CN106762379A - 一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，包括通过水平的墙体a和墙体b、竖直的墙体c和墙体d相连接组成的水流通道，水流通道内设置有竖直的叶轮主轴，叶轮主轴上套接叶轮，叶轮主轴一端与墙体a相连接，叶轮主轴另一端穿过墙体b且通过联轴器连接发动机主轴。本发明通过将发电机主轴等布置在水流通道的外部，无需考虑发电机的密封和防潮；采用了Z型的水流通道，流道平顺，流动过程损失较小，进水流道无需设计为扩散流道，显著减少电站的土石开挖量，运行维修方便；采用悬链型叶片，其加工和设计成本低，在正反工况下旋转方向一致，克服了现有的潮汐电站投资成本较大、机组结构复杂的问题，有很好的使用价值。

Description

一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置
技术领域
本发明属于潮汐发电设备技术领域，具体涉及一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置。
背景技术
随着我国在供给侧改革的持续推进，潮汐能这种清洁高效的能源越来越受到重视。根据以往经验在潮汐能发电中最为经济有效的发电方式是一库双向发电方式，即使用单一水库在涨潮和落潮时候都能发电，最大限度的利用水能资源。而要使潮汐电站具备双向发电的能力则必须满足其转轮和流道是经过特别设计的。对于投资较大的潮汐电站，一般选用灯泡贯流式水轮机作为其主力机型，在传统灯泡贯流式水轮机的基础上对其转轮叶片进行特殊设计，将叶片设计为S型叶片并在尾水管中通过设置后置导叶的方法使得机组在正反向工况都能获得较理想的效率。但是灯泡贯流式机组也有其不足之处，其灯泡体完全浸没在水中，这就对灯泡体内部的发电机防潮措施提出了较高的要求，由于发电机主轴是卧式布置的，则其主轴所使用轴承也需要较高的设计和制造成本，这些对于投资较小的潮汐电站而言都是难以承受的。
因此为了能在将来大规模开发中小型的潮汐电站，设计新型双向潮汐水轮机显得尤为重要，新设计的机组不仅应该像双向灯泡贯流式机组一样要能满足双向发电的要求，而且机组结构也应该尽可能简单以减少投资成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，解决了现有的潮汐电站投资成本较大、机组结构复杂的问题。
本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置所采用的技术方案是，包括通过水平的墙体a和墙体b、竖直的墙体c和墙体d相连接组成的水流通道，水流通道内设置有竖直的叶轮主轴，叶轮主轴上套接叶轮，叶轮主轴一端与墙体a相连接，叶轮主轴另一端穿过墙体b且通过联轴器连接发动机主轴,水流通道的横截面呈“Z”状，且包括相互平行的进水流道和出水流道，进水流道和出水流道之间设置有轮转室，轮转室的横截面呈圆形。
本发明的特征还在于，
叶轮包括环状的轮盘，沿轮盘的周向均匀分布有若干叶片。
墙体a、墙体b、墙体c和墙体d均通过混凝土浇筑而成。
进水流道和出水流道的宽度与轮转室的半径尺寸相同。
叶片的个数为3-9个。
叶片外形呈圆弧状，且其开口端呈悬链线状。
叶片的厚度尺寸为轮盘直径的1-3％。
本发明的有益效果是：本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置通过将发电机主轴和叶轮主轴布置在水流通道的外部，无需考虑发电机的密封和防潮；采用了Z型的水流通道，流道平顺，流动过程损失较小；Z型水流通道的进水流道宽度为轮盘半径，进水流道无需设计为扩散流道，显著减少电站的土石开挖量，运行维修方便；采用悬链型叶片，其加工和设计成本低，在正反工况下旋转方向一致，无需针对双向工况进行特殊设计，结构简单，克服了现有的潮汐电站投资成本较大、机组结构复杂的问题，有很好的使用价值。
附图说明
图1是本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置的结构示意图；
图2是本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置的剖视图；
图3是本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置中叶轮的结构示意图。
图中，1.墙体a，2.墙体b，3.墙体c，4.墙体d，5.叶轮主轴，6.叶轮，7.联轴器，8.发动机主轴，9.进水流道，10.出水流道，11.轮转室，12.轮盘，13.叶片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，如图1和图2所示，包括通过水平的墙体a1和墙体b2、竖直的墙体c3和墙体d4相连接组成的水流通道，水流通道内设置有竖直的叶轮主轴5，叶轮主轴5上套接叶轮6，叶轮主轴5一端与墙体a1相连接，叶轮主轴5另一端穿过墙体b2且通过联轴器7连接发动机主轴8；叶轮6与墙体a1之间留有一定的间隙保证叶轮转动不受干涉，叶轮主轴5与墙体b2混凝土应设置密封，防止水流从墙体b2上泄漏，发电机主轴8为立轴布置，发电机主轴8和发电机都布置在水流通道外，不存在发电机系统防水问题，立轴布置的发电机装置使用普通轴承系统进行固定。
水流通道的横截面呈“Z”状，且包括相互平行的进水流道9和出水流道10，进水流道9和出水流道10之间设置有轮转室11，轮转室11的横截面呈圆形。
如图3所示，叶轮6包括环状的轮盘12，沿轮盘12的周向均匀分布有若干叶片13，叶片13的个数为3-9个，叶片13外形呈圆弧状，且其开口端呈悬链线状，其加工和设计成本低，机组可在正反工况下运行，悬链型叶片是通过两条偏置距离相等的悬链线旋转而成，等高悬链线的标准方程为其中a为悬链线系数，对于不同参数的潮汐电站可通过修改悬链线系数a来设计适应该电站的叶片翼型，叶片13的厚度尺寸为轮盘12直径的1-3％。
墙体a1、墙体b2、墙体c3和墙体d4均通过混凝土浇筑而成。
进水流道9和出水流道10的宽度与轮转室11的半径尺寸相同，进出口流道无需设计为扩散流道，显著减少电站的土石开挖量，运行维修方便。
本发明的工作过程：正向工况时，当海洋中的水流从进水流道9流入，水流通道的横截面呈“Z”状，水流与轮转室11里的叶轮6接触并推动叶片13顺时针运动，进行能量交换后，水流从出水流道10流出，叶片13带动叶轮主轴5、发电机主轴8运动，完成发电动作；反向工况时，当水流从出水流道10流入，然后与轮转室11里的叶轮6接触并推动叶片13顺时针运动，进行能量交换后，水流从进水流道9流出，叶片13带动叶轮主轴5、发电机主轴8运动，完成发电动作。
本发明通过将发电机主轴8和叶轮主轴5布置在水流通道的外部，无需考虑发电机的密封和防潮；采用了Z型的水流通道，流道平顺，流动过程损失较小；Z型水流通道的进水流道宽度为轮盘12半径，进水流道无需设计为扩散流道，显著减少电站的土石开挖量，运行维修方便；采用悬链型叶片13，其加工和设计成本低，在正反工况下旋转方向一致，无需针对双向工况进行特殊设计，结构简单，克服了现有的潮汐电站投资成本较大、机组结构复杂的问题，有很好的使用价值。

Claims (7)

1.一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，包括通过水平的墙体a(1)和墙体b(2)、竖直的墙体c(3)和墙体d(4)相连接组成的水流通道，水流通道内设置有竖直的叶轮主轴(5)，叶轮主轴(5)上套接叶轮(6)，所述的叶轮主轴(5)一端与墙体a(1)相连接，叶轮主轴(5)另一端穿过墙体b(2)且通过联轴器(7)连接发动机主轴(8)；所述的水流通道的横截面呈“Z”状，且包括相互平行的进水流道(9)和出水流道(10)，进水流道(9)和出水流道(10)之间设置有轮转室(11)，轮转室(11)的横截面呈圆形。
2.根据权利要求1所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述的叶轮(6)包括环状的轮盘(12)，沿轮盘(12)的周向均匀分布有若干叶片(13)。
3.根据权利要求1所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述墙体a(1)、墙体b(2)、墙体c(3)和墙体d(4)均通过混凝土浇筑而成。
4.根据权利要求1所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述的进水流道(9)和出水流道(10)的宽度与轮转室(11)的半径尺寸相同。
5.根据权利要求2所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述的叶片(13)的个数为3-9个。
6.根据权利要求2所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述的叶片(13)外形呈圆弧状，且其开口端呈悬链线状。
7.根据权利要求2所述的一种带有悬链型叶片的潮汐发电装置，其特征在于，所述的叶片(13)的厚度尺寸为轮盘(12)直径的1-3％。
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