CN106741694A - 一种波浪能发电海洋平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种波浪能发电海洋平台，属于海洋工程技术领域。本波浪能发电海洋平台，包括平台主体、浮箱和若干立柱，每根立柱的上下两端均具有向两侧凸出的安装平台，两安装平台之间设有两组发电机构，发电机构包括发电机、浮体、至少一个链轮一和至少两个链轮二，发电机固定在位于立柱上端的安装平台上并且在输入轴的端部固连有链轮三，链轮一转动设置在位于立柱上端的安装平台上，链轮二转动设在位于立柱下端的安装平台上，发链轮一、链轮二和链轮三之间通过链条传动连接，浮体有两个并且和两组发电机构一一对应，所述浮体设置在两个安装平台之间且与链条固定。本波浪能发电海洋平台采用波浪能发电，能耗低，且不产生污染。

Description

一种波浪能发电海洋平台

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种波浪能发电海洋平台。

背景技术

目前海洋平台上日常的能源消耗主要是通过柴油发电机发电来提供电能，从而来驱动整个海洋平台的工作，同时也满足平台上人员的日常生活，对于一个海洋平台来说，一旦开始工作，其工作周期一般都很漫长，如果仅仅依靠柴油发电机的来满足平台的工作和人员的日常生活，那么长时间的工作周期将产生巨大的能源消耗，同时也将造成环境污染；另外，在海况较差的情况下，平台的运动响应比较强烈，如果风浪作用下平台的垂向运动幅度过大，会让平台上的作业人员产生不舒适的感觉，且不利于安全作业；在极端海况条件下，平台的自我生存能力会显著降低，若风浪过大，将会使平台倾覆，造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种波浪能发电海洋平台，本发明所要解决的技术问题是：如何降低海洋平台发电所需的能耗、减少对环境的污染。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种波浪能发电海洋平台，包括平台主体、浮箱和若干竖直设置的立柱，所述立柱的两端分别连接平台主体和浮箱，每根所述立柱的上下两端均具有向两侧凸出的安装平台，两安装平台之间设有发电机构，所述发电机构包括发电机、浮体、至少一个链轮一和至少两个链轮二，所述发电机固定在位于立柱上端的安装平台上并且在输入轴的端部固连有链轮三，所述链轮一转动设置在位于立柱上端的安装平台上，所述链轮二转动设置在位于立柱下端的安装平台上，所述发链轮一、链轮二和链轮三之间通过链条传动连接，所述浮体设置在两个安装平台之间且与链条固定。

作为优选，两安装平台之间设有两组发电机构，两组发电机构分别位于立柱的两侧，所述浮体有两个并且和两组发电机构一一对应。

本海洋平台用于海洋上作业使用，通过锚链固定，通过立管输送油气，使用时，位于立柱上端的安装平台处于海平面以上，位于立柱下端的安装平台处于海平面以下，链条将链轮一、链轮二和链轮三和浮体连成一个整体，链条应绷紧。

当波浪作用时，浮体将在浮力作用下跟随波浪作用做上下起伏运动，从而拉动链条的运动，链条的运动带动连接在发电机上的链轮三转动，链轮三转动带动发电机的输入轴转动，使得发电机工作产生电能，从而实现波浪能向电能的转变。

所产生的电能可以通过外输电路输送给海洋平台的上部结构使用，波浪能是一种清洁能源，取之不尽，用之不竭，相比化石能源的消耗，成本更低，且不产生污染，且发电量大。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述安装平台与立柱之间还设有加强筋。安装平台下设置加强筋，形成一个三角支撑，来加固安装平台，防止应载荷过大发生安装平台脱落，增强其结构稳定性，延长使用寿命。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述浮体呈弧形，所述浮体上设置有若干个通孔。

浮体采用上述设计，海浪和洋流可以通过通孔流过浮体，从而减小海浪和洋流对浮体产生的冲击，使得链条相对平稳，进而是使得位于立柱上的发电机构工作平稳；

另外浮体采用上述设计还能能起到保护立柱免受船舶和浮冰撞击的作用，又能起到消浪，减缓水流流速的作用，减小海浪和洋流对立柱的直接冲刷，使得波浪和洋流对立柱的直接作用减小，从而减小平台主体的运动幅度，平台主体运动幅度减小，平台主体对于锚链和立管的作用就减小，所以能够延长立管和锚链的使用寿命，两个浮体把立柱环抱起来，可以进一步起到保护立柱的作用。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述立柱的底部具有安装腔，安装腔内设有永磁发电机和水轮机，所述永磁发电机的转轴与水轮机连接，所述立柱上还设有与安装腔连通的通水孔。

安装在立柱底部的水轮机和永磁发电机连接，当立柱在波浪作用下垂向运动时，水流和水轮机产生相对运动，水轮机转动带动永磁发电机发电，所产生的电能也可供平台作业使用。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述立柱上还设有封闭的储水腔，所述储水腔位于安装腔的上方，所述立柱上开设有与储水腔连通的进水口，所述储水腔和安装腔之间还设有能够控制储水腔与安装腔连通或断开的电磁阀。

在立柱上设置一封闭储水腔，海水通过进水口进入储水腔，当水位达到一定高度时，控制电磁阀打开将水向下泄放，推动水轮机转动，由此达到发电的目的，增大了发电量。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述立柱的顶端还设有自供能磁流变阻尼器。

在波浪作用下，平台会产生垂向运动，波浪作用较大时，平台的垂荡幅度也会比较大，此时平台上的作业人员将会有不舒适的感觉，通过立柱顶端安装的大型的自供能磁流变阻尼器系统，可以通过传感器，感知平台垂向运动大小，再通过一套完整的控制系统调节输入阻尼器的电流，改变阻尼器的阻尼大小，从而来减小平台上部结构的垂向运动幅度，且阻尼器结合一套振动能量捕获装置，不需要外部供能。

在上述的波浪能发电海洋平台中，所述海洋平台还包括控制器、用于检测平台主体倾斜程度的传感器和自动转换开关，所述传感器连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接自动转换开关，所述自动转换开关与所述永磁发电机连接。

遇极端海况时，平台在波浪、风和海流的作用下可能发生倾覆，此时，通过外部传感器感知平台倾斜程度，当倾斜程度超过一定值时，反馈给控制器，控制器控制自动转换开关运行，把永磁发电机从发电状态转变为电动机，带动水轮机的转动，此时的水轮机相当于一个螺旋桨，为吃水较深一侧的立柱提供升力，避免平台倾覆。

与现有技术相比，本波浪能发电海洋平台具有以下优点：

1、波浪能是一种清洁能源，取之不尽，用之不竭，相比化石能源的消耗，成本更低，且不产生污染，立柱两侧和立柱底部的发电机同时发电，充分利用立柱空间，且发电量大。

2、浮体做成弧形通孔形式，既能起到保护立柱免受船舶和浮冰撞击的作用，又能起到消浪，减缓水流流速的作用，使得波浪和洋流对立柱的直接作用减小，从而减小平台的运动幅度，平台运动幅度减小，平台对于锚链和立管的作用就减小，所以能够延长立管和锚链的使用寿命。

3、安装大型自供能磁流变阻尼器，起到减振作用，使得在风浪较大时作业人员能够正常作业。

4、在极端海况条件下，平台人员撤离的情况下，安装于立管底部的水轮机能自动转变为螺旋桨，为吃水较深一侧的立柱提供升力，避免平台倾覆。

附图说明

图1是本波浪能发电海洋平台的结构示意图。

图2是立柱的主视图。

图3是立柱的俯视图。

图4是自供能磁流变阻尼器的工作流程图。

图5是永磁发电机的控制流程图。

图中，1、平台主体；2、浮箱；3、立柱；3a、安装腔；3b、通水孔；3c、储水腔；3d、进水口；4、安装平台；5、发电机；5a、链轮三；6、浮体；7、链轮一；8、链轮二；9、链条；10、加强筋；11、永磁发电机；12、水轮机；13、自供能磁流变阻尼器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本波浪能发电海洋平台，包括平台主体1、浮箱2和若干竖直设置的立柱3，立柱3的两端分别连接平台主体1和浮箱2，平台主体1用于海洋上作业使用，通过锚链固定，通过立管从海底输送油气。

如图2和3所示，立柱3的上下两端均具有向两侧凸出的安装平台4，安装平台4与立柱3之间还设有加强筋10，形成一个三角支撑，来加固安装平台4，防止应载荷过大发生安装平台4脱落，增强其结构稳定性，延长使用寿命。

两安装平台4之间设有发电机构，所述发电机构包括发电机5、浮体6、至少一个链轮一7和至少两个链轮二8，所述发电机5固定在位于立柱3上端的安装平台4上并且在输入轴的端部固连有链轮三5a，所述链轮一7转动设置在位于立柱3上端的安装平台4上，所述链轮二8转动设置在位于立柱3下端的安装平台4上，所述发链轮一7、链轮二8和链轮三5a之间通过链条9传动连接，浮体6设置在两个安装平台4之间且与链条9固定。

当波浪作用时，浮体6将在浮力作用下跟随波浪作用做上下起伏运动，从而拉动链条9的运动，链条9的运动带动连接在发电机5输入轴上的链轮三5a的转动，链轮三5a转动带动发电机5的输入轴转动，最终使得发电机5工作产生电能，从而实现波浪能向电能的转变。

作为优选，两安装平台4之间设有两组发电机构，两组发电机构分别位于立柱3的两侧，所述浮体6有两个并且和两组发电机构一一对应。

具体地说，浮体6呈弧形，所述浮体6上设置有若干个通孔6a，浮体6采用上述设计，海浪和洋流可以通过通孔6a流过浮体6，从而减小海浪和洋流对浮体6产生的冲击，使得链条9相对平稳，进而是使得位于立柱3上的发电机构工作平稳；

另外浮体6采用上述设计还能能起到保护立柱3免受船舶和浮冰撞击的作用，又能起到消浪，减缓水流流速的作用，减小海浪和洋流对立柱3的直接冲刷，使得波浪和洋流对立柱3的直接作用减小，从而减小平台主体1的运动幅度，平台主体1运动幅度减小，平台主体1对于锚链和立管的作用就减小，所以能够延长立管和锚链的使用寿命，两个浮体6把立柱3环抱起来，可以进一步起到保护立柱3的作用。

如图2所示，立柱3的底部具有安装腔3a，安装腔3a内设有永磁发电机11和水轮机12，永磁发电机11的转轴与水轮机12连接，立柱3上还设有与安装腔3a连通的通水孔3b，当立柱3在波浪作用下垂向运动时，水流和水轮机12产生相对运动，水轮机12转动带动永磁发电机11发电，所产生的电能也可供平台作业使用。

如图2所示，立柱3上还设有封闭的储水腔3c，储水腔3c位于安装腔3a的上方，立柱3上开设有与储水腔3c连通的进水口3d，储水腔3c和安装腔3a之间还设有能够控制储水腔3c与安装腔3a连通或断开的电磁阀，海水通过进水口3d进入储水腔3c，当水位达到一定高度时，控制电磁阀打开将水向下泄放，推动水轮机12转动，由此达到发电的目的，增大了发电量。

如图1和4所示，立柱3的顶端还设有自供能磁流变阻尼器13，在波浪作用下，平台会产生垂向运动，波浪作用较大时，平台的垂荡幅度也会比较大，此时平台上的作业人员将会有不舒适的感觉，通过立柱3顶端安装的大型的自供能磁流变阻尼器13系统，可以通过传感器，感知平台垂向运动大小，再通过一套完整的控制系统调节输入阻尼器的电流，改变阻尼器的阻尼大小，从而来减小平台上部结构的垂向运动幅度，且阻尼器结合一套振动能量捕获装置，不需要外部供能。

如图5所示，海洋平台还包括控制器、用于检测平台主体1倾斜程度的传感器和自动转换开关，传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端连接自动转换开关，自动转换开关与所述永磁发电机11连接。遇极端海况时，平台在波浪、风和海流的作用下可能发生倾覆，此时，通过外部传感器感知平台倾斜程度，当倾斜程度超过一定值时，反馈给控制器，控制器控制自动转换开关运行，把永磁发电机11从发电状态转变为电动机，带动水轮机12的转动，此时的水轮机12相当于一个螺旋桨，为吃水较深一侧的立柱3提供升力，避免平台倾覆。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种波浪能发电海洋平台，包括平台主体(1)、浮箱(2)和若干竖直设置的立柱(3)，所述立柱(3)的两端分别连接平台主体(1)和浮箱(2)，其特征在于，每根所述立柱(3)的上下两端均具有向两侧凸出的安装平台(4)，两安装平台(4)之间设有发电机构，所述发电机构包括发电机(5)、浮体(6)、至少一个链轮一(7)和至少两个链轮二(8)，所述发电机(5)固定在位于立柱(3)上端的安装平台(4)上并且在输入轴的端部固连有链轮三(5a)，所述链轮一(7)转动设置在位于立柱(3)上端的安装平台(4)上，所述链轮二(8)转动设置在位于立柱(3)下端的安装平台(4)上，所述发链轮一(7)、链轮二(8)和链轮三(5a)之间通过链条(9)传动连接，所述浮体(6)设置在两个安装平台(4)之间且与链条(9)固定。

2.根据权利要求1所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述发电机构有两组，两组所述发电机构分别位于立柱(3)的两侧，所述浮体(6)有两个并且和两组发电机构一一对应。

3.根据权利要求2所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述安装平台(4)与立柱(3)之间还设有加强筋(10)。

4.根据权利要求3所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述浮体(6)呈弧形，所述浮体(6)上设置有若干个通孔6a。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述立柱(3)的底部具有安装腔(3a)，安装腔(3a)内设有永磁发电机(11)和水轮机(12)，所述永磁发电机(11)的转轴与水轮机(12)连接，所述立柱(3)上还设有与安装腔(3a)连通的通水孔(3b)。

6.根据权利要求5所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述立柱(3)上还设有封闭的储水腔(3c)，所述储水腔(3c)位于安装腔(3a)的上方，所述立柱(3)上开设有与储水腔(3c)连通的进水口(3d)，所述储水腔(3c)和安装腔(3a)之间还设有能够控制储水腔(3c)与安装腔(3a)连通或断开的电磁阀。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述立柱(3)的顶端还设有自供能磁流变阻尼器(13)。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的波浪能发电海洋平台，其特征在于，所述海洋平台还包括控制器、用于检测平台主体(1)倾斜程度的传感器和自动转换开关，所述传感器连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接自动转换开关，所述自动转换开关与所述永磁发电机(11)连接。