CN204419447U - 一种潮汐发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及海水发电领域，尤其是一种可将海洋潮汐和海浪过程中蕴含的丰富能量转换为电能，实现了潮汐的涨与落、海浪能量的有效利用的潮汐发电装置，包括：设置在海水中的板体，所述的板体固定在推进器的推杆的端头处，推进器壳体内部的活塞固定在推杆的另一端端头处，所述的推进器的出气口与储气罐的进气口相连，储气罐的出气口与气力摩擦发电机相连，气力摩擦发电机将电能输送到变压电站，所述的推杆上设有复位装置。本实用新型的潮汐装置有效地将海水的势能转化成电能，整个装置投资成本低、发电效率高、无噪音无污染、不破坏生态、适应海况性能强、可产业化发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及海水发电领域，尤其是一种可将海洋潮汐和海浪过程中蕴含的丰富能量转换为电能，实现了潮汐的涨与落、海浪能量的有效利用的潮汐发电装置。
技术背景
随着我国国民经济的高速发展，电力供应剧增，促使火电站大规模建设，从而加大了能源消耗，石油、天然气、煤炭等不可再生能源储量越来越少，且这些能源使用时会造成环境污染，人们在研究寻找开发新的替代能源。而辽阔的海洋蕴含着巨大的能量，在涨潮落潮的潮汐以及海浪过程中就蕴含着大量的动能，如果将这些动能转变为电能将为人类提供充足的能源。我国拥有1.8万公里的海岸线，潮汐能资源非常丰富，传统是围堰式的潮汐发电，因受地理环境、投资成本、发电率、破坏生态等因素的影响，至今未大规模的建设，迫使大量的潮汐能白白的流失。所以研发投资成本低、发电效率高、又不破坏生态、适应海况性能强、可产业化发展的潮汐能发电设备势在必行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、投资成本低、发电效率高又环保的潮汐发电装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种潮汐发电装置，包括：设置在海水中的板体，所述的板体固定在推进器的推杆的端头处，推进器壳体内部的活塞固定在推杆的另一端端头处，所述的推进器的出气口与储气罐的进气口相连，储气罐的出气口与气力摩擦发电机相连，气力摩擦发电机将电能输送到变压电站，所述的推杆上设有将板体进行复位的复位装置。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的潮汐装置有效地将海水的势能转化成电能，整个装置投资成本低、发电效率高、无噪音无污染、不破坏生态、适应海况性能强、可产业化发展。
附图说明
图1：本实用新型结构示意图；
图2：储气罐的结构示意图；
图3：板体与风向之间夹角的示意图。
附图中：10、板体；20、推进器；21、推杆；22、活塞；23、复位装置；30、储气罐；31、储气腔；32、水槽；311、进气口；312、出气口；321、进水口；322、人孔；323、溢流口；40、气力摩擦发电机；50、变压电站。
具体实施方式
结合附图1～3，对本实用新型的具体实施方式作如下说明：
一种潮汐发电装置，包括：设置在海水中的板体10，所述的板体10固定在推进器20的推杆21的端头处，推进器20壳体内部的活塞22固定在推杆21的另一端端头处，所述的推进器20的出气口与储气罐30的进气口311相连，储气罐30的出气口312与气力摩擦发电机40相连，气力摩擦发电机40将电能输送到变压电站50，所述的推杆21上设有将板体10进行复位的复位装置23。
本实用新型在工作时，海水涨潮时：海水推动板体10带动推杆21运动，推杆21推动活塞22压缩推进器20内的气体，将海水的势能转换成成气体的势能，然后在通过气力摩擦发电机40将气体的势能转换成电能，运送到变压发电站50；当海水退潮时，板体10在复位装置23的作用下回复到涨潮前状态。本实用新型无过多人员管理用自动控制系统，充分利用气力的大小推进发电的效益，整体设备是按照具体海浪的气力的储存大小来决定气力摩擦发电机40功率的大小，发电的度数为计算效益。
优选地，所述推进器20上设有进气口，所述进气口上设有当板体10复位时将外部气体导入壳体内的装置。
优选地，所述的复位装置23为弹簧且设置在推进器20壳体外部的推杆21上。通过将复位装置23设置在推进器20壳体的外部，便于安装与拆卸。
优选地，所述当板体10复位时将外部气体导入推进器20壳体内的装置为单向阀，该单向阀在板体10复位时处于导通状态，可将外部气体导入推进器20内；推进器20的出气口处设置出气阀，出气阀为单向阀，该单向阀在活塞22向推进器20内运动时，能够导通，将推进器20内的气体向外排出。当板体10复位时，将外部气体从推进器20的进气口导入推进器20壳体内；海水涨潮时，海水推动板体10带动推杆21运动，推杆21推动活塞22压缩推进器20内的气体从推进器20的出气口进入到储气罐30内。
优选的，所述当板体10复位时将外部气体导入壳体内的单向阀与一个进气管相连接，以方便从外部引入气体。
优选地，所述的板体10采用硬型材料制成，如PVC塑料，即保证了板体10的强度，又避免板体10在海水中腐蚀以及生锈的现象的发生。
优选地，所述的推进器20悬浮在海面上，推进器20的表面喷涂一层防腐、防锈的涂料。
优选地，所述的推进器20出气口处设置软管接头，软管接头通过管道与储气罐30的进气口311相连，通过设置软管接头，使其在海面上浮动是更加灵活，软管接头的长度根据具体的地理位置等实际情况决定。
优选地，所述的储气罐30包括水槽32以及设置于水槽32上方的储气腔31；所述的水槽32设有进水口321、人孔322、溢流口323，人孔322通常设置在500mm左右，水槽32的底部为凸起的弧形；所述的储气腔31为底部开口的中空壳体，壳体的侧面设有进气口311和出气口312。实际设置时，储气腔31壳体的侧壁与水槽32的侧壁固定在一起，保证了储气腔31的稳定性；通过将水槽32的底部设置成凸起的弧形减少对底土的压力。
实际装置中，可以将水槽32设置为半地下式，为了避免出现腐蚀现象需要采用钢筋混凝土制作而成，采用半地下式降低了罐体整体的高度，能够承受较大的风荷载；也可以将水槽32设置在地面上，采用钢板制成，这种钢制水槽32施工比较容易，施工费用低，产生漏水及腐蚀等情况时容易修补，不会产生龟裂现象。所以，在实际使用时，可以根据实际需要进行选择。
在进行发电效果的实验测试时，意外的发现，风向与板体10之间的夹角(板体10板面与风向的水平夹角β以及板体10板面与风向的竖直夹角α)，会对本装置的做功效果产生显著的影响。做功效果最好的角度，并非按照一般理解的板体10板面和风向的水平夹角β竖直夹角α均为垂直角度，而是其他的角度。为此，又专门另外进行了大量的角度实验。以下为角度变化的实验数据，其中对发电效果的影响主要通过储气罐30完成储气的时间来体现。通过板体10板面和风向的水平夹角β、竖直夹角α的变化，而使储气罐30完成储气的时间不同，来体现各种角度的效果。
1：风向与板体10的夹角对储气时间的影响
将板体10放置在离海岸线距离相同的位置处且相对较小的范围内的海水中，一般放在离海岸线3～5米的位置处，选择容气量为3万立方米的储气罐30，将平行试验中每个板体10在同一时间放置在海中，板体10浸入水里的面积为板体10总面积的一半，平行试验中保证其他外界条件相同，分别研究板体10板面与风向的水平夹角β以及板体10板面与风向的竖直夹角α对储气时间的影响，记录储气罐30存满气体所需的时间T1(以下称为储气时间)，每组实验重复50次，取储气时间平均值得到的数据如表一、表二所示：
表一：风向与板体的夹角(α：40～130°，β：40～130°)对储气时间的影响
表二：风向与板体的夹角(α：60～80°，β：70～110°)对储气时间的影响
在进行发电效果的实验测试时，还意外的发现，板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值也会对本装置的做功效果产生显著的影响。并非将板体10尽量浸入水中的做功效果最好。为此，又专门进行了大量的实验。以下为板体10浸入水里的面积与板体10总面积的不同比值变化的实验数据，其中对发电效果的影响主要通过储气罐30完成储气的时间来体现。通板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值变化，而使储气罐30完成储气的时间不同，来体现各种情况的效果。
2：板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值对储气时间的影响
将板体10放置在离海岸线距离相同的位置处且相对较小的范围内的海水中，一般放在离海岸线3～5米的位置处，选择容气量为3万立方米的储气罐30，将平行试验中每个板体10在同一时间放置在海中，平行试验中保证其他外界条件相同，在不同的风向与板体10的夹角条件下，分别研究每一个夹角条件时，板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值对储气时间的影响，记录储气罐30满气体所需的时间T2(以下称为储气时间)，每组实验重复50次，取储气时间平均值得到的数据如表三、表四所示：
表三：板体浸入水里的面积与板体总面积的比值(0.3～0.8)对储气时间的影响
表四：板体浸入水里的面积与板体总面积的比值(0.4～0.6)对储气时间的影响
从表一～表四中可以看出：板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值为0.4～0.6，板体10与风向的竖直夹角α设置为60～70°，板体10与风向的水平夹角β设置为80～100°，优选为：板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值为0.4～0.5，板体10与风向的竖直夹角α设置为60～70°，板体10与风向的水平夹角β设置为80～100°时，储满气体所需时间最短。
综合上述实验的结果，优选地，板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值为0.4～0.6，板体10与风向的竖直夹角α设置为60～80°，板体10与风向的水平夹角β设置为70～110°；其中，当板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值为0.4～0.5，板体10与风向的竖直夹角α设置为60～70°，板体10与风向的水平夹角β设置为80～100°时，效果更好。
此外，在实际操作时，可以通过在板体10与推杆21之间(也可以设置在其他位置)设置风向调节器来改变板体10与风向之间的夹角，使得即使风向改变时，板体10与风向的夹角始终保持在最佳状态。使板体10维持与风向呈固定夹角的风向调节器，一般可以由风向检测器和转向装置组成，风向检测器能够检测到风向，转向装置能够根据风向检测器检测到的风向使板体10转向，并且使板体10与风向保持固定的夹角，如本实用新型中优选实施方式中的那些α和/或β角度。风向调节器可以应用于本实用新型的所有实施例。
另外，在本实用新型的一组实施方式中(实施条件和测试次数均和前面的实施方式相同)所述的板体10设置为方形，长2米，宽1米，厚0.5厘米；另一组实施方式中，板体10设置为圆形，面积与长方形的面积接近，厚0.5厘米；另外一组实施方式中，板体10设置为菱形，面积与长方形的面积接近，厚0.5厘米。另外几组实施例中，还采用了其他的常见形状，如正方形，面积均与长方形的面积接近，厚0.5厘米。几组实施方式的结果来看，在竖直夹角α和水平夹角β、以及板体10浸入水里的面积与板体10总面积的比值相同的情况下，所述板体10设置为方形时，储气罐30储气速度最快。因此，本实用新型优选的板体10形状最好为长方形。即当板体10沿与水平面相平行方向的宽度大于板体10沿与水平面相垂直方向的高度时，本实用新型的实施效果更好；其形状为长方形时，效果更佳。板体10的厚度并非必须是0.5厘米，通过另外几组实验发现，只要是能够让板体10形成一定的刚性，在工作中不发生变形，适当的板体10厚度都是可以的，对装置的效果不会带来过多的影响。当然在保持不变形的刚性前提下，板体10的厚度越小越好，这样将使得板体10的重量减轻，有利于提高效率。上述有关板体10形状的方案可以应用于本实用新型的所有实施例。
上述结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种潮汐发电装置，其特征在于，包括：设置在海水中的板体(10)，所述的板体(10)固定在推进器(20)的推杆(21)的端头处，推进器(20)壳体内部的活塞(22)固定在推杆(21)的另一端端头处，所述的推进器(20)的出气口与储气罐(30)的进气口(311)相连，储气罐(30)的出气口(312)与气力摩擦发电机(40)相连，气力摩擦发电机(40)将电能输送到变压电站(50)，所述的推杆(21)上设有将板体(10)进行复位的复位装置(23)。
2.根据权利要求1所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述推进器(20)上设有进气口，所述进气口上设有当板体(10)复位时将外部气体导入推进器(20)壳体内的装置。
3.根据权利要求2所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的板体(10)复位时将外部气体导入推进器(20)壳体内的装置为单向阀；推进器(20)的出气口处设置出气阀，出气阀为单向阀；所述的复位装置(23)为设置在推进器(20)壳体外部的推杆(21)上的弹簧。
4.根据权利要求1所述的潮汐发电装置，其特征在于：板体(10)浸入水里的面积与板体(10)总面积的比值为0.4～0.6，板体(10)与风向的竖直夹角α设置为60～80°，板体(10)与风向的水平夹角β设置为70～110°。
5.根据权利要求4所述的潮汐发电装置，其特征在于：板体(10)浸入水里的面积与板体(10)总面积的比值为0.4～0.5，板体(10)与风向的竖直夹角α设置为60～70°，板体(10)与风向的水平夹角β设置为80～100°。
6.根据权利要求1至5任一所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述板体(10)沿与水平面相平行方向的宽度大于板体(10)沿与水平面相垂直方向的高度。
7.根据权利要求1至5任一所述的潮汐发电装置，其特征在于：还设置有使板体(10)维持与风向呈固定夹角的风向调节器。
8.根据权利要求1至5任一所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的推进器(20)悬浮在海面上，推进器(20)的表面喷涂一层防腐、防锈的涂料。
9.根据权利要求1至5任一所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的推进器(20)出气口处设置软管接头，软管接头通过管道与储气罐(30)的进气口(311)相连。
10.根据权利要求1至5任一所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的储气罐(30)包括水槽(32)以及设置于水槽(32)上方的储气腔(31)；所述的水槽(32)设有进水口(321)、人孔(322)、溢流口(323)，水槽(32)的底部为凸起的弧形；所述的储气腔(31)为底部开口的中空壳体，壳体的侧面设有进气口(311)和出气口(312)。
11.根据权利要求10所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的水槽(32)设置为半地下式，采用钢筋混凝土制作而成。
12.根据权利要求10所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的水槽(32)设置在地面上，采用钢板制成。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104533700A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-22 | 来安县长江煤化有限公司 | 一种潮汐发电装置 |
| CN109192049A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-11 | 王树刚 | 一种模拟潮汐环境的潮汐发电演示装置 |
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2015
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| CN104533700B (zh) * | 2015-01-07 | 2016-08-31 | 来安县长江煤化有限公司 | 一种潮汐发电装置 |
| CN109192049A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-11 | 王树刚 | 一种模拟潮汐环境的潮汐发电演示装置 |
| CN109192049B (zh) * | 2018-10-24 | 2020-08-04 | 台州市华普电机有限公司 | 一种模拟潮汐环境的潮汐发电演示装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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