CN109372682A - 一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统及方法，包括浮子系统、能量转换系统、电缆和无电力自动排水系统；其中，浮子系统连接用于将波浪能量转换为电能的能量转换系统，能量转换系统的电能输出端连接电缆；无电力自动排水系统包括联动L型弯杆和排水推板，其中，联动L型弯杆设置有两个，两个联动L型弯杆的一端均固定在浮子系统上，另一端固定在排水推板上，排水推板固定在能量转换系统的内腔中；该装置节省了排水环节购买与电能开支、降低运行成本，同时，简化了排水结构，利用发电装置本身已有空间，降低了单体点浮式波浪能发电装置体积，提高单位面积发电装置数量。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源发电技术领域，特别涉及一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统及方法。
背景技术
海洋波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，全球范围波浪能储量巨大，在每平方公里的海面上，波动的海浪约蕴藏30万千瓦的能量，可供开发的波浪能约30亿千瓦，可以看出波浪能具有很大的开发应用价值。我国波浪能资源可开发量估计可达1284万kW，近岸资源主要集中在浙江、广东、福建、山东、海南、江苏等地。与世界主要波浪能资源丰富区相比，我国波浪能功率密度不高，低于世界平均水平，有效波高较小，周期较短，受台风影响较大。受资源条件限制，波浪能发电装置的单机容量受限。
目前，国内外的波浪能发电技术型式大致划分为振荡水柱、点吸收(振荡浮子)、筏式、摆式、越浪式(收缩波道)等。振荡水柱式转由于换效率不高，小风小浪下发电不稳定等缺点，无法满足实际商业化需求，已经逐渐被行业所抛弃。收缩波道式对地形要求严格，广泛推广具有一定的难度。筏式虽然具有单机功率高的优点，但安全性能存在很大不确定性。相比以上几种形式，点浮式具有对波浪能资源条件的要求较低、布置灵活、小浪下转换效率较高的显著特点，非常符合我国波浪能资源特点要求，现已逐渐作为我国波浪能技术发展的一个主要技术方向。
点浮式技术型式的波浪能发电装置一般包括振荡浮子、连杆、能量转换系统、底座、电缆等几大部分组成。发电装置发电过程中连杆在不停做上下活塞运动，作为动力来源输入给能量转换系统中。由于工作环境一直处于海洋环境下，在连杆与能量转换系统连接处需要进行密封防护。一旦密封防护措施失效，海水将从缝隙中进入到能量转换系统中，会对内部设备造成极大的破坏，导致设备无法安全运行。点浮式发电装置密封问题(安全性)也受到人们越来越多的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统及方法，解决了现有的点浮式波浪发电装置的密封防护失效存在设备安全运行的隐患。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，包括浮子系统、能量转换系统、电缆和无电力自动排水系统；其中，浮子系统连接用于将波浪能量转换为电能的能量转换系统，能量转换系统的电能输出端连接电缆；
无电力自动排水系统包括联动L型弯杆和排水推板，其中，联动L型弯杆设置有两个，两个联动L型弯杆的一端均固定在浮子系统上，另一端固定在排水推板上，排水推板固定在能量转换系统的内腔中。
优选地，浮子系统包括顶部浮子和联动推拉活塞杆，其中，联动推拉活塞杆的一端安装在顶部浮子的几何中心处的底部；另一端连接能量转换系统。
优选地，能量转换系统包括壳体，壳体内设置有液压系统、液压马达和发电机，其中，液压系统的一端与浮子系统连接；液压系统的另一端与液压马达连接，液压马达的输出轴与发电机连接。
优选地，液压系统还连接有含蓄能器。
优选地，排水推板为单向打开板。
优选地，排水推板的四周外沿与能量转换系统的内侧壁之间呈无摩擦上下滑动式连接。
优选地，能量转换系统壳体的底部开设有若干个排水口，每个排水口上安装有一个单向密封阀。
优选地，还包括支撑基础系统，支撑基础系统的一端固定在海床上，另一端固定在能量转换系统的底部。
一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水方法，基于一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，包括以下步骤：浮子系统跟随波浪能做上下起伏运动，并推动能量转换系统运转，将机械能转化为电能，能量转换系统利用电缆将所得的电能传出；
当能量转换系统内进入海水时，海水由于重力作用，经过排水推板进入排水推板与能量转换系统底部内腔之间形成的空间内，此时，浮子系统的上下起伏运动带动联动L型弯杆上下运动，进而带动排水推板上下运动，通过排水推板将海水排出能量转换系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，在能量转换系统的内部增加了无需外部电能排水设备的排水装置，节省了排水环节购买与电能开支、降低运行成本，同时，简化了排水结构，利用发电装置本身已有空间，降低了单体点浮式波浪能发电装置体积，提高单位面积发电装置数量。
进一步的，由于排水装置跟随外部波浪能一起运动，不易损坏，不需要维护更换费用，节约维修成本。
进一步的，该装置可24小时连续运行，不需要人员看守或使用监控设备，简易、方便、实用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中，1、浮子系统 2、能量转换系统 3、电缆 4、支撑基础系统 5、无电力自动排水系统 1-1、顶部浮子 1-2、联动推拉活塞杆 2-1、液压系统 2-2、发电机 5-1、联动L型弯杆5-2、排水推板 5-3、单向密封阀。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，包括浮子系统1、能量转换系统2、电缆3、支撑基础系统4和无电力自动排水系统5；其中，浮子系统1连接能量转换系统2，用于将波浪能量转换为电能，能量转换系统2的电能输出端连接电缆3；支撑基础系统4固定在海床上，其自由端用于固定能量转换系统2,；无电力自动排水装置5设置在能量转换系统2内，用于排出能量转换系统2内的海水。
其中，浮子系统1包括顶部浮子1-1和联动推拉活塞杆1-2，其中，顶部浮子1-1设置在海平面上，是整套波浪能发电装置的吸能部件，跟随波浪的起伏做上下运动，将波浪能量转换为机械能；联动推拉活塞杆1-2安装在顶部浮子1-1的几何中心处的底部，跟顶部浮子一同做上下活塞运动，另一端安装在能量转换系统2上。
能量转换系统2包括壳体，壳体内设置有液压系统2-1和发电机2-2，其中，液压系统2-1与顶部浮子1-1通过联动推拉活塞杆1-2连接；液压系统2-1的另一端与发电机2-2连接。
液压系统2-1包括活塞密闭腔室、单向电磁阀、蓄能器和液压马达；其中，活塞密闭腔室的一端与联动推拉活塞杆1-2连接，另一端与单向电磁阀连接，单向电磁阀与蓄能器连接，蓄能器与液压马达连接。
活塞密闭腔室和单向电磁阀之间、单向电磁阀和蓄能器之间，以及蓄能器和液压马达之间均通过液压油管路连接。
工作前整个系统管路内注满液压油，当联动推拉活塞杆1-2推动活塞密闭腔室中的液压油流过与之连接的单向电磁阀时产生液压能，完成将外部机械能转化为液压能，并通过管路中蓄能器进行压力波动消除，最后平稳的高压油流过液压马达，液压马达带动发电机2-2转动，将液压能转化为电能，最终达到将推拉活塞杆1-2的机械能转化为电能的目的。
电缆3与发电机2-2相连，将产生的电能传输到岸上变压站进行并网发电。
无电力自动排水系统5包括联动L型弯杆5-1、排水推板5-2和单向密封阀5-3，其中，联动L型弯杆5-1设置有两个，以联动推拉活塞杆1-2为中心对称布置；联动L型弯杆5-1的一端固定在联动推拉活塞杆1-2上，另一端固定在排水推板5-2上，排水推板5-2固定在能量转换系统2的壳体内腔的下端，同时，排水推板5-2的四周外沿与壳体的内侧壁之间呈无摩擦上下滑动连接。
排水推板5-2位单向打开板，使得进入壳体内的海水只能从排水推板处流出。
能量转换系统2的壳体底部开设有若干个出水口，每个出水口上安装有一个单向密封阀5-3，此密封阀5-3作用是保证外部海水不能进入，只能将内部海水排出。
当能量转换系统2上的密封部件老化或密封作用失效时，海水从缝隙处流入到能量转换系统2内部空间内，由于重力原因，海水会通过单向只进不出排水推板5-2进入到推板内部，由于排水推板5-2和联动L型弯杆5-1、浮子1-1连接在一起，当浮子1-1做机械运动时，排水推板5-2随同一起做上下推动，可将内部流入的海水通过单向密封阀5-3排水外部海水中，完成排水作用。
本发明的工作原理为：
当点浮式波浪能发电装置在海面上工作时，在海面上漂浮的顶部浮子1-1跟随波浪能做上下起伏运动，与之相连的联动推拉活塞杆1-2也一同做上下活塞运动，推动能量转换系统2运转，将机械能转化为液压能，最终通过液压马达和发电机产生电能，利用海底电缆3，将电能输送至岸上变压站进行并网发电。
一旦联动推拉活塞杆1-2与能量转化系统2的连接处密封失效，海水将进入系统内部，为了能够快速、及时、高效的将海水排出，避免对内部液压系统2-1设备带来损坏，在联动推拉活塞杆1-2的末端安装有联动L型弯杆5-1，L型弯杆5-1的底部装有排水推板5-2。这样，在发电装置正常工作时，排水推板5-2也时刻做排水动作，一旦有海水进入到内部设备中，会由于重力进入至推板与内部结构组成的密闭腔室中，排水推板5-2随着波浪(活塞杆)一同运动，将海水迅速从出水口处排水。完成排水功能，避免海水长时间积累在内部系统中导致内部设备无法正常工作。
Claims (9)
1.一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，包括浮子系统(1)、能量转换系统(2)、电缆(3)和无电力自动排水系统(5)；其中，浮子系统(1)连接用于将波浪能量转换为电能的能量转换系统(2)，能量转换系统2的电能输出端连接电缆(3)；
无电力自动排水系统(5)包括联动L型弯杆(5-1)和排水推板(5-2)，其中，联动L型弯杆(5-1)设置有两个，两个联动L型弯杆(5-1)的一端均固定在浮子系统(1)上，另一端固定在排水推板(5-2)上，排水推板(5-2)固定在能量转换系统(2)的内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，浮子系统(1)包括顶部浮子(1-1)和联动推拉活塞杆(1-2)，其中，联动推拉活塞杆(1-2)的一端安装在顶部浮子(1-1)的几何中心处的底部；另一端连接能量转换系统(2)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，能量转换系统(2)包括壳体，壳体内设置有液压系统(2-1)、液压马达和发电机(2-2)，其中，液压系统(2-1)的一端与浮子系统(1)连接；液压系统(2-1)的另一端与液压马达连接，液压马达的输出轴与发电机(2-2)连接。
4.根据权利要求3所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，液压系统(2-1)还连接有含蓄能器。
5.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，排水推板(5-2)为单向打开板。
6.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，排水推板(5-2)的四周外沿与能量转换系统(2)的内侧壁之间呈无摩擦上下滑动式连接。
7.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，能量转换系统(2)壳体的底部开设有若干个排水口，每个排水口上安装有一个单向密封阀(5-3)。
8.根据权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，其特征在于，还包括支撑基础系统(4)，支撑基础系统(4)的一端固定在海床上，另一端固定在能量转换系统(2)的底部。
9.一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种适用于点浮式波浪能发电装置的自动排水系统，包括以下步骤：浮子系统(1)跟随波浪能做上下起伏运动，并推动能量转换系统(2)运转，将机械能转化为电能，能量转换系统(2)利用电缆(3)将所得的电能传出；
当能量转换系统(2)内进入海水时，海水由于重力作用，经过排水推板(5-2)进入排水推板与能量转换系统(2)底部内腔之间形成的空间内，此时，浮子系统(1)的上下起伏运动带动联动L型弯杆(5-1)上下运动，进而带动排水推板(5-2)上下运动，通过排水推板(5-2)将海水排出能量转换系统(2)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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