CN115419544A - 海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，该装置包括发电机箱、浮子、传动带、定滑轮、重物、多桩基风机底座、发电机箱支架、风机平台、风机塔筒。浮子在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带，将波浪能转化为动能，传动带将动能传递给发电机组，产生电能；传动带末端的重物保证传动带绷紧并与浮子上下交替运动，将波浪能源源不断转化为电能。浮子、传动带、重物、定滑轮与传动轮形成一个完整的机械系统，完成波浪能到机械能再到电能的转化过程。本发明基于海上风力发电机组底座与浮子式水动力发电装置相结合，适用于任何海上风电机组类型，故附图忽略风力发电机组与叶片。本发明将风力发电机底座与浮子式水动力发电装置高效结合，与两者单独建造相比，成本大大降低。
Description
技术领域
本发明属于清洁能源领域，具体涉及一种海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法。
背景技术
浅海地区有丰富的风力资源与海水波浪动能资源，海上风力发电技术已经较为成熟，但受季风影响，沿海地区风力资源季度分布不均匀，当风力过强时，为保护风力发电机组，机组需要停滞；当风力较弱时，不能满足发电要求，发电量受到影响。海水波浪能受风力、涨潮、温度、洋流等多种综合因素影响，分布较为均匀，可源源不断得到有效利用。
发明内容
发明目的：改善海上风资源不能满足风力发电要求时风电机组闲置的资源浪费情况，将风力发电机底座与浮子式水动力发电装置高效结合；同时，与两者单独建造相比，成本大大降低。
技术方案：本发明公开了一种海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，浮子在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带，将波浪能转化为动能，传动带将动能传递给发电机组，产生电能；传动带末端的重物保证传动带绷紧并与浮子上下交替运动，将波浪能源源不断转化为电能。浮子、传动带、重物、定滑轮与传动轮形成一个完整的机械系统，完成波浪能到机械能再到电能的转化流程。
进一步的，所述海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法包括发电机箱、浮子、传动带、定滑轮、重物、多桩基风机底座、发电机箱支架、风机平台、风机塔筒、塔筒门。
进一步的，所述发电机箱设置在风机平台底端，由发电机箱支架固定，发电机箱与风机塔筒连通，运维人员从塔筒门进入风机塔筒后可向下进入到发电机箱内进行日常维护。发电机数量分为多个区域，每个区域结构一样，发电机可采用多种型号，发电机水平放置并固定在机箱底端，发电机轴与传动轴之间设置增速齿轮箱；传动轴部分露出发电机箱；发电机箱中部设置输送电线路，所有发电机所发出电量通过该线路送至变压装置。
进一步的，所述发电机箱与传动轴接触部位设置密封装置与轴承，保证发电机箱内部与外部环境隔绝，防止海水侵蚀。密封装置由V型密封圈、橡胶密封圈与密封罩组成，用螺钉固定在发电机箱壁外侧，V型密封圈与橡胶密封圈定位在密封罩上隔绝海水，防止侵蚀；滚动轴承设置在密封装置内侧，镶嵌在发电机箱壁与传动轴之间空隙处并通过固定罩固定。
进一步的，所述浮子采用泡沫或塑料等轻质材料，空心或实心结构，浮子在海浪推动下始终处于漂浮状态，浮子底端中央链接传动带。
进一步的，所述传动带采用防滑传动带采用防滑传动带，材质可采用塑料或者橡胶，表面有防滑纹路，传动轮与定滑轮表面设置与传送带纹路吻合的纹路，保证在恶劣天气或水下完成传动效果。
进一步的，所述定滑轮直接设置在多桩基风电底座上。
进一步的，所述重物直接与传动带末端连接，重物材质可选择金属、石材、塑料等；结构可为实心或装载泥沙的空心结构；重量应大于其等体积水重量且小于浮子等体积水重量。
进一步的，所述多桩基风机底座可为三桩、四桩或多桩结构，表面涂有防腐材料，固定在海床上。
进一步的，所述发电机箱支架直接焊接在多桩基风机底座上，可根据桩基数量与结构改变形状，对发电机箱起到有效的固定作用。
一种海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，包括以下步骤：
(1)浮子在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带，将波浪能转化为动能，传动带带动传动轮转动，同时重物在传动带的牵引作用下向上运动，一部分动能转化为电能，一部分动能转化为重物的重力势能。
(2)海水波浪过后，浮子高度随水面下降，重物在重力作用下向下运动，将重力势能释放，重力势能转化为传动带动能，传动带带动传动轮，将动能转化为电能；
(3)浮子、传动带、重物、定滑轮与传动轮形成一个完整的机械系统，波浪能被源源不断转化为电能。
有益效果：将风力发电机底座与浮子式水动力发电装置高效结合，与两者单独建造相比，成本大大降低。
附图说明
图1为本发明海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法结构示意图；
图2为具体布局正视图；
图3为具体布局俯视图；
图4为发电机箱剖面图；
图5为轴承及密封装置剖面图；
图6为工作原理图。
具体实施例
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明公开了一种海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，包括发电机箱1、浮子2、传动带3、定滑轮4、重物5、多桩基风机底座6、发电机箱支架7、风机平台8、风机塔筒9。浮子2在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带3，将波浪能转化为动能，传动带3将动能传递给发电机组，产生电能；传动带3末端的重物5保证传动带3绷紧并与浮子2上下交替运动，将波浪能源源不断转化为电能。
如图2、3、4所示，以多桩基风电机组为例，采用四个水动力发电模块，风电机组四个方向各设置一组发电模块，同时独立工作。发电机箱1内四个区域分别属于四个发电模块，发电机1.1水平固定在发电机箱1底部，传动轴1.2伸出发电机箱1，传动轮1.3固定在传动轴1.2上，传动带3带动传动轮1.3转动，传动轴1.2与发电机轴之间设置齿轮增速箱1.9。发电机箱壁1.8与发动机传动轴1.2接触的位置安装轴承1.4与密封装置1.5；发电机1.1所发电量通过导线1.6传输到总导线1.7，最终电量进入风机塔筒9内的汇流箱。塔筒门10与扶梯11为运维人员进入风机塔筒9与发电机箱1的途径。
如图5所示，轴承1.4设置在发电机箱壁1.8内侧，由滚动轴承1.4.1与固定罩1.4.2组成；滚动轴承1.4.1镶嵌在传动轴1.2与电机箱壁1.8之间的空隙处，固定罩1.4.2通过螺钉1.4.3固定在发电机箱壁1.8上，将滚动轴承1.4.1精准定位。密封装置1.5设置在发电机箱壁1.8外侧，由V型密封圈1.5.1，橡胶密封圈1.5.2，密封罩1.5.3组成；密封罩1.5.3通过螺钉1.5.4固定在发电机箱1.8外侧，用来定位V型密封圈1.5.1与橡胶密封圈1.5.2，该装置隔绝发电机箱1内外部空间，防止海水侵蚀内部设备。
如图6所示，浮子2在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带3，将波浪能转化为动能，传动带3带动传动轮1.3转动，传动轮1.3带动传动轴1.2转动，同时重物5在传动带3的牵引作用下向上运动；一部分动能转化为电能，一部分动能转化为重物重力势能。海水波浪过后，浮子2随水面下降，重物5在重力作用下向下运动，将重力势能释放，重力势能转化为传动带3的动能，传动带3再次带动传动轮1.3转动，将动能转化为电能；浮子2、传动带3、重物5、定滑轮4与传动轮1.3形成一个完整的机械系统，波浪能被源源不断转化为电能。
Claims (11)
1.海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：包括发电机箱、浮子、传动带、定滑轮、重物、多桩基风机底座、发电机箱支架、风机平台、风机塔筒、塔筒门。
2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：发电机箱设置在风机平台底端，由发电机箱支架固定，发电机箱与风机塔筒连通，运维人员从塔筒门进入风机塔筒后可向下进入到发电机箱内进行日常维护。
3.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：浮子采用泡沫或塑料等轻质材料，空心或实心结构，浮子在海浪推动下始终处于漂浮状态，浮子底端中央链接传动带。
4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：传动带采用防滑传动带，材质可采用塑料或者橡胶，表面有防滑纹路，传动轮与定滑轮表面设置与传送带纹路吻合的纹路，保证在恶劣天气或水下完成传动效果。
5.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：定滑轮直接设置在多桩基风电底座上。
6.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：重物直接与传动带末端连接，重物材质可选择实心金属、石材、塑料等；结构可为实心或装载砂石的空心结构；重量应大于其等体积水重量且小于浮子等体积水重量。
7.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：多桩基风机底座可为三桩、四桩或多桩结构，表面涂有防腐材料，固定在海床上。
8.根据权利要求1所述的海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：发电机箱支架直接焊接在多桩基风机底座上，可根据桩基数量与结构改变形状，对发电机箱起到有效的固定作用。
9.根据权利要求2所述的发电机箱，其特征在于：发电机箱根据发电机数量分为多个区域，每个区域结构一样，发电机可采用多种型号；发电机水平放置并固定在机箱底端，发动机轴与传动轴之间设置齿轮增速箱；传动轴部分露出发电机箱；发电机箱中部设置输送电线路，所有发电机所发出电量通过该线路送至变压装置。
10.根据权利要求2所述的发电机箱，其特征在于：传动轴与发电机箱壁接触的部分设置密封装置与滚动轴承，密封装置由V型密封圈、橡胶密封圈与密封罩组成，用螺钉固定在发电机箱壁外侧，V型密封圈与橡胶密封圈定位在密封罩上隔绝海水，防止侵蚀；滚动轴承设置在密封装置内侧，镶嵌在发电机箱壁与传动轴之间空隙处并通过固定罩固定。
11.海上风力发电机组底座结合浮子式水动力发电的装置与方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)浮子在海水波浪的作用下向上浮动并拉动传动带，将波浪能转化为动能，传动带带动传动轮转动，同时重物在传动带的牵引作用下向上运动，一部分动能转化为电能，一部分动能转化为重物的重力势能。
(2)海水波浪过后，浮子随水面下降，重物在重力作用下向下运动，将重力势能释放，重力势能转化为传动带动能，传动带带动传动轮，将动能转化为电能；
(3)浮子、传动带、重物、定滑轮与传动轮形成一个完整的机械系统，波浪能被源源不断转化为电能。
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