CN107013404A - 波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法 - Google Patents

波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法，该姿态调整装置包括设置有插销孔的支承柱；支承柱上套设有上法兰、中法兰；上法兰、中法兰分别安装有第一插销油缸、第二插销油缸；中法兰上设置有棱柱；上法兰、中法兰和棱柱可沿支承柱上下滑动，下法兰可沿棱柱上下滑动；上法兰与中法兰之间、中法兰与下法兰之间分别设置有升降粗调油缸、升降细调油缸；该装置还包括转向装置和液压系统；转向装置包括液压马达和回转支承。该波浪能发电系统包括波浪能发电装置和前述波浪能发电系统的姿态调整装置。该姿态调整方法采用升降粗调油缸和升降细调油缸配合对波浪能发电装置进行升降；采用液压马达驱动回转支承以带动波浪能发电装置旋转。

Description

波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法
技术领域
本发明涉及一种波浪能发电系统，特别是指一种波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法。
背景技术
海洋波浪蕴藏着巨大的能量，全球有经济价值的波浪能开采量估计为1～10亿千瓦，中国波浪能的理论储量为7000万千瓦左右。波浪能发电系统可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。
为保证海平面、浪高、浪向发生变化时，能够获得较高的发电效率，波浪能发电系统设置有姿态调整装置。现有的波浪能发电系统的姿态调整装置，多采用单级液压油缸，通过控制液压泵的转速和转向控制液压油缸的上升和下降速度；或者采用齿轮齿条相配合的升降系统，通过电机驱动齿轮带动齿条上升和下降实现波浪能发电系统的升降。
以上两种系统存在的问题主要是升降行程较小，加大升降行程带来高的制造成本和大的能量消耗；当波浪能发电系统下降时需要动力源提供反力控制下降速度，效率低；同时，仅能实现波浪能发电装置的升降，当浪向发生改变时，无法调整波浪能发电装置的朝向，导致波浪能发电装置难以维持在最佳的发电位置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现波浪能发电装置大范围升降与转向功能的波浪能发电系统及其姿态调整装置与方法。
为实现上述目的，本发明所设计的用于调整波浪能发电系统中波浪能发电装置的位置，波浪能发电系统的姿态调整装置，包括底部固定于海底的支承柱，所述支承柱上设置有k列插销孔，k＝1～4，每列插销孔的数量为至少3个；同一列相邻插销孔沿轴向的孔中心距为d；当设置多列插销孔时，各列环绕支承柱等分圆周布置，且每列开孔位置沿轴向一一对应；所述支承柱从上往下依次套设有上法兰、中法兰；所述上法兰上固定安装有k个第一插销油缸，每个第一插销油缸正对一列插销孔安装；所述中法兰上固定安装有k个第二插销油缸，每个第二插销油缸正对一列插销孔安装；所述第一插销油缸前端的第一插销、第二插销油缸前端的第二插销可在液压作用下分别插入对应的插销孔内；当第一插销或第二插销在液压作用下伸入插销孔内时，可将对应的上法兰或中法兰锁定到支承柱上；当第一插销油缸或第二插销油缸复位时，对应的第一插销或第二插销从插销孔中拔出；
所述中法兰的内侧向下设置有棱柱，所述棱柱通过其中部设置的圆孔套设在支承柱的外侧；所述下法兰通过其中部设置的与棱柱外形相同的多边形孔套设在棱柱的外侧；所述上法兰、中法兰和棱柱可沿支承柱上下滑动，所述下法兰可沿棱柱上下滑动；所述上法兰与中法兰之间设置有至少两个升降粗调油缸，各升降粗调油缸的两个安装端分别与上法兰的下部、中法兰的上部相连；所述中法兰与下法兰之间设置有至少两个升降细调油缸，各所述升降细调油缸的两个安装端分别与中法兰的下部、下法兰的上部相连；所述升降粗调油缸的行程为d；当升降粗调油缸完全伸长时，所述第一插销、第二插销的中心距离为jd，j为≥2的整数；当升降粗调油缸完全缩短时，所述第一插销、第二插销的中心距离为(j-1)d。
该姿态调整装置还包括转向装置和液压系统；所述转向装置包括液压马达和回转支承，所述回转支承的上部固定在所述下法兰的下部，所述回转支承的下部固定在波浪能发电装置的上端并可在液压马达驱动下相对于回转支承的上部旋转；所述液压系统用于驱动升降粗调油缸、升降细调油缸、液压马达和插销油缸。
工作原理：升降粗调油缸用于波浪能发电装置大范围、阶梯式升降；升降细调油缸用于无级细调波浪能发电装置在两插销孔间的升降；转向装置用于驱动波浪能发电装置旋转；液压马达用于带动回转支承旋转。
优选地，所述升降细调油缸的行程为d，目的是使升降细调油缸能够覆盖升降粗调油缸无法调整的范围，实现升降细调油缸在两插销孔间无级升降。
优选地，所述液压系统包括油泵支路、升降粗调支路、升降细调支路、插销支路、马达支路、油箱和高压油总管，所述油泵支路通过油泵为各支路提供高压油，所述高压油总管的输入端与油泵支路的输出端相连通；所述升降粗调支路、升降细调支路、插销支路和马达支路的输入油管并联在高压油总管上；所述升降粗调支路、升降细调支路、插销支路和马达支路分别一一对应地用于驱动升降粗调油缸、升降细调油缸、插销油缸和液压马达。
优选地，所述液压系统还设置有蓄能支路，所述蓄能支路包括蓄能器、蓄能器进油管和蓄能器出油管，所述蓄能器进油管与升降粗调支路、升降细调支路相连，所述蓄能器出油管与所述高压油总管相连通；所述蓄能器出油管上设置有第三电磁球阀和第一单向阀，使液压油只能从蓄能器流向高压油总管。当波浪能发电装置下降时升降粗调油缸、升降细调油缸排出的液压油(由重力势能转换得到)进入蓄能器中储存起来。蓄能器回收的高压油可通过高压油总管提供给插销油缸和液压马达，用于插销插拔和波浪能发电装置转向迎浪，提高了能量利用率。蓄能支路通过电磁球阀、溢流阀和单向阀阻止油泵支路高压油进入，使蓄能器内压力保持在设定范围内。
优选地，所述升降粗调支路包括第一三位四通电磁换向阀、二位三通电磁阀、第一电磁节流阀和粗调高压进油管、粗调高压出油管，所述第一三位四通电磁换向阀的A口、B口分别通过油管与所述升降粗调油缸的上部油口、下部油口相连；所述第一三位四通电磁换向阀的P口通过油管与第一电磁节流阀的一端相连，所述第一电磁节流阀的另一端通过粗调高压进油管与高压油总管相连；所述第一三位四通电磁换向阀的T口通过粗调高压出油管连接至二位三通电磁阀的入口，二位三通电磁阀的两个出口分别通过油管与油箱、蓄能器进油管相连。若不蓄能，可取消二位三通电磁阀，粗调高压出油管直接连到油箱即可。
优选地，所述升降细调支路包括第二电磁节流阀、第一电磁球阀、第二电磁球阀、细调高压进油管和细调高压出油管；所述第二电磁节流阀的一端与所述升降细调油缸的下部油口相连，所述第二电磁节流阀的另一端通过三通接头和油管同时与第一电磁球阀、第二电磁球阀的一端相连，所述第一电磁球阀、第二电磁球阀的另一端分别与细调高压进油管、细调高压出油管的一端相连，所述细调高压进油管、细调高压出油管的另一端分别与高压油总管、蓄能器进油管相连。若不蓄能，可将细调高压出油管直接连到油箱。
优选地，所述插销孔的列数k＝2，两列插销孔以支承柱中心线为轴对称地设置在支承柱的两侧。
本发明同时提供了一种波浪能发电系统，包括波浪能发电装置和前述波浪能发电系统的姿态调整装置；所述波浪能发电装置安装在所述支承柱的下部，其上部固定连接在所述回转支承的下部。
本发明还提供了上述波浪能发电系统的姿态调整方法，当需要对波浪能发电装置进行升降时，采用升降粗调油缸和升降细调油缸配合对波浪能发电装置进行升降；升降粗调油缸为步进式动作方式，每次升降一个孔中心距d；升降细调油缸则可以在其行程范围内进行连续微调；当升降细调油缸可以满足升降要求时，通过升降细调油缸升降波浪能发电装置至预定深度(即正常工作的深度范围，或者手动设定的深度值)；当升降细调油缸无法满足升降要求时，通过升降粗调油缸升降波浪能发电装置，必要时通过升降细调油缸进行调整，直至达到预定深度；当需要对波浪能发电装置进行旋转时，采用液压马达驱动回转支承，并带动波浪能发电装置旋转。
优选地，所述升降粗调油缸的工作方式为：上升时，保持第二插销在第n个插销孔内，将第一插销从第m个插销孔内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸伸长，推动上法兰上升一个孔中心距d，将第一插销插入第m+1个插销孔内；将第二插销从第n个插销孔内拔出，控制升降粗调油缸缩短，拉动中法兰上升一个孔中心距，将第二插销插入第n+1个插销孔内，完成一次上升，重复以上动作可上升多个孔中心距d；下降时，保持第一插销在第m个插销孔内，将第二插销从第n个插销孔内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸伸长，使中法兰下降一个孔中心距d，将第二插销插入第n-1个插销孔内；将第一插销从第m个插销孔内拔出，控制升降粗调油缸缩短，拉动上法兰下降一个孔中心距d，将第一插销插入第m-1个插销孔内，完成一次下降，重复以上动作可下降多个孔中心距d。
本发明的有益效果是：1)采用插销式升降方式，减小了升降粗调油缸长度，实现波浪能发电装置低成本的大范围、阶梯式升降；2)采用升降细调油缸，实现两插销孔间小范围无级式升降；3)结合升降粗调油缸和升降细调油缸可实现波浪能发电装置大范围、连续可调升降，将波浪能发电装置维持在合适的海水深度范围内；4)采用液压马达和回转支承实现转向功能，能够根据海浪方向将调整波浪能发电装置调整到合适的角度，提高了发电效率。
附图说明
图1为本发明所设计的波浪能发电系统的结构示意图。
图2为图1中波浪能发电系统的D-D截面的示意图。
图3为图1中的中法兰、下法兰及棱柱的结构示意图。
图4为图1中波浪能发电系统的液压系统结构示意图。
图5为图4中升降粗调支路的放大图。
图6为图4中升降细调支路的放大图。
图7为图4中插销支路的放大图。
图8为图4中马达支路的放大图。
图9为图4中蓄能支路的放大图。
图10为图4中油泵支路的放大图。
其中：支承柱1、插销孔1.1、升降粗调油缸2、升降细调油缸3、升降粗调支路4、粗调高压进油管4.1、粗调高压出油管4.2、第一三位四通电磁换向阀4.3、二位三通电磁阀4.4、第一电磁节流阀4.5、升降细调支路5、细调高压进油管5.1、细调高压出油管5.2、第一电磁球阀5.3a、第二电磁球阀5.3b、第二电磁节流阀5.4、插销支路6、插销高压进油管6.1、第二三位四通电磁换向阀6.2a、第三三位四通电磁换向阀6.2b、第三电磁节流阀6.3、马达支路7、马达高压进油管7.1、第四三位四通电磁换向阀7.2、第四电磁节流阀7.3、油泵支路8、油泵8.1、电机8.2、油箱8.3、过滤器8.4、油泵出油管8.5、第二单向阀8.6、第二溢流阀8.7、蓄能支路9、蓄能器9.1、蓄能器进油管9.2、蓄能器出油管9.3、第一溢流阀9.4、第一单向阀9.5、第三电磁球阀9.6、压力传感器9.7、第一插销油缸10、第一插销10.1、第二插销油缸11、第二插销11.1、高压油总管12、上法兰13、中法兰14、下法兰15、液压马达16、回转支承17、波浪能发电装置18、U型叉19、耳环20、棱柱21
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～3所示，本发明所设计的波浪能发电系统，包括波浪能发电装置18和姿态调整装置。
该姿态调整装置包括底部固定于海底的支承柱1，支承柱1上沿直线设置有一列插销孔1.1，其上开有多个插销孔1.1，各插销孔1.1的孔中心距为d。支承柱1从上往下依次套设有上法兰13、中法兰14；上法兰13上固定安装有一个第一插销油缸10，第一插销油缸10正对插销孔1.1安装；中法兰14上固定安装有一个第二插销油缸11，第二插销油缸11正对另一个插销孔1.1安装；第一插销油缸10前端的第一插销10.1、第二插销油缸11前端的第二插销11.1可在液压作用下同时插入对应的插销孔1.1内。上法兰13、中法兰14和棱柱21可沿支承柱1上下滑动。
上法兰13与中法兰14之间设置有两个升降粗调油缸2，两个升降粗调油缸2相对于支承柱1对称，各升降粗调油缸2的两个安装端分别与上法兰13的下部、中法兰14的上部相连；中法兰14与下法兰15之间设置有四个升降细调油缸3，各升降细调油缸3环绕支承柱1均布，各升降细调油缸3的两个安装端分别与中法兰14的下部、下法兰15的上部相连；升降粗调油缸2、升降细调油缸3的行程均为d；第一插销10.1、第二插销11.1的中心距离为3d。
升降粗调油缸2上下两端分别通过耳环20与上法兰13、中法兰14上焊接的U型叉19固定安装。第一插销油缸10、第二插销油缸11分别通过螺钉固定安装在上法兰13和中法兰14上。升降细调油缸3上下两端分别通过耳环20与中法兰14、下法兰15上焊接的U型叉19固定安装。中法兰14下部焊接内圆外六边形的棱柱21，下法兰15开与棱柱21相配合的异形孔，保持中法兰14和下法兰15没有相对转动，使下法兰15可以沿棱柱21滑动；下法兰15为回转支承17提供旋转支点。
转向装置包括液压马达16和回转支承17，回转支承17的内圈与波浪能发电装置的上法兰13通过螺栓连接，回转支承17的外圈通过螺钉与下法兰15固定安装。回转支承17可在液压马达16驱动下带动波浪能发电装置旋转以调整其角度。
如图4所示，液压系统包括油泵支路8、升降粗调支路4、升降细调支路5、插销支路6、马达支路7、蓄能支路9和高压油总管12，油泵支路8通过油泵8.1为各支路提供高压油，高压油总管12的输入端与油泵支路8的输出端相连通；升降粗调支路4、升降细调支路5、插销支路6和马达支路7的输入油管并联在高压油总管12上；升降粗调支路4、升降细调支路5、插销支路6和马达支路7分别一一对应地用于驱动升降粗调油缸2、升降细调油缸3、插销油缸和液压马达16；蓄能支路9控制波浪能发电装置18稳定下降，并将波浪能发电装置18下降时重力做功转化为蓄能器9.1的压力能储存。以下对液压系统进行具体说明。
如图5所示，升降粗调支路4包括第一三位四通电磁换向阀4.3、两位三通电磁阀、第一电磁节流阀4.5和粗调高压进油管4.1。升降粗调油缸2上的A口通过高压油管与第一三位四通电磁换向阀4.3的B口连接；升降粗调油缸2上的B口通过高压油管与第一三位四通电磁换向阀4.3的A口连接。第一三位四通电磁换向阀4.3的P口与第一电磁节流阀4.5的B口连接，第一电磁节流阀4.5的A口与粗调高压进油管4.1连接；第一三位四通电磁换向阀4.3的T口通过粗调高压出油管4.2连接至两位三通电磁阀的入口。两位三通电磁阀的两个出口分别通过油管与油箱8.3、蓄能器进油管9.2相连。控制第一三位四通电磁换向阀4.3处在左位、中位和右位来实现升降粗调油缸2的伸长、停止和缩短。控制第一电磁节流阀4.5来调整升降粗调油缸2的伸长和收缩的速度。两位三通电磁阀一般处于左位，即与油箱8.3连通；仅当升降粗调油缸2伸长且波浪能发电装置18下降时，两位三通电磁阀才置于右位，即与蓄能器进油管9.2连通，将波浪能发电装置18下降的重力势能储存到蓄能器9.1中。
如图6所示，升降细调支路5包括第二电磁节流阀5.4、第一电磁球阀5.3a、第二电磁球阀5.3b、细调高压进油管5.1和细调高压出油管5.2。升降细调油缸3上的A口通过高压油管与第二电磁节流阀5.4的B口连接；升降细调油缸3的B口与油箱8.3通过低压油管连接，用来平衡升降细调油缸3下部油缸大气压。第二电磁节流阀5.4的A口通过高压油管和三通接头分别与第一电磁球阀5.3a的B口、第二电磁球阀5.3b的B口连接；第一电磁球阀5.3a的A口与细调高压进油管5.1连接，第二电磁球阀5.3b的A口与细调高压出油管5.2连接。控制第二电磁节流阀5.4控制升降细调油缸3的升降速度，控制第一电磁球阀5.3a控制升降细调油缸3的上升，控制第二电磁球阀5.3b控制升降细调油缸3的下降。
如图7所示，插销支路6包括第二三位四通电磁换向阀6.2a、第三三位四通电磁换向阀6.2b、第三电磁节流阀6.3、插销高压进油管6.1。第一插销油缸10的A口、B口分别通过高压油管与第二三位四通电磁换向阀6.2a的A口、B口连接。第二插销油缸11的A口、B口分别通过高压油管与第三三位四通电磁换向阀6.2b的A口、B口连接。第二三位四通电磁换向阀6.2a的T口、第三三位四通电磁换向阀6.2b的T口分别通过油管与油箱8.3连接；第二三位四通电磁换向阀6.2a的P口、第三三位四通电磁换向阀6.2b的P口通过高压油管和三通接头分别与第三电磁节流阀6.3的B口连接；第三电磁节流阀6.3的A口与插销高压进油管6.1连接；通过控制第三三位四通电磁换向阀6.2b处在左位、中位和右位来实现第二插销油缸11的伸长、停止和缩短；通过控制第二三位四通电磁换向阀6.2a处在左位、中位和右位来实现第一插销油缸10的伸长、停止和缩短；通过控制第三电磁节流阀6.3控制第二插销油缸11、第一插销油缸10的伸长和缩短的速度。
如图8所示，马达支路7包括马达高压进油管7.1、第四三位四通电磁换向阀7.2和第四电磁节流阀7.3。液压马达16的A口与第四三位四通电磁换向阀7.2的A口通过高压油管连接，液压马达16的B口与第四三位四通电磁换向阀7.2的B口通过高压油管连接。第四三位四通电磁换向阀7.2的P口与第四电磁节流阀7.3的B口通过高压油管连接；第四三位四通电磁换向阀7.2的T口与油箱8.3通过油管连接；第四电磁节流阀7.3的A口与马达高压进油管7.1连接。液压马达16与回转支承17通过蜗轮蜗杆传动；通过控制第四三位四通电磁换向阀7.2处在左位、中位和右位来实现液压马达16的正转、停止和反转；通过控制第四电磁节流阀7.3控制液压马达16的旋转速度。马达支路7通过第四三位四通电磁换向阀7.2和第四电磁节流阀7.3控制液压马达16的转动方向和角速度，液压马达16通过蜗轮蜗杆驱动回转支承17的内圈转动，从而驱动波浪能发电装置18迎浪转向。
如图9所示，蓄能支路9包括蓄能器9.1、蓄能器进油管9.2、第三电磁球阀9.6、第一单向阀9.5、压力传感器9.7、第一溢流阀9.4和蓄能器出油管9.3。蓄能器9.1与蓄能器进油管9.2、蓄能器出油管9.3、压力传感器9.7和第一溢流阀9.4的A口通过高压油管和六通接头连接；第一溢流阀9.4的B口与油箱8.3通过油管连接。蓄能器出油管9.3与高压油总管12相连通，第三电磁球阀9.6、第一单向阀9.5依次设置在蓄能器出油管9.3上，阻止高压油总管12的高压油进入蓄能支路9。通过控制第三电磁球阀9.6的开、闭实现蓄能支路9对外输出高压油；通过观察压力传感器9.7的示数调整第一溢流阀9.4的压力和检查蓄能支路9的安全性。蓄能支路9将升降粗调油缸2、升降细调油缸3下降时重力做功转化为液压油的压力能，通过细调高压出油管5.2流、二位三通电磁阀4.4经蓄能器进油管9.2进入蓄能器9.1内储存，蓄能器9.1内的高压油通过蓄能器出油管9.3输出，为马达支路7和插销支路6提供工作所需高压油。当蓄能器9.1内油压不足以驱动支路工作时，油泵支路8开始工作为支路供能。蓄能支路9中的第一溢流阀9.4可以保证蓄能器9.1的压力过高时可以将高压油排出，保证波浪能发电装置18可以继续平稳下降。
如图10所示，油泵支路8包括油泵出油管8.5、第二单向阀8.6、油泵8.1(采用齿轮油泵)、过滤器8.4、第二溢流阀8.7、电机8.2和油箱8.3。油泵出油管8.5与第二溢流阀8.7的A口、第二单向阀8.6的B口通过高压油管和三通接头连接；第二溢流阀8.7与油箱8.3通过油管连接。第二单向阀8.6的A口与油泵8.1的出油口通过高压油管连接；油泵8.1进油口与油箱8.3通过油管连接，中间装有过滤器8.4。电机8.2与油泵8.1用联轴器连接，通过电机8.2旋转带动油泵8.1做功，使油泵8.1的出油口输出高压油。第二溢流阀8.7用来防止电机8.2过载；第二单向阀8.6防止油泵支路8回流；过滤器8.4防止油泵8.1的进油口吸入渣质。
该波浪能发电系统的姿态调整方法如下：当需要对波浪能发电装置18进行升降时，采用升降粗调油缸2和升降细调油缸3配合对波浪能发电装置18进行升降；升降粗调油缸2为步进式动作方式，每次升降一个孔中心距d；升降细调油缸3则可以在一个孔中心距d范围内进行连续微调；当需要对波浪能发电装置18进行旋转时，采用液压马达16驱动回转支承17，并带动波浪能发电装置18旋转。升降粗调油缸2的工作方式为：上升时，保持第二插销11.1在第n个插销孔1.1内，将第一插销10.1从第m个插销孔1.1内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸2伸长，推动上法兰13上升一个孔中心距d，将第一插销10.1插入第m+1个插销孔1.1内；将第二插销11.1从第n个插销孔1.1内拔出，控制升降粗调油缸2缩短，拉动中法兰14上升一个孔中心距，将第二插销11.1插入第n+1个插销孔1.1内，完成一次上升，重复以上动作可上升多个孔中心距d。下降时，保持第一插销10.1在第m个插销孔1.1内，将第二插销11.1从第n个插销孔1.1内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸2伸长，使中法兰14下降一个孔中心距d，将第二插销11.1插入第n-1个插销孔1.1内；将第一插销10.1从第m个插销孔1.1内拔出，控制升降粗调油缸2缩短，拉动上法兰13下降一个孔中心距d，将第一插销10.1插入第m-1个插销孔1.1内，完成一次下降，重复以上动作可下降多个孔中心距d。以下举例对升降过程中的具体操作进行说明。
当海平面上升时，波浪能发电装置18的浮子超出安全工作范围上限，同时超出升降细调油缸3的调节范围，升降粗调油缸2沿支承柱1爬升。第一步，上法兰13上升一个孔中心距，具体为：第二三位四通电磁换向阀6.2a处于右位，第一插销油缸10收缩，通过第三电磁节流阀6.3控制第一插销油缸10收缩速度，拉动第一插销10.1拔出，第二三位四通电磁换向阀6.2a回到中位；二位三通电磁阀4.4处于左位，第一三位四通电磁换向阀4.3处于左位；升降粗调油缸2伸长，通过第一电磁节流阀4.5控制升降粗调油缸2伸长速度，推动上法兰13上升一个孔中心距，第一三位四通电磁换向阀4.3回到中位；第二三位四通电磁换向阀6.2a处于左位，第一插销油缸10伸长，推动第一插销10.1插入上一个插销孔1.1，第二三位四通电磁换向阀6.2a回到中位。第二步，中法兰14上升一个孔中心距，具体为：第三三位四通电磁换向阀6.2b处于右位，第二插销油缸11收缩，通过第三电磁节流阀6.3控制第二插销油缸11收缩速度，拉动第二插销11.1拔出，第三三位四通电磁换向阀6.2b回到中位；第一三位四通电磁换向阀4.3处于右位，升降粗调油缸2收缩，通过第一电磁节流阀4.5控制升降粗调油缸2收缩速度，拉动中法兰14上升一个孔中心距，第一三位四通电磁换向阀4.3回到中位；第三三位四通电磁换向阀6.2b处于左位，第二插销油缸11伸长，推动第二插销11.1插入上一个插销孔1.1，第二三位四通电磁换向阀6.2a回到中位。实现波浪能发电装置18在两个插销孔1.1之间上升。
当波浪能发电装置18上升一个孔中心距后，波浪能发电装置18的浮子超出安全工作范围下限，通过升降细调油缸3使波浪能发电装置18下降，使浮子回到安全工作范围。具体为第二电磁球阀5.3b开启，第一电磁球阀5.3a保持闭合，通过波浪能发电装置18的自重使升降细调油缸3伸长，控制节流阀b调节升降细调油缸3的伸长速度，从而控制装置的下降速度；下降时的高压油通过细调高压出油管5.2压入蓄能支路9。
当海平面下降时，波浪能发电装置18的浮子超出安全工作范围下限，同时超出升降细调油缸3的调节范围，升降粗调油缸2沿支承柱1下降。第一步，中法兰14下降一个孔中心距，具体为：第三三位四通电磁换向阀6.2b处于右位，第二插销油缸11收缩，通过第三电磁节流阀6.3控制第二插销油缸11收缩速度，拉动第二插销11.1拔出，第三三位四通电磁换向阀6.2b回到中位；第一三位四通电磁换向阀4.3处于左位，二位三通电磁阀4.4处于右位，通过波浪能发电装置18的自重实现升降粗调油缸2伸长，通过第一电磁节流阀4.5控制升降粗调油缸2伸长速度，当中法兰14下降一个孔中心距，第一三位四通电磁换向阀4.3回到中位；第三三位四通电磁换向阀6.2b处于左位，第二插销油缸11伸长，推动第二插销11.1插入下一个插销孔1.1，第三三位四通电磁换向阀6.2b回到中位；第二步，上法兰13下降一个孔中心距，具体为：二位三通电磁阀4.4处于左位，第二三位四通电磁换向阀6.2a处于右位，第一插销油缸10收缩，通过第三电磁节流阀6.3控制插销油缸收缩速度，拉动第一插销10.1拔出，第二三位四通电磁换向阀6.2a回到中位；第一三位四通电磁换向阀4.3处于右位，升降粗调油缸2收缩，通过第一电磁节流阀4.5控制升降粗调油缸2收缩速度，拉动上法兰13下降一个孔中心距；第一三位四通电磁换向阀4.3回到中位；第二三位四通电磁换向阀6.2a处于左位，第一插销油缸10伸长，推动第一插销10.1插入下一个插销孔1.1，第二三位四通电磁换向阀6.2a回到中位。实现波浪能发电装置18在两个插销孔1.1之间下降。
当波浪能发电装置18下降一个孔中心距后，波浪能发电装置18的浮子超出安全工作范围上限，通过提升波浪能发电装置18使浮子回到安全工作范围。具体为高压油通过细调高压进油管5.1进入升降细调支路5；第二电磁球阀5.3b闭合，第一电磁球阀5.3a开启，使升降细调油缸3收缩，控制节流阀b调节升降细调油缸3的收缩速度，从而控制波浪能发电装置18的上升速度。

Claims (10)

1.一种波浪能发电系统的姿态调整装置，用于调整波浪能发电系统中波浪能发电装置(18)的位置，包括底部固定于海底的支承柱(1)，其特征在于：
所述支承柱(1)上设置有k列插销孔(1.1)，k＝1～4，每列插销孔(1.1)的数量为至少3个；同一列相邻插销孔(1.1)沿轴向的孔中心距为d；当设置多列插销孔(1.1)时，各列环绕支承柱(1)等分圆周布置，且每列开孔位置沿轴向一一对应；
所述支承柱(1)从上往下依次套设有上法兰(13)、中法兰(14)；所述上法兰(13)上固定安装有k个第一插销油缸(10)，每个第一插销油缸(10)正对一列插销孔(1.1)安装；所述中法兰(14)上固定安装有k个第二插销油缸(11)，每个第二插销油缸(11)正对一列插销孔(1.1)安装；所述第一插销油缸(10)前端的第一插销(10.1)、第二插销油缸(11)前端的第二插销(11.1)可在液压作用下分别插入对应的插销孔(1.1)内；
所述中法兰(14)的内侧向下设置有棱柱(21)，所述棱柱(21)通过其中部设置的圆孔套设在支承柱(1)的外侧；所述下法兰(15)通过其中部设置的与棱柱(21)外形相同的多边形孔套设在棱柱(21)的外侧；所述上法兰(13)、中法兰(14)和棱柱(21)可沿支承柱(1)上下滑动，所述下法兰(15)可沿棱柱(21)上下滑动；
所述上法兰(13)与中法兰(14)之间设置有至少两个升降粗调油缸(2)，各升降粗调油缸(2)的两个安装端分别与上法兰(13)的下部、中法兰(14)的上部相连；所述中法兰(14)与下法兰(15)之间设置有至少两个升降细调油缸(3)，各所述升降细调油缸(3)的两个安装端分别与中法兰(14)的下部、下法兰(15)的上部相连；所述升降粗调油缸(2)的行程为d；当升降粗调油缸完全伸长时，所述第一插销(10.1)、第二插销(11.1)的中心距离为jd，j为≥2的整数；
该姿态调整装置还包括转向装置和液压系统；所述转向装置包括液压马达(16)和回转支承(17)，所述回转支承(17)的上部固定在所述下法兰(15)的下部，所述回转支承(17)的下部固定在波浪能发电装置(18)的上端并可在液压马达(16)驱动下相对于回转支承(17)的上部旋转；所述液压系统用于驱动升降粗调油缸(2)、升降细调油缸(3)、液压马达(16)和插销油缸。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述升降细调油缸(3)的行程为d。
3.根据权利要求1所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述液压系统包括油泵支路(8)、升降粗调支路(4)、升降细调支路(5)、插销支路(6)、马达支路(7)、油箱(8.3)和高压油总管(12)，所述油泵支路(8)通过油泵(8.1)为各支路提供高压油，所述高压油总管(12)的输入端与油泵支路(8)的输出端相连通；所述升降粗调支路(4)、升降细调支路(5)、插销支路(6)和马达支路(7)的输入油管并联在高压油总管(12)上；所述升降粗调支路(4)、升降细调支路(5)、插销支路(6)和马达支路(7)分别一一对应地用于驱动升降粗调油缸(2)、升降细调油缸(3)、插销油缸和液压马达(16)。
4.根据权利要求3所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述液压系统还设置有蓄能支路(9)，所述蓄能支路(9)包括蓄能器(9.1)、蓄能器进油管(9.2)和蓄能器出油管(9.3)，所述蓄能器进油管(9.2)与升降粗调支路(4)、升降细调支路(5)相连，所述蓄能器出油管(9.3)与所述高压油总管(12)相连通；所述蓄能器出油管(9.3)上设置有第三电磁球阀(9.6)和第一单向阀(9.5)，使液压油只能从蓄能器(9.1)流向高压油总管(12)。
5.根据权利要求4所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述升降粗调支路(4)包括第一三位四通电磁换向阀(4.3)、二位三通电磁阀(4.4)、第一电磁节流阀(4.5)和粗调高压进油管(4.1)、粗调高压出油管(4.2)，所述第一三位四通电磁换向阀(4.3)的A口、B口分别通过油管与所述升降粗调油缸(2)的上部油口、下部油口相连；所述第一三位四通电磁换向阀(4.3)的P口通过油管与第一电磁节流阀(4.5)的一端相连，所述第一电磁节流阀(4.5)的另一端通过粗调高压进油管(4.1)与高压油总管(12)相连；所述第一三位四通电磁换向阀(4.3)的T口通过粗调高压出油管(4.2)连接至二位三通电磁阀(4.4)的入口，二位三通电磁阀(4.4)的两个出口分别通过油管与油箱(8.3)、蓄能器进油管(9.2)相连。
6.根据权利要求4所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述升降细调支路(5)包括第二电磁节流阀(5.4)、第一电磁球阀(5.3a)、第二电磁球阀(5.3b)、细调高压进油管(5.1)和细调高压出油管(5.2)；所述第二电磁节流阀(5.4)的一端与所述升降细调油缸(3)的下部油口相连，所述第二电磁节流阀(5.4)的另一端通过三通接头和油管同时与第一电磁球阀(5.3a)、第二电磁球阀(5.3b)的一端相连，所述第一电磁球阀(5.3a)、第二电磁球阀(5.3b)的另一端分别与细调高压进油管(5.1)、细调高压出油管(5.2)的一端相连，所述细调高压进油管(5.1)、细调高压出油管(5.2)的另一端分别与高压油总管(12)、蓄能器进油管(9.2)相连。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的波浪能发电系统的姿态调整装置，其特征在于：所述插销孔(1.1)的列数k＝2，两列插销孔(1.1)以支承柱(1)中心线为轴对称地设置在支承柱(1)的两侧。
8.一种波浪能发电系统，其特征在于：该波浪能发电系统包括波浪能发电装置(18)和姿态调整装置，所述姿态调整装置为权利要求1～6中任一项所述的波浪能发电系统的姿态调整装置；所述波浪能发电装置(18)安装在所述支承柱(1)的下部，其上部固定连接在所述回转支承(17)的下部。
9.一种如权利要求8所述的波浪能发电系统的姿态调整方法，其特征在于：当需要对波浪能发电装置(18)进行升降时，采用升降粗调油缸(2)和升降细调油缸(3)配合对波浪能发电装置(18)进行升降；升降粗调油缸(2)为步进式动作方式，每次升降一个孔中心距d；升降细调油缸(3)则可以在其行程范围内进行连续微调；当需要对波浪能发电装置(18)进行旋转时，采用液压马达(16)驱动回转支承(17)，并带动波浪能发电装置(18)旋转。
10.根据权利要求9所述的波浪能发电系统的姿态调整方法，其特征在于：所述升降粗调油缸(2)的工作方式为：上升时，保持第二插销(11.1)在第n个插销孔(1.1)内，将第一插销(10.1)从第m个插销孔(1.1)内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸(2)伸长，推动上法兰(13)上升一个孔中心距d，将第一插销(10.1)插入第m+1个插销孔(1.1)内；将第二插销(11.1)从第n个插销孔(1.1)内拔出，控制升降粗调油缸(2)缩短，拉动中法兰(14)上升一个孔中心距，将第二插销(11.1)插入第n+1个插销孔(1.1)内，完成一次上升，重复以上动作可上升多个孔中心距d；
下降时，保持第一插销(10.1)在第m个插销孔(1.1)内，将第二插销(11.1)从第n个插销孔(1.1)内拔出，通过液压系统控制升降粗调油缸(2)伸长，使中法兰(14)下降一个孔中心距d，将第二插销(11.1)插入第n-1个插销孔(1.1)内；将第一插销(10.1)从第m个插销孔(1.1)内拔出，控制升降粗调油缸(2)缩短，拉动上法兰(13)下降一个孔中心距d，将第一插销(10.1)插入第m-1个插销孔(1.1)内，完成一次下降，重复以上动作可下降多个孔中心距d。
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