CN204944722U - 一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，包括轴头、水密壳体、测控机构和数据采集控制器。轴头的侧面安装不同数量的叶片，水密壳体前端连接轴头，测控机构安装在水密壳体内，测控机构的传动轴与轴头连接，测控机构的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到数据采集控制器。本测量控制装置可固定在具备造流功能的水槽中，定量测量叶片俘获潮流能转化为机械能的传动扭矩、传动转速，从而分析不同流速状态下不同翼型、升角、数量的叶片组合俘获潮流能的一级和二级能量转化效率。当转速超出发电机的安全输入范围时，本测量控制装置能够控制电磁离合器断开传动轴与发电机的连接，从而起到保护发电机的作用。

Description

一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置

技术领域

本实用新型涉及潮流能发电测试装置，特别是涉及潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置。

背景技术

潮流是由月亮和太阳引力作用下产生的地球表面海水周期性的涨落潮运动引起的，其中海水的水平运动称为潮流，潮流能发电是海洋能开发利用的重要形式之一。我国潮流能发电装置的研发已进入工程样机研制阶段。其中，叶片作为潮流能发电装置俘获能量的核心部件，不同翼型、升角、数量的叶片组合直接影响着潮流能发电装置的能量转化效率。但是，目前尚没有对叶片俘获潮流能转化为机械能的传动扭矩、传动转速进行定量测量和实时控制的测量控制装置，影响了高获能潮流能发电装置研发及产业化的进程。

实用新型内容

为解决现有技术无法实现对潮流能发电叶片传动扭矩、传动转速进行定量测量的问题，本实用新型提出一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，其目的在于，将潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置安装在具有造流功能的水槽，测量控制装置的轴头可以安装不同数量的叶片，轴头与测控机构的传动轴连接，传动轴与转速扭矩一体式传感器A、增速器、电转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机连接，测控机构设置在水密壳体中，转速扭矩一体式传感器A、B和电磁离合器的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到水槽外的数据采集控制器，从而实现在不同均匀流速下对不同翼型、升角、数量的叶片组合俘获潮流能一级、二级能量转化效率的定量测量，以及对发电机的安全保护。

本实用新型涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，包括轴头、水密壳体、测控机构和数据采集控制器。轴头的侧面安装叶片，水密壳体前端连接轴头，测控机构安装在水密壳体内，测控机构的传动轴与轴头连接，测控机构的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到数据采集控制器。

水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封。水密壳体内设置安装平板，安装平板为长方形，安装平板两端设置有圆柱状金属头，通过将圆柱状金属头插入水密壳体前后端盖上设置的圆形凹槽中，从而完成将安装平板固定在前后端盖上。

测控机构安装在水密壳体内部，包含传动轴、转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机。

传动轴沿水密壳体的中轴线设置，通过推力轴承固定在安装平板上。传动轴前端从水密壳体前端穿出连接轴头，传动轴后端由联轴器与转速扭矩传感器A连接，传动轴与转速扭矩一体式传感器A轴联动。

转速扭矩一体式传感器A由底座固定在安装平板上，通过联轴器与增速器的输入端连接，转速扭矩一体式传感器A与增速器轴联动，扭矩、转速信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

增速器由底座固定在安装平板上，增速器的输出端由联轴器与转速扭矩一体式传感器B连接，增速器与转速扭矩一体式传感器B轴联动。

转速扭矩一体式传感器B由底座固定在安装平板上，通过联轴器与电磁离合器的输入轴连接，转速扭矩一体式传感器B与电磁离合器轴联动，扭矩、转速信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

电磁离合器固定在安装平板上，电磁离合器的输出轴与发电机连接，发电机选用永磁转子交流发电机，电磁离合器与发电机轴联动，控制信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

数据采集控制器部署在水槽外，转速扭矩一体式传感器A、B的信号线缆从水密壳体后端盖的水密插头引出，通过航空插头接入到数据采集器，采集并计算传动扭矩、传动转速；所述测控机构的电磁离合器的控制信号电缆从水密壳体后端盖的水密插头引出，通过航空插头接入到数据采集器，当转速扭矩一体式传感器B的转速超出发电机的安全输入范围时，数据采集控制器控制电磁离合器断开传动轴与发电机的连接。

水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封，端盖上配有O型密封圈。

本实用新型涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置进行测试时，首先把叶片安装在轴头的轴壳上，再将叶片、轴头和水密壳体整体侵入到水中，然后通过安装支架将传动扭矩转速测量控制装置固定在水槽顶端的钢架上，并将水密壳体后端引出的信号电缆接入到数据采集系统。启动水槽的造流设备，潮流驱动带有叶片的轴头在水中旋转，带动传动轴、转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机转动，固定在水密壳体中的转速扭矩一体式传感器A测量叶片旋转带动传动轴转动的传动扭矩、传动转速，转速扭矩一体式传感器B测量传动轴通过增速器增速后的传动扭矩、传动转速，然后将原始信号通过信号电缆传输至部署在水槽外的数据采集控制器，从而采集、计算传动扭矩和传动转速，当增速后的传动转速超出发电机的安全输入范围时，数据采集控制器通过信号电缆发送控制信号给电磁离合器，切断传动轴与发电机的连接。

本实用新型涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置定量测量潮流驱动叶片旋转而带动传动轴转动的传动扭矩、传动转速，以及增速后的传动扭矩和传动转速，达到分析不同流速下的不同翼型、升角、数量的叶片组合俘获潮流能转化为机械能的一级、二级能量转化效率，对于高获能叶片、潮流能发电装置的设计研发具有很好的指导作用。

附图说明

图1为本实用新型的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置在水槽中测试的示意图；

图2为本实用新型的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置的结构示意图。

图中标记说明：

1、轴头2、叶片

3、安装支架4、信号电缆

5、数据采集控制器6、后端盖

7、水密壳体8、安装平板

9、前端盖10、水槽

11、传动轴12、联轴器

13、转速扭矩一体式传感器A14、增速器

15、转速扭矩一体式传感器B16、电磁离合器

17、发电机18、推力轴承

具体实施方式

结合附图对本实用新型的技术方案进一步说明。如图所示，本实用新型涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，包括轴头1、水密壳体7、测控机构和数据采集控制器5。

轴头1的轴壳圆柱侧面安装叶片2，水密壳体7前端连接轴头1，测控机构安装在水密壳体7内，测控机构的传动轴11与轴头1连接，测控机构的信号电缆4从水密壳体7后端引出，接入到数据采集控制器5。

水密壳体7呈圆筒状，壳体两端分别由前端盖9和后端盖6采用密封圈进行密封。水密壳体7内设置安装平板8，安装平板8为长方形，置于水密壳体7中轴线以下并与中轴线平行，安装平板8通过前后两端的圆柱状金属头插接在水密壳体7的前端盖9和后端盖6的圆形凹槽中进行固定。

传动轴11前端插接在轴头1的中心，轴头1后端与传动轴11键连接，传动轴11由推力轴承18固定在安装板8上，沿水密壳体7中轴线设置。传动轴11后端通过联轴器12与转速扭矩一体式传感器A13前端连接，传动轴11与转速扭矩一体式传感器A13轴联动。

转速扭矩一体式传感器A13由底座固定在安装平板8上，转速扭矩一体式传感器A13后端与增速器14输入端通过联轴器连接，转速扭矩一体式传感器A13与增速器14轴联动。转速扭矩一体式传感器A13的信号电缆由安装在后端盖6上的水密插头引出，通过航空插头接入到水槽10外的数据采集器5。

增速器14由底座固定在安装平板8上，增速器14输出端由联轴器连接转速扭矩一体式传感器B15前端，增速器14与转速扭矩一体式传感器B15轴联动。

转速扭矩一体式传感器B15由底座固定在安装平板8上，转速扭矩一体式传感器B15后端与电磁离合器16输入轴通过联轴器连接，转速扭矩一体式传感器B15与电磁离合器16轴联动。转速扭矩一体式传感器B15的信号电缆由安装在后端盖6上的水密插头引出，通过航空插头接入到水槽10外的数据采集器5。

电磁离合器16由底座固定在安装平板8上，电磁离合器16输出轴接入到发电机17中，电磁离合器16与发电机17轴联动。电磁离合器16的控制信号电缆4由安装在后端盖6上的水密插头引出，通过航空插头接入到水槽10外的数据采集控制器5。

Claims (3)

1.一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，其特征在于，包含轴头、水密壳体、测控机构和数据采集控制器；轴头的侧面安装叶片，水密壳体前端连接轴头，测控机构安装在水密壳体内，测控机构的传动轴与轴头连接，测控机构的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到数据采集控制器；

所述轴头的轴壳与传动轴键连接，传动轴插入到轴头的中心；轴壳侧面设置叶片安装孔，通过螺栓和螺母安装叶片；

所述测控机构由传动轴、联轴器、转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机组成；传动轴与轴头连接，传动轴通过推力轴承固定到水密壳体内的安装平板上，传动轴通过联轴器与转速扭矩一体式传感器A前端连接，转速扭矩一体式传感器A后端通过联轴器与增速器输入端连接，增速器输出端通过联轴器与转速扭矩一体式传感器B前端连接，转速扭矩一体式传感器B后端通过联轴器与电磁离合器输入轴连接，电磁离合器输出轴与发电机轴连接，转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机都固定在安装平板上，转速扭矩一体式传感器A、B的信号电缆、电磁离合器的控制信号电缆从水密壳体后端的水密插头引出，再通过航空插头接入到数据采集控制器。

2.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，其特征在于，所述数据采集控制器部署在水槽外，转速扭矩一体式传感器A、B的信号线缆从水密壳体后端盖的水密插头引出，通过航空插头接入到数据采集器，采集并计算传动扭矩、传动转速；所述测控机构的电磁离合器的控制信号电缆从水密壳体后端盖的水密插头引出，通过航空插头接入到数据采集器，当转速扭矩一体式传感器B的转速超出发电机的安全输入范围时，数据采集控制器控制电磁离合器断开传动轴与发电机的连接。

3.根据权利要求1所述的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，其特征在于，所述水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封，端盖上配有O型密封圈。