CN107355338B - 一种流水发电装置 - Google Patents

一种流水发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107355338B
CN107355338B CN201710608132.6A CN201710608132A CN107355338B CN 107355338 B CN107355338 B CN 107355338B CN 201710608132 A CN201710608132 A CN 201710608132A CN 107355338 B CN107355338 B CN 107355338B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
sharf
transmission
power generation
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710608132.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107355338A (zh
Inventor
马勇
李炳强
胡超
张学伟
邓锐
王宏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN201710608132.6A priority Critical patent/CN107355338B/zh
Publication of CN107355338A publication Critical patent/CN107355338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107355338B publication Critical patent/CN107355338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/065—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/50—Hydropower in dwellings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

本发明专利涉及的是一种流水发电装置，该装置属于液力机械领域，具体涉及一种适用在任何地貌及地质条件下的河流发电的装置。本发明以槽钢焊接而成的“Π”型结构的载体固定架搭载水流能获取模块、传动系统和数据采集与分析处理部分，而水流能获取模块用于将翼型叶片受水作用力产生的动升力转换为运动机构的水平往复运动；传动系统用于将叶片的直线往复摆动转换为轮系的同向旋转运动，并实现旋转力矩稳定输出，通过发电机将机械能转化电能。本发明适宜于任何地貌及地质条件下的河流发电，具有结构简单、容易维护、安全避灾、容量最大化、安全可靠、效费比高等诸多优点,可向沿河两岸、偏远山区居民提供生产和生活用电。

Description

一种流水发电装置
技术领域
本发明属于液力机械领域，具体涉及一种流水发电装置。
技术背景
河流能作为一种清洁的可再生能源，它具有分布广泛、储量丰富、可预测和无污染等诸多优点。河流能利用的传统方式是建设水力发电枢纽，即利用地势落差拦河筑坝，将河水高位势能转换为高速水流冲击水轮发电机组发电。然而，在地势平缓的广大平原或河道宽阔而不易筑坝的地带，直接利用河流动能发电成为一种替代方式。河流动能发电装置的核心装备是零水头或极低水头水力发电机组，已成为近些年来研究的热点领域。现有的水流能量转换装置主要有转轮式和振荡式两类，关于转轮式水轮机的关键技术及其水动力性能研究已经开展了大量的工作，取得了丰富成果。但是，应用于水深较浅、流速较低的河道时，转轮式水轮机存在结构上难以实现单机大型化的困难，而适应单向河流特性且结构相对简单的摆式装置可拓展优势明显。
由河道水深较浅及河水单向流动的特点出发，发明了一种流水发电装置，该装置以对称翼型直叶片作为水流能获取模块的关键部件，将一组或多组竖直叶片安装在横跨河道的直线滑道上，直线滑道两端分别固定在河道两岸基座上；在河水的作用下获能叶片组摆体沿滑道作直线往复运动，将水流动能转换为摆体直线运动机械能，再驱动直线或旋转发电机发电。该装置的主要特点是：能够基于河道的宽度实施横跨河道的整机单元设计，尽可能实现单机组容量最大化；装置的结构简单、布置紧凑，发电系统以及机械传动系统安装在水面以上，降低水下密封难度；并且易于实现河流动能发电和桥梁建设一体化设计，提高综合经济效益。
经检索发现，申请号为201210046027.5，公开号为CN103291534A的授权专利文件中公开了一种基于内错角原理的流水摆式能量转换装置。“本发明公开了一种基于内错角原理的流水摆式能量转换装置，它涉及一种水力发电装置。目前主流的水力发电装置常采用旋转叶轮进行能量的一次转换，当水流的流速低于0.8m/s时，旋转叶轮装置几乎不出力，然而，河流以及近岸潮流的流速往往在1.Om/s左右，旋转叶轮装置因结构复杂、成本高，不适合在水流缓慢的河流和近岸潮流中使用。本发明起动流速低，叶片面积大、摆杆长，结构简单，巧妙运用内错角原理实现自适应变换偏角，有效降低系统复杂程度，简化了系统结构。本发明由固定桩、联接筒、发电机、增速器、换向器、摆杆和叶片组成，叶片受水流作用带动摆杆往复摆动，经过换向器获得单向旋转运动，通过增速器增速进而驱动发电机运转，输出电能。”本发明专利所涉及的流水发电装置与公开号为CN103291534A的授权专利中所涉及的流水发电装置在具体组成和结构形式、具体工作方式和性能上存在明显不同。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有较好启动和发电性能，适宜于任何地貌及地质条件下的河流发电，具有机构简单、造价低廉、拆装便利、迁移方便、安全可靠、效费比高等诸多优点，可向沿河两岸、偏远山区居民提供生产和生活用电的流水发电装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种流水发电装置主要包括载体固定架1、水流能获取模块2、传动系统3和数据采集与分析处理部分，所述的载体固定架(1)固定在混凝土基座上；所述的水流能获取模块2用于捕获水流流动产生的能量；所述的传动系统3用于将获取的能量通过轮系传递到发电机39和角位移传感器50上；所述的数据采集与分析处理部分用于采集和分析该装置在水流发电过程中的时域、频域信号。
所述的载体固定架1为槽钢焊接而成的“Π”型结构；所述的水流能获取模块2由叶片14和连接机构构成；所述的传动系统3由发电机39、角位移传感器50和传动机构构成；所述的数据采集与分析处理部分包括计算机4、数据采集与分析处理系统5、供电电源6和数据线7。
所述的载体固定架1由两块挡板10、两个竖直架9与支撑架11构建而成的支座支起水平架8所组成。
所述的水平架8结构的两个伸出端连接在混凝土基座上，其内部有一通透槽，两个竖直架9的下端分别以螺纹连接的方式固定两块挡板10然后焊接于水平架8两端上，其中在水平架8的一侧焊接有支撑架11。
所述的水流能获取模块2由四个滑杠支座13支起两条滑杠12、叶片轴16通过叶片连接板15连接固定叶片14和叶片轴连接器20从下往上依次穿过由连接板21连接的两个运动连接块17固定连接在两条滑杠12上的1号叶片轴连接座18和2号叶片轴连接座19三部分组成。
所述的运动连接块17中间开有圆柱型槽道，内设滚珠轴承，通过其可使运动连接块17及其连接部件沿着滑杠12自由滑行，两个运动连接块17对应与1号叶片轴连接座18和2号叶片轴连接座19以四套螺钉螺母连接固定到连接板21两侧的上下两端；所述的1号叶片轴连接座18与2号叶片轴连接座19为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承，但2号叶片轴连接座19有一延长的限位装置。
所述的两条滑杠12呈上、下布置，滑杠12的两端各通过两个滑杠支座13以螺纹连接的方式固定到两个竖直架9上，每条滑杠12上设有一个运动连接块17；所述的叶片14选用NACA0018型对称叶片，叶片上端埋有金属螺孔，通过螺栓和叶片连接板15固定；所述的叶片连接板15为一方形板，其上有可调连接孔，用于与叶片轴16连接，而叶片轴16下端设有法兰，中间焊有一小轴，用于与2号叶片轴连接座19配合进行限位，上端设有连接环，与叶片轴连接器20活连接；所述的叶片轴连接器20，用于与叶片轴16连接，其上方为圆盘形，表面两侧挖孔，用于连接主传动链40。
所述的传动系统3主要包括棘轮-链轮机构、主传动链40、导向轮系机构，而棘轮-链轮机构又由1号棘轮运动机构、2号棘轮运动机构及机械能转化机构组成。
所述的1号棘轮-链轮机构由离发动机39较远的两块1号支撑板25支撑起穿过固定1号大链轮22和1号小传动轮23的1号支撑轴24，2号棘轮-链轮机构由离发电机39较近的两块2号支撑板31支撑起穿过和2号大链轮28和2号小传动轮29的2号支撑轴30，1号传动链27和2号传动链32分别链接1号小棘轮26与1号大链轮22、2号小棘轮(32)与2号大链轮28，从而将由两块3号支撑板35支撑起固定惯性飞轮34和用法兰37固定发电机轴38的主传动轴36与1号大链轮22和2号大链轮28链接起来。
所述的1号棘轮-链轮机构与2号棘轮-链轮机构安放位置错列排布；所述的1号大链轮22与1号小传动轮23同心活连接，；所述的2号大链轮28与2号小传动轮29同心活连接；所述的两块1号支撑板25、两块2号支撑板31和两块3号支撑板35在水平架(8)结构的通透槽外侧用螺栓活链接固定；所述的1号小棘轮26、2号小棘轮32固定于主传动轴36上，与1号大链轮22、2号大链轮28分别通过1号传动链27、2号传动链32连接并在同一铅垂面内旋转；两套棘轮运动机构中，两个棘轮安装方向相反以保证主传动轴36始终按照同一方向旋转。
所述的主传动轴36是通过法兰37与发电机轴38活连接，带动架设在支撑架11的发电机39的发电机轴38旋转；所述的主传动轴36的另一端设有惯性飞轮34，轴上设有两个反向运行的1号小棘轮26、2号小棘轮32，通过两块3号支撑板35支撑，固定于水平架8上，主传动轴36可通过滚珠轴承在两块3号支撑板35之间自由旋转；惯性飞轮34为铸铁材质。
所述的主传动链40的链条两个接头通过卸扣系于叶片轴连接器20上，成闭合状态，一端通过传动轮41与棘轮—链轮系统配合，另一端通过传动轮41与导向轮系机构配合。主传动链40链条选择较尺寸短粗的滚子，使整个链条更加牢固。
所述的导向轮系机构包括传动轮41、传动轴42、两块4号支撑板43、大槽轮44、槽轮轴45、两块5号支撑板46、两条传送带47、导向轮48、6号支撑板49、角位移传感器50。
所述的大槽轮44固定于槽轮轴45上，通过两块5号支撑板46支撑，并固定于水平架8上；所述的大槽轮44与槽轮轴45之间设有滚珠轴承，实现大槽轮44绕槽轮轴45旋转，一条传送带47连接大槽轮44外轮和传动轴42，另一条传送带47连接大槽轮44内轮和导向轮48，所述的导向轮48通过6号支撑板49固定在水平架8上；所述的角位移传感器50固定在6号支撑板49上。
所述的叶片14选用NACA0018型对称叶片；所述的角位移传感器50其型号为WDD35型，使用前需要进行标定；所述的计算机4采用ThinkPad便携式笔记本电脑，所述的数据采集与分析处理系统5采用东华DH5920数据采集与分析处理系统，所述的供电电源6采用济南能华15V直流稳压供电电源对角位移传感器50供电。
本发明的有益效果在于：
(1)结构简单：本装置整体结构和获能叶片简单、可靠，可采用钢质或混凝土结构建造，工程实施和运维成本较低。
(2)容易维护：本装置所有易损部件中仅有叶片处于水下，机械传动部件和发电机组均位于水面以上，维护检修时在载体上就可以进行检修维护或者更换部件。
(3)适用性广：本装置适用于任何地貌及地质条件下的河流发电。
(4)综合利用：本装置为直线发电装置，其构型能适应跨河桥梁的主体结构，实施一体化设计建造，将本装置的支撑结构依附于桥梁结构，提高综合效益。
附图说明
图1流水发电装置结构示意总图；
图2载体固定架结构示意图；
图3水流能获取模块结构示意图；
图4棘轮-链轮系统结构示意图；
图5导向轮系结构示意图。
图中：1是载体固定架，2是水流能获取模块，3是传动系统，4是计算机，5是据采集与分析处理系统，6是供电电源，7是数据线，8是水平架，9是竖直架，10是挡板，11是支撑架，12是滑杠，13是滑杠支座，14是叶片，15是叶片连接板，16是叶片轴，17是运动连接块，18是1号叶片轴连接座，19是2号叶片轴连接座，20是叶片轴连接器，21是连接板，22是1号大链轮，23是1号小传动轮，24是1号支撑轴，25是1号支撑板，26是1号小棘轮，27是1号传动链，28是2号大链轮，29是2号小传动轮，30是2号支撑轴，31是2号支撑板，32是2号小棘轮，33是2号传动链，34是惯性飞轮，35是3号支撑板，36是主传动轴，37是法兰，38是发电机轴，39是发电机，40是主传动链，41是传动轮，42是传动轴，43是4号支撑板，44是大槽轮，45是槽轮轴，46是5号支撑板，47是传送带，48是导向轮，49是6号支撑板，50是角位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
一种流水发电装置主要包括载体固定架1、水流能获取模块2、传动系统3和数据采集与分析处理部分，所述的载体固定架1固定在混凝土基座上；所述的水流能获取模块2用于捕获水流流动产生的能量；所述的传动系统3用于将获取的能量通过轮系传递到发电机39和角位移传感器50上；所述的数据采集与分析处理部分用于采集和分析该装置在水流发电过程中的时域、频域信号。
如图2所示，所述的载体固定架1为槽钢焊接而成的“Π”型结构；所述的水流能获取模块2由叶片14和连接机构构成；所述的传动系统3由发电机39、角位移传感器50和传动机构构成；所述的数据采集与分析处理部分包括计算机4、数据采集与分析处理系统5、供电电源6和数据线7。
所述的载体固定架1由两块挡板10、两个竖直架9与支撑架11构建而成的支座支起水平架8所组成。
所述的水平架8结构的两个伸出端连接在混凝土基座上，其内部有一通透槽，两个竖直架9的下端分别以螺纹连接的方式固定两块挡板10然后焊接于水平架8两端上，其中在水平架8的一侧焊接有支撑架11。
如图3所示，所述的水流能获取模块2由四个滑杠支座13支起两条滑杠12、叶片轴16通过叶片连接板15连接固定叶片14和叶片轴连接器20从下往上依次穿过由连接板21连接的两个运动连接块17固定连接在两条滑杠12上的1号叶片轴连接座18和2号叶片轴连接座19三部分组成。
所述的运动连接块17中间开有圆柱型槽道，内设滚珠轴承，通过其可使运动连接块17及其连接部件沿着滑杠12自由滑行，两个运动连接块17对应与1号叶片轴连接座18和2号叶片轴连接座19以四套螺钉螺母连接固定到连接板21两侧的上下两端；所述的1号叶片轴连接座18与2号叶片轴连接座19为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承，但2号叶片轴连接座19有一延长的限位装置。
所述的两条滑杠12呈上、下布置，滑杠12的两端各通过两个滑杠支座13以螺纹连接的方式固定到两个竖直架9上，每条滑杠12上设有一个运动连接块17；所述的叶片14选用NACA0018型对称叶片，叶片上端埋有金属螺孔，通过螺栓和叶片连接板15固定；所述的叶片连接板15为一方形板，其上有可调连接孔，用于与叶片轴16连接，而叶片轴16下端设有法兰，中间焊有一小轴，用于与2号叶片轴连接座19配合进行限位，上端设有连接环，与叶片轴连接器20活连接；所述的叶片轴连接器20，用于与叶片轴16连接，其上方为圆盘形，表面两侧挖孔，用于连接主传动链40。
如图4所示，所述的传动系统3主要包括棘轮-链轮机构、主传动链40、导向轮系机构，而棘轮-链轮机构又由1号棘轮运动机构、2号棘轮运动机构及机械能转化机构组成。
所述的1号棘轮-链轮机构由离发动机39较远的两块1号支撑板25支撑起穿过固定1号大链轮22和1号小传动轮23的1号支撑轴24，2号棘轮-链轮机构由离发电机39较近的两块2号支撑板31支撑起穿过和2号大链轮28和2号小传动轮29的2号支撑轴30，1号传动链27和2号传动链32分别链接1号小棘轮26与1号大链轮22、2号小棘轮(32)与2号大链轮28，从而将由两块3号支撑板35支撑起固定惯性飞轮34和用法兰37固定发电机轴38的主传动轴36与1号大链轮22和2号大链轮28链接起来。
所述的1号棘轮-链轮机构与2号棘轮-链轮机构安放位置错列排布；所述的1号大链轮22与1号小传动轮23同心活连接，；所述的2号大链轮28与2号小传动轮29同心活连接；所述的两块1号支撑板25、两块2号支撑板31和两块3号支撑板35在水平架(8)结构的通透槽外侧用螺栓活链接固定；所述的1号小棘轮26、2号小棘轮32固定于主传动轴36上，与1号大链轮22、2号大链轮28分别通过1号传动链27、2号传动链32连接并在同一铅垂面内旋转；两套棘轮运动机构中，两个棘轮安装方向相反以保证主传动轴36始终按照同一方向旋转。
所述的主传动轴36是通过法兰37与发电机轴38活连接，带动架设在支撑架11的发电机39的发电机轴38旋转；所述的主传动轴36的另一端设有惯性飞轮34，轴上设有两个反向运行的1号小棘轮26、2号小棘轮32，通过两块3号支撑板35支撑，固定于水平架8上，主传动轴36可通过滚珠轴承在两块3号支撑板35之间自由旋转；惯性飞轮34为铸铁材质。
所述的主传动链40的链条两个接头通过卸扣系于叶片轴连接器20上，成闭合状态，一端通过传动轮41与棘轮—链轮系统配合，另一端通过传动轮41与导向轮系机构配合。主传动链40链条选择较尺寸短粗的滚子，使整个链条更加牢固。
如图5所示，所述的导向轮系机构包括传动轮41、传动轴42、两块4号支撑板43、大槽轮44、槽轮轴45、两块5号支撑板46、两条传送带47、导向轮48、6号支撑板49、角位移传感器50。
所述的大槽轮44固定于槽轮轴45上，通过两块5号支撑板46支撑，并固定于水平架8上；所述的大槽轮44与槽轮轴45之间设有滚珠轴承，实现大槽轮44绕槽轮轴45旋转，一条传送带47连接大槽轮44外轮和传动轴42，另一条传送带47连接大槽轮44内轮和导向轮48，所述的导向轮48通过6号支撑板49固定在水平架8上；所述的角位移传感器50固定在6号支撑板49上。
所述的角位移传感器50其型号为WDD35型，使用前需要进行标定；所述的计算机4采用ThinkPad便携式笔记本电脑，所述的数据采集与分析处理系统5采用东华DH5920数据采集与分析处理系统，所述的供电电源6采用济南能华15V直流稳压供电电源对角位移传感器50供电。
实施例2
如图1—图5所示，一种流水发电装置主要包括载体固定架1、水流能获取模块2、传动系统3和数据采集与分析处理部分。
载体固定架1包括水平架8、两个竖直架9、两块挡板10、支撑架11等部件，用于搭载水流能获取模块2、传动系统3。其中，水平架8结构呈“Π”型，两个伸出端分别连接在河岸两边的混凝土基座上，其中部的凹槽用于为叶片14的横向摆动提供空间。支撑架11焊在水平架8一侧，两个竖直架9垂直焊接在水平架8上，两块挡板10分别活连接于两个竖直架9上。整个载体固定系统用到大量螺钉螺母固定，从而增加装置的稳定性，保证上层传动系统的高速运转，获能系统的较大载荷，也保证下层在不同水流流速下的稳固性，这使得整个装置能承受较大的风力干扰，零件运转等等影响因素。
水流能获取模块2包括两条滑杠12、四个滑杠支座13、叶片14、叶片连接板15、叶片轴16、两个运动连接块17、1号叶片轴连接座18、2号叶片轴连接座19、叶片轴连接器20、连接板21等部件。其中，两条滑杠12呈上、下布置，滑杠12的两端各通过两个滑杠支座13以螺纹连接的方式固定到竖直架9上，每条滑杠12上设有1个运动连接块17。运动连接块17中间开有圆柱型槽道，内设滚珠轴承，通过其可使运动连接块17及其连接部件沿着滑杠12自由滑行；两个运动连接块17与连接板21分别以四套螺钉螺母螺纹连接固定到其上下两端。1号叶片轴连接座19为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承；2号叶片轴连接座20同样为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承，并有一延长的限位装置。叶片14选用NACA0018型对称叶片。叶片上端埋有金属螺孔，通过螺栓和叶片连接板15固定。叶片连接板15为一方形板，其上有可调连接孔，用于与叶片轴16连接；叶片轴下端设有法兰，上端设有连接环，与叶片轴连接器20活连接；中间焊有一小轴，用于与2号叶片轴连接座配合进行限位；整个叶片轴16穿过1号叶片轴连接座18、2号叶片轴连接座19内部。叶片轴连接器20，用于与叶片轴16连接，其上方为圆盘形，表面两侧挖孔，用于连接主传动链40。
传动系统3包括棘轮-链轮机构、主传动链40、导向轮系机构。棘轮-链轮机构由1号棘轮运动机构、2号棘轮运动机构及机械能转化机构组成，主要包括1号大链轮22、1号小传动轮23、1号支撑轴24、两块1号支撑板25、1号小棘轮26、1号传动链27、2号大链轮28、2号小传动轮29、2号支撑轴30、两块2号支撑板31、2号小棘轮32、2号传动链33、惯性飞轮34、两块3号支撑板35、主传动轴36、法兰37、发电机轴38、发电机39等部件。1号大链轮22与1号小传动轮23同心活连接，1号大链轮22和1号小传动轮23通过1号支撑轴24支撑，可以保证1号大链轮22和1号小传动轮23一体绕支撑轴24旋转，支撑轴24通过两块1号支撑板25支撑，固定于水平架8上，以上构成了1号棘轮运动机构；2号棘轮运动机构与1号棘轮各部件工作原理相同，但安放位置与1号棘轮运动机构错列排布，由两块2号支撑板31固定在水平架8上。1号小棘轮26、2号小棘轮32固定于主传动轴36上，与1号大链轮22、2号大链轮28通过1号传动链27、2号传动链33连接并在同一铅垂面内旋转；两套棘轮运动机构中，两个棘轮安装方向相反以保证主传动轴36始终按照同一方向旋转。主传动轴36通过法兰37与发电机轴38活连接，并带动架设支撑架11的发电机39旋转；主传动轴36的另一端设有惯性飞轮34，轴上设有两个反向运行的1号小棘轮26、2号小棘轮32，通过两块3号支撑板35支撑，固定于水平架8上，主传动轴36可通过滚珠轴承在两块3号支撑板35内自由旋转；惯性飞轮34为铸铁材质，用于保证主传动轴36和发电机39的旋转比较稳定。主传动链40的链条两个接头通过卸扣系于叶片轴连接器20上，成闭合状态，一端通过传动轮41与棘轮—链轮系统配合，另一端通过传动轮41与导向轮系配合。链条选择较尺寸短粗的滚子，使整个链条更加牢固。导向轮系机构主要包括传动轮41、传动轴42、两块4号支撑板43、大槽轮44、槽轮轴45、两块5号支撑板46、两条传送带47、导向轮48、6号支撑板49、角位移传感器50等部件。大槽轮44固定于槽轮轴45上，通过两块5号支撑板46支撑，并固定于水平架8上。大槽轮44与槽轮轴45之间设有滚珠轴承，实现大槽轮44绕槽轮轴45旋转。一条传送带47连接大槽轮44外轮和传动轴42，另一条传送带47连接大槽轮44内轮和导向轮48。导向轮48通过6号支撑板49固定在水平架8上；角位移传感器50固定在6号支撑板49上，其型号为WDD35型，使用前需要进行标定。
数据采集与分析处理部分包括计算机4、数据采集与分析处理系统5、供电电源6和数据线7。计算机4采用ThinkPad便携式计算机，配有1394数据线接口。数据采集与分析处理系统5采用东华DH5920数据采集系统，包括数据采集器和数据采集与分析处理软件。数据采集器5对角位移传感器50的数字信号进行采集，数据采集与分析处理软件安装于计算机4内，对数字信号进行峰值、谷值、峰峰值和平均值的分析。供电电源6采用济南能华15V直流稳压供电电源，对1号角位移传感器50进行供电。
一种流水发电装置的工作原理及工作工程：
工作时，将叶片14弦向与水流方向成一安装角摆角，水流冲击叶片14，叶片14及其上缘的连接件组成一个运动的摆体，带动装有滚珠轴承的运动连接块17沿水平方向布置的“一”字型直线滑杠12作横向往复运动。通过叶片轴16与2号叶片轴连接座19配合进行限位。当叶片14运动到流道的两侧时，叶片靠近挡板10的时候，挡板10起到阻流作用，因此叶片14回弹，从而实现循环往复地来回摆式运动。叶片14带动传动机构3运动时，通过传动机构3将由于叶片14的往复运动而产生的两向作用力转换为对发电系统的单向作用力，使得发电机39始终保持同向旋转，持续产生电压输出。当叶片14向右运动时，通过传动机构3带动主传动链40顺时针转动，从而使与主传动链40连接的1号棘轮运动机构的1号大链轮22和1号小传动轮23顺时针转动，并通过1号传动链27带动主传动轴36顺时针转动，从而使发动机39发电。当叶片14向左运动时，通过传动机构3带动主传动链40逆时针转动，从而使与主传动链40连接的1号棘轮运动机构的1号大链轮22和1号小传动轮23逆时针转动，并通过1号传动链27带动1号小棘轮26逆时针转动，1号小棘轮26逆时针转动时空转不对主传动轴36做功，主传动轴36不转，而与1号棘轮运动机构相连的齿轮组将带动2号棘轮运动机构的2号大链轮28和2号小传动轮29顺时针转动，并通过2号传动链33带动2号小棘轮32，从而主传动轴36顺时针转动，从而使得发电机39始终保持同向旋转，持续产生电压输出。另外，在叶片14速度较小时，传动系统3将其自动与发电系统分离，直到叶片14横向运动速度达到一定值时才开始带动发电系统一起运动；而分离时发电机39由于与惯性飞轮34相连，可以避免输出电压的快速下降。主传动链40运动时带动传动轮41转动，传动轮41与传动轴42协同工作，带动一条传送带47带动大槽轮44，大槽轮44与槽轮轴45协同工作，通过另外一条传送带47，从而带动导向轮48运动，角位移传感器50获得电压输出与轴旋转角度为线性关系，将信号传递到数据采集与分析处理部分，用于分析所获得的轮系的运动状。

Claims (5)

1.一种流水发电装置，包括载体固定架(1)、水流能获取模块(2)、传动系统(3)和数据采集与分析处理部分，其特征在于：所述的载体固定架(1)固定在混凝土基座上；所述的水流能获取模块(2)用于捕获水流流动产生的能量；所述的传动系统(3)用于将获取的能量通过轮系传递到发电机(39)和角位移传感器(50)上；所述的数据采集与分析处理部分用于采集和分析该装置在水流发电过程中的时域、频域信号；
所述的载体固定架(1)为槽钢焊接而成的“Π”型结构；所述的水流能获取模块(2)由叶片(14)和连接机构构成；所述的传动系统(3)由传动机构构成；所述的数据采集与分析处理部分包括计算机(4)、数据采集与分析处理系统(5)、供电电源(6)和数据线(7)；
所述的载体固定架(1)由两块挡板(10)、两个竖直架(9)、支撑架(11)构建而成的支座支起水平架(8)组成；
所述的水平架(8)结构的两个伸出端连接在混凝土基座上，其内部有一通透槽，两个竖直架(9)的下端分别以螺纹连接的方式固定两块挡板(10)然后焊接于水平架(8)两端上，其中在水平架(8)的一侧焊接有支撑架(11)。
2.根据权利要求1所述的一种流水发电装置，其特征在于：所述水流能获取模块包括两条滑杠、四个滑杠支座、叶片、叶片连接板、叶片轴、两个运动连接块、1号叶片轴连接座、2号叶片轴连接座、叶片轴连接器、连接板；其中，两条滑杠呈上、下布置，滑杠的两端各通过两个滑杠支座以螺纹连接的方式固定到竖直架上，每条滑杠上设有1个运动连接块；运动连接块中间开有圆柱型槽道，内设滚珠轴承，可使运动连接块及其连接部件沿着滑杠自由滑行；两个运动连接块分别以四套螺钉螺母螺纹连接固定到连接板上下两端；1号叶片轴连接座为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承；2号叶片轴连接座同样为T形结构，内部挖孔并放置滚珠轴承，并有一延长的限位装置；叶片选用NACA0018型对称叶片；叶片上端埋有金属螺孔，通过螺栓和叶片连接板(15)固定；叶片连接板为一方形板，其上有可调连接孔，用于与叶片轴连接；叶片轴下端设有法兰，上端设有连接环，与叶片轴连接器活连接；叶片轴(16)中间焊有一小轴，用于与2号叶片轴连接座配合进行限位；整个叶片轴穿过1号叶片轴连接座、2号叶片轴连接座内部；叶片轴连接器，用于与叶片轴连接，其上方为圆盘形，表面两侧挖孔，用于连接主传动链。
3.根据权利要求2所述一种流水发电装置，其特征在于：所述的传动系统(3)包括棘轮-链轮机构、主传动链(40)、导向轮系机构，而棘轮-链轮机构又由1号棘轮运动机构、2号棘轮运动机构及机械能转化机构组成。
4.根据权利要求3所述一种流水发电装置，其特征在于：所述的1号棘轮运动机构由离发电机(39)较远的两块1号支撑板(25)支撑起穿过固定1号大链轮(22)和1号小传动轮(23)的1号支撑轴(24)，2号棘轮运动机构由离发电机(39)较近的两块2号支撑板(31)支撑起穿过2号大链轮(28)和2号小传动轮(29)的2号支撑轴(30)，1号传动链(27)和2号传动链(33)分别连接1号小棘轮(26)与1号大链轮(22)、2号小棘轮(32)与2号大链轮(28)，从而将由两块3号支撑板(35)支撑起固定惯性飞轮(34)和用法兰(37)固定发电机轴(38)的主传动轴(36)与1号大链轮(22)和2号大链轮(28)连接起来。
5.根据权利要求4所述一种流水发电装置，其特征在于：所述的1号棘轮运动机构与2号棘轮运动机构安放位置错列排布；所述的1号大链轮(22)与1号小传动轮(23)同心活连接；所述的2号大链轮(28)与2号小传动轮(29)同心活连接；所述的两块1号支撑板(25)、两块2号支撑板(31)和两块3号支撑板(35)在水平架(8)结构的通透槽外侧用螺栓活链接固定；所述的1号小棘轮(26)、2号小棘轮(32)固定于主传动轴(36)上，与1号大链轮(22)、2号大链轮(28)分别通过1号传动链(27)、2号传动链(33)连接并在同一铅垂面内旋转；两套棘轮运动机构中，两个棘轮安装方向相反以保证主传动轴(36)始终按照同一方向旋转。
CN201710608132.6A 2017-07-24 2017-07-24 一种流水发电装置 Active CN107355338B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710608132.6A CN107355338B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 一种流水发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710608132.6A CN107355338B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 一种流水发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107355338A CN107355338A (zh) 2017-11-17
CN107355338B true CN107355338B (zh) 2019-10-08

Family

ID=60285385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710608132.6A Active CN107355338B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 一种流水发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107355338B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108444456B (zh) * 2018-02-11 2020-05-08 华北水利水电大学 一种生态水文监测装置
CN110273810A (zh) * 2018-03-13 2019-09-24 向金位 低水头发电系统
TWI697615B (zh) * 2018-06-27 2020-07-01 崑山科技大學 往復式水力發電機構
CN108757286A (zh) * 2018-07-06 2018-11-06 李爱民 一种发电装置
CN109144112A (zh) * 2018-08-13 2019-01-04 金陵科技学院 一种水文水质在线监测及预警装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100516508C (zh) * 2004-10-24 2009-07-22 何沛佳 摇摆式海浪发电装置
CN101652561A (zh) * 2006-01-04 2010-02-17 丹尼尔·法伯 海洋波浪能量向电能的转换
US9476401B2 (en) * 2010-07-20 2016-10-25 Differential Dynamics Corporation Marine hydrokinetic turbine
CN104514678A (zh) * 2013-09-30 2015-04-15 无锡津天阳激光电子有限公司 一种下摆板式海浪发电机
CN105134466B (zh) * 2015-08-27 2017-08-25 华南理工大学 一种大浪中可以限位的摆式波浪发电装置
CN205001117U (zh) * 2015-09-26 2016-01-27 哈尔滨工程大学 双摆式波浪能发电单元结构
CN205154488U (zh) * 2015-11-10 2016-04-13 山东科技大学 一种新型悬挂摆式波浪能发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107355338A (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107355338B (zh) 一种流水发电装置
CN105484933B (zh) 一种振荡浮子式波浪发电模拟装置
CN100432425C (zh) 自调节海流发电装置
CN105840410B (zh) 摆翼式海流能发电装置
CN203614313U (zh) 单桩式波浪能风能综合发电装置
CN104747361B (zh) 一种可调的摆式波浪能发电装置
CN107061182B (zh) 一种往复振荡式扑翼能量转换装置
CN103939270A (zh) 活塞增压水轮机发电的漂浮式波浪能发电装置
WO2003098033A1 (en) An apparatus for power generation from ocean tides / wave motion (sagar lehar vidyut shakti)
CN205001115U (zh) 漂浮式半主动摆动水翼潮流能捕能装置
CN104675635A (zh) 一种装有转角放大器的振动翼发电装置
CN105422377A (zh) 一种波浪能发电装置及其发电机构
CN105840402B (zh) 一种新型机械式波浪能发电装置
CN105952578B (zh) 一种双翼式发电装置
CN206860356U (zh) 曲柄滑块式波浪能发电装置
CN209483529U (zh) 海上风能波浪能联合发电系统
CN205243711U (zh) 基于棘轮机构的波浪能发电设备
CN204553095U (zh) 一种装有转角放大器的振动翼发电装置
CN104481785A (zh) 摆动式水翼潮流能发电装置
CN209976692U (zh) 一种岸基杠杠式海浪发电装置
CN105626361A (zh) 波浪动能收集机
CN106555728A (zh) 一种集成优化海流能发电装置
CN208778137U (zh) 一种水力发电装置
CN205895485U (zh) 一种潮流能发电动能转换装置
CN202768232U (zh) 叶片自动伸缩式海流能发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant