CN109139347A - 一种增驱式潮流发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种增驱式潮流发电装置，包括：两台发电机，一个增速机，一个叶轮，两个导流罩，一个导流筒，两个分流罩，两个圆筒，两组支板。叶轮安装在增速机旋转壳体上，增速机为双轴伸，增速机在中间，分别与两台发电机同轴联接，发电机安装在圆筒内，每个发电机外面安装一个分流罩，导流筒两端各安装一个导流罩，发电机引出线沿支板引出导流筒，导流筒内安装一个水流流速传感器，发电机内安装一个转速传感器。潮流驱动叶轮旋转，经过增速机增速，驱动发电机发电。增驱式潮流发电装置结构紧凑，成本低，效率高。

Description

一种增驱式潮流发电装置
技术领域
本发明涉及波浪能发电领域，特别是涉及一种增驱式潮流发电装置。
背景技术
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，波浪能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比，波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的。海水相对于海平面发生位移时使波浪具有势能，而水质点的运动则使波浪具有动能。从能量密度上看，波浪能比风能高很多。因此，开发利用波浪能是当今世界新能源发展的新趋势，其中潮流发电产业化前景最为突出。据统计，我国现有潮流能储量约14GW。国内外已有多种潮流发电装置。但是，目前潮流发电装置存在的主要问题是潮流能转换效率低，转换装置成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高、成本低的潮流发电装置。
为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种增驱式潮流发电装置，所述增驱式潮流发电装置包括：两台发电机，一个增速机，一个叶轮，两个导流罩，两个分流罩，一个导流筒，两组支板，每组支板内设置有一个圆筒；其中，
所述增速机为双轴伸增速机，所述叶轮安装在所述增速机的旋转壳体上，所述增速机的每个轴伸端与一台所述发电机同轴联接；
所述导流罩开设有相对的第一开口端和第二开口端，所述第一开口端的内径与所述导流筒的内径匹配，所述导流罩自所述第一开口端向所述第二开口端内径逐渐增大；
所述叶轮、所述增速机、所述发电机和所述分流罩均设置在所述导流筒内，所述导流筒的两端均设置有一个所述导流罩，且所述导流筒的开口端与所述导流罩的第一开口端连接；
每个所述圆筒内固定有一台所述发电机，每个所述圆筒的外圆周面上径向等间距设置有六块支板，各个所述支板的一端与所述电机壳体的外圆周面连接，所述支板的另一端固定在所述导流罩的内壁上；所述分流罩呈尖角型结构，每台所述发电机的外面安装一个所述分流罩，每个所述分流罩的开口端与一组所述支板连接，所述发电机的引出线沿所述支板引出所述导流筒。
可选的，所述增速机为行星变速机构，所述增速机的行星架是固定的，所述行星架与所述发电机的前端盖固定，所述增速机的外齿圈为主动轮，所述增速机的太阳轮为被动轮，所述太阳轮轴为双轴伸，所述增速机、所述发电机和所述叶轮同轴设置。
可选的，所述导流筒是两段式结构，通过法兰和法兰止口将两段导流筒联接成一体，每段导流筒内设置有六块均匀分布的所述支板，所述支板的外侧与所述导流筒连接，所述支板的内侧与一个所述圆筒连接，所述发电机固定在所述圆筒内，所述导流筒、所述支板和所述圆筒连为一体，所述导流筒的轴线与所述圆筒的轴线重合。
可选的，所述叶轮上的叶片数随内径增加而增加，所述叶片的形状从轴向两侧看是相同的。
可选的，所述增驱式潮流发电装置还包括一个水流流速传感器和一个发动机转速传感器，其中，所述水流流速传感器安装在所述导流筒内，所述转速传感器安装在所述发电机内。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的增驱式潮流发电装置，一个叶轮驱动两台发电机，潮流是周期往复的，双向叶轮能够充分利用双向水流的能量，驱动发电机发电。叶轮通过增速机驱动发电机，提高了发电机转速，解决了发电机设计难点。增速机双轴伸的独特设计，使得结构紧凑，提高了可靠性，降低了成本。增驱式潮流发电装置利用双向叶轮、增速机、导流罩、分流罩有效地提高了潮流能转换效率及发电机效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中增驱式潮流发电装置的总体结构示意图；
图2为本发明实施例中增速机的结构示意图；
图3为本发明实施例中叶轮的结构示意图；
图4为本发明实施例中筒体、支板和圆筒的结构示意图。
1-导流罩，2-分流罩，3-导流筒，4-支板，5-叶轮，6-增速机，7-引线，8-水流流速传感器，9-发电机，10-转速传感器，11-联轴器，12-发电机前端盖，13-密封室，14-行星架，15-密封端盖，16-行星架轴承，17-太阳轮轴承，18-行星轮轴承，19-太阳轮，20-行星轮，21-外齿圈，22-旋转壳体，23-行星轮轴，24-太阳轮轴，25-叶轮轮毂，26-叶片，27-法兰，28-圆筒，29-法兰止口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种发电效率高、成本低的潮流发电装置。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1提供了增驱式潮流发电装置的整体结构，两台发电机9中间是增速机6，增速机6外齿圈上安装一个叶轮5，发电机9安装在圆筒28内，通过支板4将发电机9固定导流筒3内，每个发电机9外面安装一个分流罩2，导流筒3两端通过法兰各安装一个导流罩1。增速机6为双轴伸，发电机9与增速机6分别通过联轴器11同轴联接。其中一台发电机9内安装一个转速传感器10，用于检测并控制发电机转速。导流筒3内安装一个水流流速传感器8，用于计算水流能量、实现系统闭环控制。导流罩1用来增加导流筒筒体内的水流流量，分流罩2用来减小水流阻力。发电机的引线7中有发电电力线和转速信号线，通过引线密封件，将电能和信号送到发电平台上。
图2提供了增速机的结构，其中，图2的(a)部分为增速机的整体结构示意图，图2的(b)部分为增速机的啮合原理图。在增速机6中设置有行星架14和行星架轴承16，行星架14是固定的，行星架14是由圆形支板和套筒构成。在行星架14上设置有密封端盖15，形成密封室13。两个行星架14通过行星轮轴23固定成一体，再通过行星架沿伸套筒与发电机前端盖12固定为一体。外齿圈21与旋转壳体22固定在一起，外齿圈21为主动轮，太阳轮19为从动轮，行星轮20与太阳轮19啮合。行星轮轴23穿设在行星轮轴承18中。太阳轮轴24穿设在太阳轮轴承17中，太阳轮19和太阳轮轴24为一体，太阳轮轴24为双轴伸，从而实现增速机6、发电机9和叶轮5同轴。增速机6的增速比为外齿圈齿数与太阳轮齿数之比。增速机6提高了发电机转速，即提高了发电机效率，减小了发电机体积。
图3提供了叶轮的基本结构，其中，图3的(a)部分为叶轮的剖视图，图3的(b)部分为叶轮的结构示意图。叶轮5是一种双向叶轮，叶轮安装在增速机旋转壳体上。叶轮轮毂25上的叶片数随内径增加而增加，叶片26的形状从轴向两侧看是相同的，叶轮5与导流筒3内壁的间隙较小，以减小水流损失。
图4提供了发电机的结构和安装方式，其中，图4的(a)为发电机的安装示意图，图4的(b)部分为对应的剖视图。导流筒3是两段式筒体结构，两段筒体通过法兰27和法兰止口29联接成一体。每段导流筒内有六个均匀分布的支板4，支板4外侧与导流筒3联接，支板4内侧与一个圆筒28联接。安装时两个发电机9分别安装在圆筒28内，然后将增速机6与其中的一个发电机9装配在一起，再将两段导流筒吊装在一起。导流筒3的另一端再安装一个导流罩1。
按照上述结构和安装方式，叶轮通过增速机驱动发电机，提高了发电机转速，导流罩提高了导流筒内水流的流速，分流罩减小了发电机和增速机对水流的阻力。虽然潮流能量密度比风力能量密度高许多，但潮流流速(水头)并不高。因此潮流能转换效率及转换装置成本一直是困扰潮流发电的核心问题。本发明提供的增驱式潮流发电装置提高了发电机转速，结构紧凑，成本低，在提高潮流转换效率、发电效率方面有较大地进步。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种增驱式潮流发电装置，其特征在于，所述增驱式潮流发电装置包括：两台发电机，一个增速机，一个叶轮，两个导流罩，两个分流罩，一个导流筒，两组支板，每组支板内设置有一个圆筒；其中，
所述增速机为双轴伸增速机，所述叶轮安装在所述增速机的旋转壳体上，所述增速机的每个轴伸端与一台所述发电机同轴联接；
所述导流罩开设有相对的第一开口端和第二开口端，所述第一开口端的内径与所述导流筒的内径匹配，所述导流罩自所述第一开口端向所述第二开口端内径逐渐增大；
所述叶轮、所述增速机、所述发电机和所述分流罩均设置在所述导流筒内，所述导流筒的两端均设置有一个所述导流罩，且所述导流筒的开口端与所述导流罩的第一开口端连接；
每个所述圆筒内固定有一台所述发电机，每个所述圆筒的外圆周面上径向等间距设置有六块支板，各个所述支板的一端与所述电机壳体的外圆周面连接，所述支板的另一端固定在所述导流罩的内壁上；所述分流罩呈尖角型结构，每台所述发电机的外面安装一个所述分流罩，每个所述分流罩的开口端与一组所述支板连接，所述发电机的引出线沿所述支板引出所述导流筒。
2.根据权利要求1所述的增驱式潮流发电装置，其特征在于，所述增速机为行星变速机构，所述增速机的行星架是固定的，所述行星架与所述发电机的前端盖固定，所述增速机的外齿圈为主动轮，所述增速机的太阳轮为被动轮，所述太阳轮轴为双轴伸，所述增速机、所述发电机和所述叶轮同轴设置。
3.根据权利要求1所述的增驱式潮流发电装置，其特征在于，所述导流筒是两段式结构，通过法兰和法兰止口将两段导流筒联接成一体，每段导流筒内设置有六块均匀分布的所述支板，所述支板的外侧与所述导流筒连接，所述支板的内侧与一个所述圆筒连接，所述发电机固定在所述圆筒内，所述导流筒、所述支板和所述圆筒连为一体，所述导流筒的轴线与所述圆筒的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的增驱式潮流发电装置，其特征在于，所述叶轮上的叶片数随内径增加而增加，所述叶片的形状从轴向两侧看是相同的。
5.根据权利要求1所述的增驱式潮流发电装置，其特征在于，所述增驱式潮流发电装置还包括一个水流流速传感器和一个发动机转速传感器，其中，所述水流流速传感器安装在所述导流筒内，所述转速传感器安装在所述发电机内。
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