CN110863940B - 一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，包括堤坝、水库和涡轮机，所述拦截机构包括第一电机、线盘、两根绕线和两个拦截组件，所述拦截组件包括滤网、闸门和清洁刷，所述调向机构包括第二电机、转轴、连接杆、轴承、密封圈和固定组件，该具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，通过拦截机构对海水过滤，并拦截一些海洋生物，以免影响涡轮机工作，不仅如此，通过调向机构控制蜗轮机的方向，使其正对水流的方向，从而提高发电效率。

Description

一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统
技术领域
本发明涉及水利发电领域，特别涉及一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统。
背景技术
水力发电是发电的一种方式，利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。它是由建筑物来集中天然水流的落差，形成水头，并以水库汇集、调节天然水流的流量；基本设备是水轮发电机组。当水流通过水轮机时，水轮机受水流推动而转动，水轮机带动发电机发电，机械能转换为电能，再经过变电和输配电设备将电力送到用户。潮汐发电是水利发电中的一种形式，与普通水力发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。
现有的潮汐发电系统工作时，由于水轮机安装在连接海洋和水库的海底通道内，一旦有海洋生物钻进通道，可能会影响水轮机工作，水轮机转动时也可能会伤害到海洋生物，不仅如此，由于涨潮和落潮时海水流动的方向相反，难以保证水轮机总是正对海水流动的方向，因此降低了发电效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，包括堤坝、水库和涡轮机，所述堤坝固定在水库的一侧，所述堤坝的下部设有通道，所述通道与水库连通，所述涡轮机设置在通道内，所述通道内设有拦截机构和调向机构；
所述拦截机构包括第一电机、线盘、两根绕线和两个拦截组件，所述堤坝内设有空腔，所述第一电机固定在空腔内的顶部，所述第一电机与线盘传动连接，所述绕线的一端缠绕在线盘上，两根绕线的另一端分别与两个拦截组件连接，两个拦截组件分别位于涡轮机的两侧；
所述拦截组件包括滤网、闸门和清洁刷，所述滤网固定在通道内，所述堤坝内设有两个密封口，两个密封口分别位于涡轮机的两侧的上方，所述闸门位于滤网的远离涡轮机的一侧，所述密封口和绕线均与闸门一一对应，所述闸门与密封口密封连接，所述空腔与两个密封口之间均设有线孔，所述绕线穿过线孔与闸门固定连接，所述清洁刷固定在闸门的靠近滤网的一侧的下部，所述清洁刷的刷毛抵靠在滤网上；
所述调向机构包括第二电机、转轴、连接杆、轴承、密封圈和固定组件，所述空腔的下方设有通孔，所述第二电机固定在空腔内的底部，所述第二电机通过转轴与涡轮机传动连接，所述转轴与通孔的内壁密封连接，所述密封圈固定在转轴上，所述密封圈抵靠在通道的靠近通孔的一侧，所述连接杆的一端固定在涡轮机的下方，所述连接杆的另一端与轴承的内圈固定连接，所述轴承的外圈固定在通道内的底部，所述转轴与连接杆同轴设置，所述固定组件与涡轮机连接。
作为优选，为了提高系统的智能化程度，所述空腔内设有处理器，所述处理器内设有天线和PLC，所述第一电机、第二电机和天线均与PLC电连接。
作为优选，为了检测海水的流量，所述通道内设有多普勒超声波探测仪，所述多普勒超声波探测仪与PLC电连接。
作为优选，为了提高第二电机的驱动力，所述第二电机为直流伺服电机。
作为优选，为了固定涡轮机，所述固定组件包括第三电机、凸轮、竖杆、移动轮、限位单元和两个套管，所述第三电机固定在涡轮机上，所述第三电机与凸轮传动连接，所述竖杆竖向设置，所述竖杆的底端与移动轮连接，所述移动轮抵靠在凸轮上，所述限位单元与竖杆连接，所述套管固定在通道内的顶部，两个套管分别位于涡轮机的两侧的上方，所述竖杆的顶端位于其中一个套管内，所述第三电机与PLC电连接。
作为优选，为了限制竖杆的移动方向，所述限位单元包括限位环和L形杆，所述限位环套设在竖杆上，所述限位环通过L形杆与涡轮机固定连接。
作为优选，为了防止竖杆生锈，所述竖杆的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了驱赶海洋生物，所述通道内设有声呐，所述声呐与PLC电连接。
作为优选，为了防止两根绕线缠绕到一起，所述线盘上设有隔板，所述隔板固定在线盘的中间位置，两根绕线分别位于隔板的两侧。
本发明的有益效果是，该具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，通过拦截机构对海水过滤，并拦截一些海洋生物，以免影响涡轮机工作，与现有的拦截机构相比，该拦截机构在闸门升降的同时可以清洁滤网，且闸门关闭后可以减轻水流对调向机构工作的干扰，不仅如此，通过调向机构控制涡轮机的方向，使其正对水流的方向，从而提高发电效率，与现有的调向机构相比，该调向机构设计巧妙，提高了实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是图1的B部放大图；
图4是本发明的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统的调向机构的结构示意图；
图5是本发明的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统的固定组件的结构示意图；
图中：1.堤坝，2.水库，3.涡轮机，4.第一电机，5.线盘，6.绕线，7.滤网，8.闸门，9.清洁刷，10.第二电机，11.转轴，12.连接杆，13.轴承，14.密封圈，15.处理器，16.多普勒超声波探测仪，17.第三电机，18.凸轮，19.竖杆，20.移动轮，21.套管，22.限位环，23.L形杆，24.声呐，25.隔板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，包括堤坝1、水库2和涡轮机3，所述堤坝1固定在水库2的一侧，所述堤坝1的下部设有通道，所述通道与水库2连通，所述涡轮机3设置在通道内，所述通道内设有拦截机构和调向机构；
涨潮时，海水从通道涌入水库2，带动涡轮机3旋转发电，拦截机构对海水进行过滤，并拦截海洋动物，落潮时，海水从水库2通过通道流向大海，调向机构控制涡轮机3调整方向，正对海水的流向，从而提高发电效率。
如图2所示，所述拦截机构包括第一电机4、线盘5、两根绕线6和两个拦截组件，所述堤坝1内设有空腔，所述第一电机4固定在空腔内的顶部，所述第一电机4与线盘5传动连接，所述绕线6的一端缠绕在线盘5上，两根绕线6的另一端分别与两个拦截组件连接，两个拦截组件分别位于涡轮机3的两侧；
如图3所示，所述拦截组件包括滤网7、闸门8和清洁刷9，所述滤网7固定在通道内，所述堤坝1内设有两个密封口，两个密封口分别位于涡轮机3的两侧的上方，所述闸门8位于滤网7的远离涡轮机3的一侧，所述密封口和绕线6均与闸门8一一对应，所述闸门8与密封口密封连接，所述空腔与两个密封口之间均设有线孔，所述绕线6穿过线孔与闸门8固定连接，所述清洁刷9固定在闸门8的靠近滤网7的一侧的下部，所述清洁刷9的刷毛抵靠在滤网7上；
PLC控制第一电机4驱动线盘5转动，两根绕线6分别带动两个闸门8上升，进入到密封口内，便于海水在通道内流通，PLC控制第一电机4反向转动，闸门8下降，使通道两端封闭，便于调整涡轮机3的朝向，在闸门8升降的过程中，带动清洁刷9移动，清洁刷9的刷毛对滤网7进行清洁，清除掉附着在滤网7上的一些藻类和浮游生物。
如图4所示，所述调向机构包括第二电机10、转轴11、连接杆12、轴承13、密封圈14和固定组件，所述空腔的下方设有通孔，所述第二电机10固定在空腔内的底部，所述第二电机10通过转轴11与涡轮机3传动连接，所述转轴11与通孔的内壁密封连接，所述密封圈14固定在转轴11上，所述密封圈14抵靠在通道的靠近通孔的一侧，所述连接杆12的一端固定在涡轮机3的下方，所述连接杆12的另一端与轴承13的内圈固定连接，所述轴承13的外圈固定在通道内的底部，所述转轴11与连接杆12同轴设置，所述固定组件与涡轮机连接。
PLC控制第二电机10驱动转轴11转动，带动涡轮机3转动，从而调整涡轮机3的朝向，连接杆12和轴承13使涡轮机3转动得更稳定，调整完毕后，由固定组件固定涡轮机3。
作为优选，为了提高系统的智能化程度，所述空腔内设有处理器15，所述处理器15内设有天线和PLC，所述第一电机4、第二电机10和天线均与PLC电连接。
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
用户通过遥控装置发出信号，天线接收信号，并将信号发送给PLC，PLC收取信号后控制设备启动。
作为优选，为了检测海水的流量，所述通道内设有多普勒超声波探测仪16，所述多普勒超声波探测仪16与PLC电连接。
多普勒超声波探测仪16检测海水的流量，并发送信号给PLC，PLC收取信号后，通过拦截机构控制闸门8升降的高度，对海水的流速进行调整。
作为优选，为了提高第二电机10的驱动力，所述第二电机10为直流伺服电机。
如图5所示，所述固定组件包括第三电机17、凸轮18、竖杆19、移动轮20、限位单元和两个套管21，所述第三电机17固定在涡轮机3上，所述第三电机17与凸轮18传动连接，所述竖杆19竖向设置，所述竖杆19的底端与移动轮20连接，所述移动轮20抵靠在凸轮18上，所述限位单元与竖杆19连接，所述套管21固定在通道内的顶部，两个套管21分别位于涡轮机3的两侧的上方，所述竖杆19的顶端位于其中一个套管21内，所述第三电机17与PLC电连接。
涡轮机3的朝向调整完毕后，PLC控制第三电机17驱动凸轮18转动，移动轮20随之转动的同时，带动竖杆19上升，竖杆19的顶端插入到套管21内，从而固定涡轮机3的朝向。
作为优选，为了限制竖杆19的移动方向，所述限位单元包括限位环22和L形杆23，所述限位环22套设在竖杆19上，所述限位环22通过L形杆23与涡轮机3固定连接。
作为优选，为了防止竖杆19生锈，所述竖杆19的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了驱赶海洋生物，所述通道内设有声呐24，所述声呐24与PLC电连接。
声呐24探测海底情况，并发送信号给PLC，PLC收到信号后，如果发现有海洋生物靠近，则PLC控制声呐24用超声波对海洋生物进行驱赶。
作为优选，为了防止两根绕线6缠绕到一起，所述线盘5上设有隔板25，所述隔板25固定在线盘5的中间位置，两根绕线6分别位于隔板25的两侧。
涨潮时，海水从通道涌入水库2，带动涡轮机3旋转发电，滤网7对海水进行过滤，并拦截海洋动物，落潮时，海水从水库2通过通道流向大海，PLC控制第一电机4驱动线盘5转动，两根绕线6分别带动两个闸门8下降，使通道两端封闭，同时闸门8带动清洁刷9移动，清洁刷9的刷毛对滤网7进行清洁，清除掉附着在滤网7上的一些藻类和浮游生物，PLC再控制第二电机10驱动转轴11转动，带动涡轮机3转动，从而调整涡轮机3的朝向，然后PLC控制第三电机17驱动凸轮18转动，移动轮20随之转动的同时，带动竖杆19上升，竖杆19的顶端插入到套管21内，从而固定涡轮机3的朝向，拦截机构再升起闸门8，海水流动带动涡轮机3工作，从而提高发电效率。
与现有技术相比，该具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，通过拦截机构对海水过滤，并拦截一些海洋生物，以免影响涡轮机3工作，与现有的拦截机构相比，该拦截机构在闸门8升降的同时可以清洁滤网7，且闸门8关闭后可以减轻水流对调向机构工作的干扰，不仅如此，通过调向机构控制涡轮机的方向，使其正对水流的方向，从而提高发电效率，与现有的调向机构相比，该调向机构设计巧妙，提高了实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，包括堤坝(1)、水库(2)和涡轮机(3)，所述堤坝(1)固定在水库(2)的一侧，所述堤坝(1)的下部设有通道，所述通道与水库(2)连通，所述涡轮机(3)设置在通道内，其特征在于，所述通道内设有拦截机构和调向机构；
所述拦截机构包括第一电机(4)、线盘(5)、两根绕线(6)和两个拦截组件，所述堤坝(1)内设有空腔，所述第一电机(4)固定在空腔内的顶部，所述第一电机(4)与线盘(5)传动连接，所述绕线(6)的一端缠绕在线盘(5)上，两根绕线(6)的另一端分别与两个拦截组件连接，两个拦截组件分别位于涡轮机(3)的两侧；
所述拦截组件包括滤网(7)、闸门(8)和清洁刷(9)，所述滤网(7)固定在通道内，所述堤坝(1)内设有两个密封口，两个密封口分别位于涡轮机(3)的两侧的上方，所述闸门(8)位于滤网(7)的远离涡轮机(3)的一侧，所述密封口和绕线(6)均与闸门(8)一一对应，所述闸门(8)与密封口密封连接，所述空腔与两个密封口之间均设有线孔，所述绕线(6)穿过线孔与闸门(8)固定连接，所述清洁刷(9)固定在闸门(8)的靠近滤网(7)的一侧的下部，所述清洁刷(9)的刷毛抵靠在滤网(7)上；
所述调向机构包括第二电机(10)、转轴(11)、连接杆(12)、轴承(13)、密封圈(14)和固定组件，所述空腔的下方设有通孔，所述第二电机(10)固定在空腔内的底部，所述第二电机(10)通过转轴(11)与涡轮机(3)传动连接，所述转轴(11)与通孔的内壁密封连接，所述密封圈(14)固定在转轴(11)上，所述密封圈(14)抵靠在通道的靠近通孔的一侧，所述连接杆(12)的一端固定在涡轮机(3)的下方，所述连接杆(12)的另一端与轴承(13)的内圈固定连接，所述轴承(13)的外圈固定在通道内的底部，所述转轴(11)与连接杆(12)同轴设置，所述固定组件与涡轮机连接。
2.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述空腔内设有处理器(15)，所述处理器(15)内设有天线和PLC，所述第一电机(4)、第二电机(10)和天线均与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述通道内设有多普勒超声波探测仪(16)，所述多普勒超声波探测仪(16)与PLC电连接。
4.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述第二电机(10)为直流伺服电机。
5.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述固定组件包括第三电机(17)、凸轮(18)、竖杆(19)、移动轮(20)、限位单元和两个套管(21)，所述第三电机(17)固定在涡轮机(3)上，所述第三电机(17)与凸轮(18)传动连接，所述竖杆(19)竖向设置，所述竖杆(19)的底端与移动轮(20)连接，所述移动轮(20)抵靠在凸轮(18)上，所述限位单元与竖杆(19)连接，所述套管(21)固定在通道内的顶部，两个套管(21)分别位于涡轮机(3)的两侧的上方，所述竖杆(19)的顶端位于其中一个套管(21)内，所述第三电机(17)与PLC电连接。
6.如权利要求5所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述限位单元包括限位环(22)和L形杆(23)，所述限位环(22)套设在竖杆(19)上，所述限位环(22)通过L形杆(23)与涡轮机(3)固定连接。
7.如权利要求5所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述竖杆(19)的制作材料为不锈钢。
8.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述通道内设有声呐(24)，所述声呐(24)与PLC电连接。
9.如权利要求1所述的具有调向和拦截功能的潮汐发电系统，其特征在于，所述线盘(5)上设有隔板(25)，所述隔板(25)固定在线盘(5)的中间位置，两根绕线(6)分别位于隔板(25)的两侧。
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