆板和传动杆，以减小浮力摆板其它方向的位移对传动轴造成的影响；发电系统设有波况监测系统，可根据具体波况情况，实时调整发电系统的发电阻尼大小，以实现装置俘获效率最大化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为1-1剖面的俯视图。
图3为浮力摆板的示意图。
图中：1浮力摆摆板；2支座；3轴承；4转轴；5液压缸支座；6液压油缸；
7传动杆；8活塞；9液压油；10液压缸底座；11液压油管；
12液压发电机；13电缆；14控制系统；15导桩；16海底；
17轻质流线型壳体；18十字形横梁。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
垂直的导桩15固结于海底，导桩15与支座2通过轴承3铰接，导桩15作为活塞式液压发电机12和控制系统的支撑结构；浮力摆摆板1底部通过轴承3铰接于支座2上的转轴4，浮力摆摆板1绕转轴4做摇摆运动；支座2与轻质流线型壳体17通过十字形横梁18连接；导桩15上部可以作为液压发电机12和控制系统14的支撑结构；
发电系统为液压发电系统，包括液压缸支座5(万向接头铰接)、液压油缸6、传动杆7、活塞8、液压油9、液压缸底座10和液压发电机12；传动杆7上端与液压缸支座5铰接，下端与活塞8固定连接；液压油缸6的油路系统与液压发电机12的油路系统通过液压油管11相连，液压油缸6、液压油管11和液压发电机12三者构成一个液压回路；当传动杆7随浮力摆摆板1左右转动时，传动杆7驱动液压油缸6内的活塞8，进而驱动液压油缸6内的液压油9，液压油9通过液压油管11传递至液压发电机12，驱动液压发电机12进行发电；液压发电机12通过电缆13与用电设备相连接；
发电系统上设有波况监测系统，波况监测系统实时监测入射波浪的周期和波高，并将这些参数传输给控制系统14，控制系统14根据具体的波况参数确定液压系统的发电阻尼。
传动杆7与活塞8采用焊接方式连接；
活塞8与液压缸6之间采用密封圈19密封。
实例的具体参数：
浮力摆摆板的宽度为4.0米，宽0.8米，高5.25米，通过合理的设计，使得吃水4.15米。该装置适宜的入射波浪周期为5.0秒左右，即装置的固有周期稍大于日常海况的波浪周期，以避免装置在日常工况下接近固有周期运行，从而导致装置摆动幅度过大，粘性损失增加。
发电系统设有波况监测系统，可以根据具体波况实时调整发电系统的发电阻尼大小，以实现装置的获能效率最大化。
新型浮力摆式波能转换装置阵列布置时，采取三个一组，布置在等边三角形的三个顶点上，以实现装置获能效率的最大化。
导桩与支座间的轴承系统应该采用防水防泥沙设置，以防止轴承系统锈蚀或者进入泥沙。
按照本装置的设计方案，采用液压系统直接获取浮力摆摆板的动能进而转化为电能。本装置在浮力摆摆板的支座和导桩之间加装了一个轴承系统，并用十字形支架将支座和轻质流线型壳体相连接。当浮力摆摆板不处于迎浪姿态时，轻质流线型壳体即会带动支座发生转动，从而使浮力摆板实时迎向来波方向，确保装置的获能效率最大化。

Claims (5)

1.一种浪向自适应浮力摆式波能发电装置，其特征在于，该浪向自适应浮力摆式波能发电装置包括导桩、浮力摆摆板、发电系统和控制系统；
垂直的导桩固结于海底，导桩与支座通过轴承铰接，导桩作为活塞式液压发电机和控制系统的支撑结构；浮力摆摆板底部通过轴承铰接于支座上的转轴，浮力摆摆板绕转轴做摇摆运动；支座与轻质流线型壳体通过十字形横梁连接；
发电系统为液压发电系统，包括液压缸支座、液压油缸、传动杆、活塞、液压油、液压缸底座和液压发电机；传动杆上端与液压缸支座铰接，下端与活塞固定连接；液压油缸的油路系统与液压发电机的油路系统通过液压油管相连，液压油缸、液压油管和液压发电机三者构成一个液压回路；当传动杆随浮力摆摆板左右转动时，传动杆驱动液压油缸内的活塞，进而驱动液压油缸内的液压油，液压油通过液压油管传递至液压发电机，驱动液压发电机进行发电；液压发电机通过电缆与用电设备相连接；
发电系统上设有波况监测系统，波况监测系统实时监测入射波浪的周期和波高，并将这些参数传输给控制系统，控制系统根据具体的波况参数确定液压系统的发电阻尼。
2.根据权利要求1所述的浪向自适应浮力摆式波能发电装置，其特征在于，所述的传动杆与所述的活塞采用焊接的方式连接，所述的支座、所述的十字横梁与所述的轻质流线型壳体间均采用焊接方式连接。
3.根据权利要求1或2所述的浪向自适应浮力摆式波能发电装置，其特征在于，所述的活塞与液压油缸之间用密封圈密封。
4.根据权利要求1或2所述的浪向自适应浮力摆式波能发电装置，其特征在于，采用万向接头铰接的液压缸支座连接浮力摆摆板与传动杆，以减少浮力摆摆板其它方向的位移对传动轴造成的影响。
5.根据权利要求3所述的浪向自适应浮力摆式波能发电装置，其特征在于，采用万向接头铰接的液压缸支座连接浮力摆摆板与传动杆，以减少浮力摆摆板其它方向的位移对传动轴造成的影响。
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