CN110078157A - 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法 - Google Patents

一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110078157A
CN110078157A CN201910215567.3A CN201910215567A CN110078157A CN 110078157 A CN110078157 A CN 110078157A CN 201910215567 A CN201910215567 A CN 201910215567A CN 110078157 A CN110078157 A CN 110078157A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric
energy
module
fixed
ultrasonic
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.)
Granted
Application number
CN201910215567.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110078157B (zh
Inventor
周楚新
王亮
赵淳生
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910215567.3A priority Critical patent/CN110078157B/zh
Publication of CN110078157A publication Critical patent/CN110078157A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110078157B publication Critical patent/CN110078157B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/007—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with means for converting solar radiation into useful energy
    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower or fuel cells
    • 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
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法，该装置包括超声换能器阵列模块、风能压电发电模块、太阳能发电模块、能量转换与控制系统模块和浮箱；所述超声换能器阵列模块包括若干个超声换能器均匀阵列设置在第一环形框上；所述风能压电发电模块由若干个转动压电振子叶片、若干个固定压电振子、第二环形框、第三环形框、安装梁、第一支撑梁、第二支撑梁、第二固定圆柱和第三固定圆柱。通过收集风能和太阳能实现整个装置的全天候供电，并基于相控阵原理进行超声除藻。本发明装置基于绿色能源，具有绿色除藻、无污染、除藻面积大、效果佳等优点。

Description

一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法
技术领域
本发明属于生态除藻技术领域，具体涉及一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法。
背景技术
水体富营养化现象的出现，使得水库、湖泊、海湾等缓流水体中的水生植物和浮游植物利用水中的营养物质迅速繁殖，导致水中的溶解氧含量降低，造成水质恶化，从而引起鱼类以及其它水生生物死亡，进而影响水体的利用状况。采用绿色的方法来抑制水体富营养化现象对于治理水体污染具有重要意义。目前，多个国际或者国内的研究单位已经通过相关实验证明利用超声技术可以抑制水体中的蓝藻的生长和繁殖，从而改变水华现象，实现对水体的清洁和去污。荷兰和美国的相关企业已经开发了控制蓝藻生长和繁殖的超声设备，并投入实际应用。对于大面积的湖泊或者水库，要抑制全水面的蓝藻生长，需要设置多个超声发生装置。因此，若能实现自供电的超声发生装置对于长期抑制水体中的蓝藻具有重要的意义。荷兰LG Sonic公司研制了可覆盖直径500米范围的基于太阳能供电的超声除藻装置，包含三个超声换能器实现360度水域的声场辐射。由于超声波在水中传播的非线性以及衰减特性，理论上的水域中的超声波辐射角度随着水体范围的扩大衰减严重。要实现覆盖面积内的全水域辐射，则需要大功率超声换能器。因此，超声除藻装置对电能将会产生较大的依赖。然而，太阳能发电只能对超声除藻装置进行白天供电。
为了降低成本以及减小超声除藻装置的复杂程度，充分利用自然能源，本发明提出了小功率超声换能器阵列方案来实现超声除藻功能，并同时利用太阳能和风能结合发电实现对超声除藻装置的全天候供电。基于风能的不定向性，提出了环形阵列压电发电装置来收集风能，避免了在无太阳能的情况出现断电或者无电供应情况的发生。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法，以解决现有技术中传统大功率超声除藻装置单一能源供应问题，本发明基于相控阵原理提出了小功率超声换能器阵列方案来实现超声除藻功能，并同时利用太阳能和风能结合发电实现对超声除藻装置的全天候的供电。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，包括：超声换能器阵列模块、风能压电发电模块、太阳能发电模块、能量转换与控制系统模块和浮箱；
所述超声换能器阵列模块包含：若干个超声换能器、第一环形框、若干个第一支撑梁和第一固定圆柱；其中，所述第一支撑梁的两端分别与所述第一环形框内侧和所述第一固定圆柱外侧相连并固定；
所述风能压电发电模块包含：固定压电振子阵列模块和转动压电振子阵列模块，其中，所述固定压电振子阵列模块由若干个压电振子、第二环形框、第二支撑梁和第二固定圆柱组成，所述若干个压电振子采用阵列的方式固定在所述第二环形框的外侧，所述第二支撑梁的两端分别固定在所述第二环形框的内侧和所述第二固定圆柱的外侧；
所述压电振子由两片矩形压电陶瓷片、弹性梁、柔性铰链和质量块组成；所述两片矩形压电陶瓷片分别粘贴在弹性梁的上下表面，所述质量块设置在所述弹性梁的一端，所述柔性铰链设置在弹性梁的另一端，并且设置有柔性铰链的弹性梁的一端固定在所述第二环形框上；
所述矩形压电陶瓷片的极化方向沿着厚度方向；
所述两片矩形压电陶瓷片的极化方向相同；
所述转动压电振子阵列模块由若干个压电转动叶片、安装梁、安装螺栓、第三环形框、第三支撑梁和第三固定圆柱，其中，所述压电转动叶片采用阵列方式通过所述安装梁和所述安装螺栓固定在所述第三环形框的外侧；所述第三支撑梁的两端分别固定在所述第三环形框的内侧和所述第三固定圆柱的外侧；
所述浮箱安装在所述超声换能器阵列模块的第一固定圆柱上，所述固定压电振子阵列模块安装在所述浮箱上，所述转动压电振子阵列模块安装在所述固定压电振子阵列模块上，并且所述第一固定圆柱、第二固定圆柱以及第三固定圆柱同轴，所述能量转换与控制系统模块安装在所述转动压电振子阵列模块的第三固定圆柱上，所述光伏发电系统固定在所述能量转换与控制系统模块上；
所述太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在所述能量转换与控制系统模块中。
进一步地，所述超声换能器包括预紧螺栓、配重块、平面梁、4片矩形带圆孔的压电陶瓷片和喇叭口形发射端；通过所述预紧螺栓将所述配重块、所述矩形带圆孔的压电陶瓷片和所述喇叭口形发射端安装在所述置于第一环形框上的所述平面梁，同时所述平面梁位于第二片矩形带圆孔的压电陶瓷片与第三片矩形带圆孔的压电陶瓷片之间。
进一步地，所述超声换能器阵列模块中设置的所述超声换能器的个数根据超声换能器发射出的超声波所能覆盖的空间角度大小来确定。
进一步地，所述喇叭口形发射端设计为变截面放大结构且存在内腔，用于调节所述超声换能器的发射频率；
所述矩形带圆孔的压电陶瓷片沿着厚度方向极化；
所述相邻两片矩形带圆孔的压电陶瓷片的极化方向相反；
所述平面梁位于所述超声换能器的振动节点位置。
进一步地，若干个所述超声换能器采用阵列方式通过所述置于第一环形框上的所述平面梁固定安装在所述第一环形框上，并且与所述第一环形框的安装位置位于所述超声换能器的振动节点位置。
进一步地，所述压电转动叶片由四组所述压电振子阵列设置在中空圆柱上；且所述压电转动叶片的数量与所述固定压电振子的数量一一对应。
进一步地，所述太阳能发电模块由光伏发电系统组成。
本发明的一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置的工作方法，基于上述装置，包括步骤如下：
太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在能量转换与控制系统模块，风能压电发电模块在外界风的作用下推动压电转动叶片旋转并锤击对应的压电振子的自由端实现全天候的压电发电，并将电能储藏在所述能量转换与控制系统模块，所述能量转换与控制系统模块实时将电能输送至超声换能器阵列模块，实现超声波发射；
每一个固定在第二环形框外侧的压电振子受到与之对应的转动压电叶片中的一组压电振子的锤击，固定在第二环形框外侧的压电振子和与之撞击的转动压电叶片上的压电振子同时产生弯曲变形，从而利用压电效应使得两片矩形压电陶瓷片的表面产生电荷，实现发电；
当所述固定在第二环形框外侧的压电振子的弯曲变形回复至平衡位置后，所述转动压电叶片上的另一组压电振子将继续撞击所述固定在第二环形框外侧的压电振子；随着风力大小的改变，保证所述转动压电叶片与对应的固定压电叶片持续撞击发电。
本发明的有益效果：
本发明提出的超声蓝藻控制装置基于相控阵原理，采用阵列方式的小功率超声换能器控制超声波的发射与辐射范围，能够有效地抑制蓝藻的生长和繁殖，同时降低能耗。此外，利用压电材料的正压电效应，充分收集自然风实现全天候的压电风能发电对超声蓝藻控制装置进行供电，弥补太阳能发电受太阳照晒时间的限制而产生电能间断的缺陷。同时，风能压电发电和太阳能发电相结合，进一步解决了超声蓝藻控制装置的电能供应不足的问题。
本发明的超声蓝藻控制装置具有结构简单、系统复杂程度低、控制系统简单、除藻效果好、可控性好等优点。
附图说明
图1 为太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置的结构示意图；
图2 为超声换能器阵列模块的结构示意图；
图3 为固定压电振子阵列模块的结构示意图；
图4 为转动压电振子阵列模块的结构示意图；
图5 为浮箱与超声换能器阵列模块固连的结构示意图；
图6 为光伏发电系统与能量转换与控制系统模块固连的结构示意图；
图7 为超声换能器的结构示意图；
图8 为压电振子的结构示意图；
图9 为压电转动叶片的结构示意图；
图10为压电转动叶片固定在安装梁上的结构示意图；
其中：1.1-超声换能器，1.2-第一环形框，1.3-第一支撑梁，1.4-第一固定圆柱，1.5-预紧螺栓，1.6-配重块，1.7-平面梁，1.8-矩形带圆孔的压电陶瓷片，1.9-喇叭口形发射端，2.1-矩形压电陶瓷片，2.2-质量块，2.3-第二环形框，2.4-安装梁，2.5-弹性梁，2.6-第二支撑梁，2.7-第二固定圆柱，2.8-柔性铰链，2.9-中空圆柱，2.10-安装螺栓，2.11-第三固定圆柱，2.12-第三支撑梁，2.13-第三环形框，3-光伏发电系统，4-能量装换与控制系统模块，5-浮箱。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
本发明的一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，包括：超声换能器阵列模块、风能压电发电模块、太阳能发电模块、能量转换与控制系统模块4和浮箱5，如图1所示；
所述超声换能器阵列模块包含：若干个超声换能器1.1、第一环形框1.2、若干个第一支撑梁1.3和第一固定圆柱1.4，如图2所示；其中，所述第一支撑梁1.3的两端分别与所述第一环形框1.2内侧和所述第一固定圆柱1.4外侧相连并固定，并与之固连成为一体；所述超声换能器阵列模块中设置的所述超声换能器1.1的个数根据超声换能器1.1发射出的超声波所能覆盖的角度大小来确定。
所述风能压电发电模块包含：固定压电振子阵列模块和转动压电振子阵列模块。所述固定压电振子阵列模块由若干个压电振子、第二环形框2.3、第二支撑梁2.6和第二固定圆柱2.7组成，如图3所示；其中，所述若干个压电振子通过螺栓采用阵列的方式固定在所述第二环形框2.3的外侧，所述第二支撑梁2.6的两端分别固定在所述第二环形框2.3的内侧和所述第二固定圆柱2.7的外侧，并与之固连成为一体；所述转动压电振子阵列模块由若干个压电转动叶片、安装梁2.4、安装螺栓2.10第三环形框2.13、第三支撑梁2.12和第三固定圆柱2.11，如图4所示；其中，所述压电转动叶片通过安装螺栓2.10固定在所述安装梁2.4上，并将所述安装梁2.4通过螺栓固定安装在所述第三环形框2.13的外侧；所述第三支撑梁2.12的两端分别固定在所述第三环形框2.13的内侧和所述第三固定圆柱2.11的外侧，并与之固连成为一体；
所述浮箱5安装在所述超声换能器阵列模块的第一固定圆柱1.4上，如图5所示，所述固定压电振子阵列模块安装在所述浮箱5上。所述转动压电振子阵列模块安装在所述固定压电振子阵列模块上，并且所述第一固定圆柱1.4、第二固定圆柱2.7以及第三固定圆柱2.11同轴，所述能量转换与控制系统模块4安装在所述转动压电振子阵列模块的第三固定圆柱2.11上，所述光伏发电系统3固定设置在所述能量转换与控制系统模块4上，如图6所示；
所述太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在所述能量转换与控制系统模块4中。
所述超声换能器包括预紧螺栓1.5、配重块1.6、置于第一环形框上的平面梁1.7、四片矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8和喇叭口形发射端1.9，如图7所示；通过所述预紧螺栓1.5将所述配重块1.6、所述矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8和所述喇叭形发射端1.9安装在所述置于第一环形框上的平面梁1.7，同时所述平面梁1.7位于第二片矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8与第三片矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8之间。其中，所述喇叭口形发射端1.9设计为变截面放大结构且存在内腔，用于调节所述超声换能器1.1的发射频率；
所述矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8沿着厚度方向极化；
所述相邻两片矩形带圆孔的压电陶瓷片1.8的极化方向相反；
所述平面梁1.7位于所述超声换能器1.1的振动节点位置。
所述压电振子由两片矩形压电陶瓷片2.1、弹性梁2.5、柔性铰链2.8和质量块2.2组成，如图8所示；所述两片矩形压电陶瓷片2.1分别粘贴在弹性梁2.5的上下表面，所述质量块2.2设置在所述弹性梁2.5的一端，所述柔性铰链2.8设置在弹性梁2.5的另一端，并且设置有柔性铰链2.8的弹性梁的一端固定在所述第二环形框2.3上；
所述矩形压电陶瓷片2.1的极化方向沿着厚度方向；
所述两片矩形压电陶瓷片2.1的极化方向相同；
所述柔性铰链2.8是为了放大所述弹性梁2.5端部设置的所述质量块2.2的振动位移，从而提高所述矩形压电陶瓷片2.1的能量转换效率。
其中，所述压电转动叶片由四组所述压电振子阵列设置在中空圆柱2.9上，如图9所示；且所述压电转动叶片的数量与所述固定压电振子的数量一一对应。所述压电转动叶片通过安装螺栓固定设置在所述安装梁上，如图10所示。
其中，所述太阳能发电模块由光伏发电系统3组成。
本发明的一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置的工作方法，基于上述装置，包括步骤如下：
太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在能量转换与控制系统模块，风能压电发电模块在外界风的作用下推动压电转动叶片旋转并锤击对应的固定在第二环形框外侧的压电振子的自由端实现全天候的压电发电，并将电能储藏在所述能量转换与控制系统模块，所述能量转换与控制系统模块实时将电能输送至超声换能器阵列模块，实现超声波发射；
所述超声换能器阵列模块的控制可根据相控阵的原理，实现对一定空间域的超声波传播。
每一个固定在第二环形框外侧的压电振子受到与之对应的转动压电叶片中的一组压电振子的锤击，固定在第二环形框外侧的压电振子和与之撞击的转动压电叶片上的压电振子同时产生弯曲变形，从而利用压电效应使得两片矩形压电陶瓷片的表面产生电荷，实现发电；
当所述固定在第二环形框外侧的压电振子的弯曲变形回复至平衡位置后，所述转动压电叶片上的另一组压电振子将继续撞击所述固定在第二环形框外侧的压电振子；随着风力大小的改变，保证所述转动压电叶片与对应的固定压电叶片持续撞击发电。所述超声换能器阵列发射的超声波可以抑制所覆盖水域的蓝藻的生长和繁殖。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，包括：超声换能器阵列模块、风能压电发电模块、太阳能发电模块、能量转换与控制系统模块（4）和浮箱（5）；
所述超声换能器阵列模块包含：若干个超声换能器（1.1）、第一环形框（1.2）、若干个第一支撑梁（1.3）和第一固定圆柱（1.4）；其中，所述第一支撑梁（1.3）的两端分别与所述第一环形框（1.2）内侧和所述第一固定圆柱（1.4）外侧相连并固定；
所述风能压电发电模块包含：固定压电振子阵列模块和转动压电振子阵列模块，其中，所述固定压电振子阵列模块由若干个压电振子、第二环形框（2.3）、第二支撑梁（2.6）和第二固定圆柱（2.7）组成，所述若干个压电振子采用阵列的方式固定在所述第二环形框（2.3）的外侧，所述第二支撑梁（2.6）的两端分别固定在所述第二环形框（2.3）的内侧和所述第二固定圆柱（2.7）的外侧；
所述压电振子由两片矩形压电陶瓷片（2.1）、弹性梁（2.5）、柔性铰链（2.8）和质量块（2.2）组成；所述两片矩形压电陶瓷片（2.1）分别粘贴在弹性梁（2.5）的上下表面，所述质量块（2.2）设置在所述弹性梁（2.5）的一端，所述柔性铰链（2.8）设置在弹性梁（2.5）的另一端，并且设置有柔性铰链（2.8）的弹性梁（2.5）的一端固定在所述第二环形框（2.3）上；
所述矩形压电陶瓷片（2.1）的极化方向沿着厚度方向；
所述两片矩形压电陶瓷片（2.1）的极化方向相同；
所述转动压电振子阵列模块由若干个压电转动叶片、安装梁（2.4）、安装螺栓（2.10）、第三环形框（2.13）、第三支撑梁（2.12）和第三固定圆柱（2.11），其中，所述压电转动叶片采用阵列方式通过所述安装梁（2.4）和所述安装螺栓（2.10）固定在所述第三环形框（2.13）的外侧；所述第三支撑梁（2.12）的两端分别固定在所述第三环形框（2.13）的内侧和所述第三固定圆柱（2.11）的外侧；
所述浮箱（5）安装在所述超声换能器阵列模块的第一固定圆柱（1.4）上，所述固定压电振子阵列模块安装在所述浮箱（5）上，所述转动压电振子阵列模块安装在所述固定压电振子阵列模块上，并且所述第一固定圆柱（1.4）、第二固定圆柱（2.7）以及第三固定圆柱（2.11）同轴，所述能量转换与控制系统模块（4）安装在所述转动压电振子阵列模块的第三固定圆柱（2.11）上，所述光伏发电系统（3）固定在所述能量转换与控制系统模块（4）上；
所述太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在所述能量转换与控制系统模块（4）中。
2.根据权利要求1所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，所述超声换能器（1.1）包括预紧螺栓（1.5）、配重块（1.6）、平面梁（1.7）、4片矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）和喇叭口形发射端（1.9）；通过所述预紧螺栓（1.5）将所述配重块（1.6）、所述矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）和所述喇叭口形发射端（1.9）安装在所述置于第一环形框上的所述平面梁（1.7），同时所述平面梁（1.7）位于第二片矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）与第三片矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）之间。
3.根据权利要求2所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，所述超声换能器阵列模块中设置的所述超声换能器（1.1）的个数根据超声换能器（1.1）发射出的超声波所能覆盖的空间角度大小来确定。
4.根据权利要求2所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，所述喇叭口形发射端（1.9）设计为变截面放大结构且存在内腔，用于调节所述超声换能器（1.1）的发射频率；
所述矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）沿着厚度方向极化；
所述相邻两片矩形带圆孔的压电陶瓷片（1.8）的极化方向相反；
所述平面梁（1.7）位于所述超声换能器（1.1）的振动节点位置。
5.根据权利要求2所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，若干个所述超声换能器（1.1）采用阵列方式通过所述置于第一环形框上的所述平面梁（1.7）固定安装在所述第一环形框（1.2）上，并且与所述第一环形框（1.2）的安装位置位于所述超声换能器（1.1）的振动节点位置。
6.根据权利要求1所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，所述压电转动叶片由四组所述压电振子阵列设置在中空圆柱（2.9）上；且所述压电转动叶片的数量与所述固定压电振子的数量一一对应。
7.根据权利要求1所述的太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置，其特征在于，所述太阳能发电模块由光伏发电系统（3）组成。
8.一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置的工作方法，基于上述权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于，包括步骤如下：
太阳能发电模块将收集到的太阳能转化为电能储藏在能量转换与控制系统模块，风能压电发电模块在外界风的作用下推动压电转动叶片旋转并锤击对应的压电振子的自由端实现全天候的压电发电，并将电能储藏在所述能量转换与控制系统模块，能量转换与控制系统模块实时将电能输送至超声换能器阵列模块，实现超声波发射；
每一个固定在第二环形框外侧的压电振子受到与之对应的转动压电叶片中的一组压电振子的锤击，固定在第二环形框外侧的压电振子和与之撞击的转动压电叶片上的压电振子同时产生弯曲变形，从而利用压电效应使得两片矩形压电陶瓷片的表面产生电荷，实现发电；
当所述固定在第二环形框外侧的压电振子的弯曲变形回复至平衡位置后，所述转动压电叶片上的另一组压电振子将继续撞击所述固定在第二环形框外侧的压电振子；随着风力大小的改变，保证所述转动压电叶片与对应的固定压电叶片持续撞击发电。
CN201910215567.3A 2019-03-21 2019-03-21 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法 Expired - Fee Related CN110078157B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910215567.3A CN110078157B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910215567.3A CN110078157B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110078157A true CN110078157A (zh) 2019-08-02
CN110078157B CN110078157B (zh) 2021-11-19

Family

ID=67413327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910215567.3A Expired - Fee Related CN110078157B (zh) 2019-03-21 2019-03-21 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110078157B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110606527A (zh) * 2019-10-12 2019-12-24 周楚新 贴片式自供电的全方位超声波辐射除藻装置及其工作方法
CN111181473A (zh) * 2020-01-07 2020-05-19 中北大学 一种双面夹心式光电压电复合柔性俘能器及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101274787A (zh) * 2008-05-16 2008-10-01 同济大学 风能-太阳能互补超声波除藻装置及方法
KR20130009583A (ko) * 2011-07-13 2013-01-23 (주)시드에너텍 유체의 흐름을 이용한 압전 하베스팅 시스템
CN103107740A (zh) * 2013-03-08 2013-05-15 苏州市职业大学 一种柱状多方向压电发电装置
CN105897049A (zh) * 2016-06-06 2016-08-24 南京航空航天大学 一种转动碰撞式月面压电能量收集装置及其工作方法
CN106602929A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 苏州市职业大学 一种圆盘式压电发电装置
CN107628670A (zh) * 2017-11-13 2018-01-26 哈尔滨工业大学 一种用于输水明渠缓流区的抑藻除藻超声波装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101274787A (zh) * 2008-05-16 2008-10-01 同济大学 风能-太阳能互补超声波除藻装置及方法
KR20130009583A (ko) * 2011-07-13 2013-01-23 (주)시드에너텍 유체의 흐름을 이용한 압전 하베스팅 시스템
CN103107740A (zh) * 2013-03-08 2013-05-15 苏州市职业大学 一种柱状多方向压电发电装置
CN105897049A (zh) * 2016-06-06 2016-08-24 南京航空航天大学 一种转动碰撞式月面压电能量收集装置及其工作方法
CN106602929A (zh) * 2016-12-22 2017-04-26 苏州市职业大学 一种圆盘式压电发电装置
CN107628670A (zh) * 2017-11-13 2018-01-26 哈尔滨工业大学 一种用于输水明渠缓流区的抑藻除藻超声波装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
栾桂冬等: "《传感器及其应用》", 31 October 2018, 西安电子科技大学出版社 *
牛金海: "《超声原理及生物医学工程应用：生物医学超声学》", 31 January 2017, 上海交通大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110606527A (zh) * 2019-10-12 2019-12-24 周楚新 贴片式自供电的全方位超声波辐射除藻装置及其工作方法
CN111181473A (zh) * 2020-01-07 2020-05-19 中北大学 一种双面夹心式光电压电复合柔性俘能器及其应用
CN111181473B (zh) * 2020-01-07 2022-11-25 中北大学 一种双面夹心式光电压电复合柔性俘能器及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110078157B (zh) 2021-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110078158B (zh) 一种太阳能与波浪能协同发电的超声除藻装置及方法
CN110078157A (zh) 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置及方法
CN106555727B (zh) 一种海洋波浪能压电发电装置及其工作方式
CN104960636A (zh) 一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群
CN115140257B (zh) 一种蜂窝状风浪联合发电平台
CN200989279Y (zh) 阵列型漂浮式海浪发电装置
CN110589929A (zh) 一种自供电的全方位集成式超声除藻装置及其工作方法
CN210265013U (zh) 一种仿船式双效波能发电装置
CN101817571A (zh) 变频式超声波除藻仪
CN210340408U (zh) 一种太阳能与波浪能协同发电的超声除藻装置
CN210340407U (zh) 一种太阳能与风能协同发电的超声蓝藻控制装置
CN102190354A (zh) 自浮式等离子放电除藻装置
CN211312403U (zh) 一种兼具发电和养殖功能的组合式透空防波堤
KR20100130515A (ko) 수상설치형 태양광 추적 집광장치
CN111056589B (zh) 一种自供电水面全覆盖超声除藻装置及方法
CN207377704U (zh) 振荡水柱与振荡浮子组合式波能转换装置
CN107628670B (zh) 一种用于输水明渠缓流区的抑藻除藻超声波装置及方法
CN110606527A (zh) 贴片式自供电的全方位超声波辐射除藻装置及其工作方法
CN206602481U (zh) 一种浮筒式漂浮约束桁架
CN111056590B (zh) 一种斯特林发动机供电的全方位超声除藻装置及方法
CN101830538A (zh) 全方位超声波除藻仪
CN2419388Y (zh) 一种波浪发电装置
CN211111175U (zh) 贴片式自供电的全方位超声波辐射除藻装置
CN117209077B (zh) 一种用于国土空间生态修复的治理装置及治理方法
CN116891269A (zh) 一种无线远程控制超声波除藻仪

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211119

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee