CN207080312U - 一种压力激波式波浪能发电装置 - Google Patents

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张宗岳
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朱雨晴
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Abstract

本实用新型一种压力激波式波浪能发电装置，它包括涡轮、发电机、浮体和输送电缆，所述涡轮与发电机固连，其特点是：还包括主体部件，所述主体部件的前端通过连接链与浮体铰接，发电机及其固连的涡轮置于主体部件的后端内并密封连接，所述输送电缆置于主体部件内、两端均分别与发电机和海底主电缆电连接，所述浮体通过锚链与海床锚定。工作过程是：将本实用新型的发电装置通过锚链与海床锚定；海浪与主体部件相接触，海浪波峰的动能和压能传递到主体部件内置的液体介质上产生压力激波；主体部件内置的液体介质由前向后传导产生的压力激波，当压力激波传导到空腔后端与涡轮接触时驱动涡轮转动、带动发电机做功产生电能、并将产生的电能输送到外界。

Description

一种压力激波式波浪能发电装置
技术领域
本实用新型属于海洋发电技术领域，具体涉及海洋波浪能发电，是一种压力激波式波浪能发电装置。
背景技术
随着国家社会经济技术的发展，传统的化石燃料日益枯竭，海洋能的新能源伴随着科技的进步逐步发展革新。海洋蕴含着无穷无尽的能量，主要分为：波浪能、潮汐能、海流能、温差能和盐差能。其中，波浪能以其能量密度高，来源广泛的特点，不仅对于商业用电，而其对于偏远居民海岛用电具有深远的意义。
波浪能是指波浪所具有的动能和势能，其与波高的平方、波浪运动的周期以及迎波面的宽度成正比，通常，以单位时间在传峰面单位长度上的能量PW表示：
示中：ρ为海水密度，g为重力加速度；H为波高；T为周期。
目前，压力激波式波浪能发电装置有点头浮鸭式、振荡水柱式、聚波储能式、推摆式、振荡浮子式等多种形式，以上装置普遍存在能量捕获和转化效率低、能量输出不稳定以及抗海浪冲击能力弱等问题。并且市场上大部分波浪能与海洋能发电装置均具有设备结构复杂，安装与维修困难，效率低成本高等问题。
上海大学在《流体传动与控制》2015年7月第4期发表的论文“海蛇式波浪能发电装置”(见《流体传动与控制》2015年7月第4期(总其71期)61-63页)公开了一种海洋波浪能发电装置，其依靠单元装置之间动力关节内的油压装置，利用波浪能驱动油压缸内的液压油进行发电，不仅增加了设备的复杂性，而且由于面临液压油变质和泄漏的问题，在实际工况中需要大量的人力物力进行维护，同时，其以金属材料制作的主体装置在海洋气候的恶劣条件下易腐蚀，给实际工况中设备安装和维修增加了复杂度，进一步增加了人、财、物力的消耗。并且其海洋能转化效率较低，进一步增加了海洋能发电的成本。
目前，亟待提供一种设备简单，免于维护，成本低廉，可靠性强的装置来推动海洋波浪能发电的推广与应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种压力激波式波浪能发电装置，以解决目前海洋波浪能发电目前存在的设备复杂，安装困难，维护不便，效率低下等问题。
本实用新型解决技术问题的方案是：一种压力激波式波浪能发电装置，它包括涡轮、发电机、浮体和输送电缆，所述涡轮与发电机固连，其特征是：还包括主体部件，所述主体部件的前端通过连接链与浮体铰接，发电机及其固连的涡轮置于主体部件的后端内并密封连接，所述输送电缆置于主体部件内、两端均分别与发电机和海底主电缆电连接，所述浮体通过锚链与海床锚定。
所述主体部件的结构是：它包括管体、密封盖、液体介质，所述管体为弹性软管，管体的前端与密封盖密封固连，管体的后端内置发电机及其固连的涡轮，发电机与管体后端密封连接，管体、密封盖和发电机构成密闭的空腔，液体介质置于密闭的空腔内、且能够产生波动，输送电缆置于密闭的空腔内，输送电缆的一端与发电机电连接、另一端伸出密封盖外与海底主电缆电连接，密封盖的外端与连接链铰接。
所述管体为具有优良弹性性能的长橡胶管。
所述管体的后端与发电机之间设置缓冲密封垫、并通过缓冲密封垫密封连接。
所述缓冲密封垫为橡胶。
所述液体介质为海水。
所述发电机、涡轮和输送电缆为现有技术的市售产品。
本实用新型的工作过程是：
1将本实用新型的发电装置通过锚链与海床锚定，位置是远离海岸2～3千米远的海上、海平面以上或者临近海平面的浅层海水下30米左右深处；
2海浪与主体部件相接触，海水相对主体部件的位置由主体部件管体的相对形状与波浪对管体的挤压决定，因此海浪波峰的动能和压能传递到主体部件内置的液体介质上，转变为液体介质的动能和压能，从而产生压力激波；
3海浪从后向前依次按波谷至波峰的移动规律前进通过本实用新型装置，带动主体部件发生形变，主体部件空腔内的液体介质在海浪的推动与带动下压力与速度逐步上升并且保持在一定值、由前向后传导产生压力激波，当液体介质将产生的压力激波传导到空腔后端与涡轮接触的同时，将压力激波蕴藏的动能和压能传递到涡轮，驱动涡轮转动，转动的涡轮带动发电机做功产生电能、并通过输送电缆和位于海床的主电缆将产生的电能输送到外界。
4一股介质的运动做功过程称之为单元过程。实际工况中，通过延长主体部件的管体长度，进而可以增加单元过程的数目，达到增加波浪能转化的稳定性的目的，使能量稳定输出。
本实用新型的有益效果是：其设备极简，成本低廉，解决了大部分海洋波浪能装置结构设备复杂，人工检修困难，发电成本较高，转化效率低的问题，尤其解决了依靠单元装置之间动力关节内的油压装置、利用波浪能驱动油压缸内的液压油进行发电存在的设备复杂、液压油变质和泄漏、金属材质容易腐蚀的问题，降低了海洋波浪能发电的成本，经计算其单个装置其发电功率最大可达1MW，具有很好的市场前景，产生的电能既可以就近利用，也可以传输至电网，具有经济性和灵活性；其管体采用弹性软管能够有效的将海浪赋予的动能和压能传递到涡轮、带动发电机做功产生电能，提高了转化效率；而橡胶材质的弹性软管能够在海洋气候的恶劣条件下耐腐蚀、且容易加工制造；管体的后端与发电机之间设置的缓冲密封垫兼具缓冲和密封功能，既能够达到过盈装配以提高发电机的稳定性，又能够密封，防止主体部件产生泄漏，保证液体介质体积稳定。
本实用新型具有原理简单易行、设备极简、成本低廉、转化效率高、安装之后可免于人工维护的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的产生压力激波的结构示意图；
图3为本实用新型的产生的压力激波由前向后传导过程的结构示意图；
图4为本实用新型的产生的压力激波冲击涡轮带动发电机发电的结构示意图。
图中：1锚链，2密封盖，3压力激波，4管体，5液体介质，6涡轮，7发电机，8浮体，9连接链。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参见图1-图4，实施例1，本实施例一种压力激波式波浪能发电装置，它包括涡轮6、发电机7、浮体8和输送电缆，所述涡轮6为ZZ660-WJ-250轴流变桨式涡轮，发电机7的型号为Y160L2-4，涡轮6与发电机7固连，所述浮体8材料为高分子聚乙烯HDPE，还包括主体部件，所述主体部件的前端通过作为连接链9的、由45Mn制成的铁链与浮体8铰接，发电机7及其固连的涡轮6置于主体部件的后端内并密封连接，所述输送电缆置于主体部件内，输送电缆的一端与发电机7电连接，输送电缆的另一端绕接在连接链9和锚链1上、向下延伸到海底与主电缆电连接，所述浮体8通过作为锚链1的、由45Mn制成的铁链与海床锚定。
所述主体部件的结构是：它包括管体4、密封盖2、液体介质5，所述管体4为弹性软管，管体4的前端与半球形的密封盖2通过法兰密封固连，管体4的后端内置发电机7及其固连的涡轮6，发电机7与管体4后端密封连接、之间设置橡胶材质的缓冲密封垫，管体4、密封盖2和发电机7构成密闭的空腔，作为液体介质5的海水置于密闭的空腔内、且能够产生波动，输送电缆置于密闭的空腔内，输送电缆的一端与发电机7电连接、另一端伸出密封盖2外与海底主电缆电连接，密封盖2的外端与连接链9铰接。
所述管体4为具有优良弹性性能的长橡胶管，由吉化集团出产的吉化4050三元乙丙橡胶制作，截面呈圆形，直径为3米。
所述缓冲密封垫为吉化集团出产的吉化4050三元乙丙橡胶。
所述发电机7、涡轮6和输送电缆为现有技术的市售产品。
本实施例的工作过程是：
1将本实用新型的发电装置通过锚链1与海床锚定，位置是远离海岸2～3千米远的海上、海平面以上或者临近海平面的浅层海水下30米左右深处；
2海浪与主体部件相接触，海水相对主体部件的位置由主体部件管体4的相对形状与波浪对管体4的挤压决定，因此海浪波峰的动能和压能传递到主体部件内置的液体介质5上，转变为液体介质5的动能和压能，从而产生压力激波3；
3海浪从后向前依次按波谷至波峰的移动规律前进通过本实用新型装置，带动主体部件发生形变，主体部件空腔内的液体介质5在海浪的推动与带动下压力与速度逐步上升并且保持在一定值、由前向后传导产生压力激波3，当液体介质5将产生的压力激波3传导到空腔后端与涡轮6接触的同时，将压力激波3蕴藏的动能和压能传递到涡轮6，驱动涡轮6转动，转动的涡轮6带动发电机7做功产生电能、并通过输送电缆和位于海床的主电缆将产生的电能输送到外界。
4一股介质的运动做功过程称之为单元过程。实际工况中，通过延长主体部件的管体4长度，进而可以增加单元过程的数目，达到增加波浪能转化的稳定性的目的，使能量稳定输出。

Claims (6)

1.一种压力激波式波浪能发电装置，它包括涡轮、发电机、浮体和输送电缆，所述涡轮与发电机固连，其特征是：还包括主体部件，所述主体部件的前端通过连接链与浮体铰接，主体部件的后端与发电机密封连接，涡轮置于主体部件的后端内，所述输送电缆置于主体部件内、两端均分别与发电机和海底主电缆电连接，所述浮体通过锚链与海床锚定。
2.如权利要求1所述的一种压力激波式波浪能发电装置，其特征是：所述主体部件的结构是：它包括管体、密封盖、液体介质，所述管体为弹性软管，管体的前端与密封盖密封固连，管体的后端内置发电机及其固连的涡轮，发电机与管体后端密封连接，管体、密封盖和发电机构成密闭的空腔，液体介质置于密闭的空腔内、且能够产生波动，输送电缆置于密闭的空腔内，输送电缆的一端与发电机电连接、另一端伸出密封盖外与海底主电缆电连接，密封盖的外端与连接链铰接。
3.如权利要求2所述的一种压力激波式波浪能发电装置，其特征是：所述管体为具有优良弹性性能的长橡胶管。
4.如权利要求2所述的一种压力激波式波浪能发电装置，其特征是：所述管体的后端与发电机之间设置缓冲密封垫、并通过缓冲密封垫密封连接。
5.如权利要求4所述的一种压力激波式波浪能发电装置，其特征是：所述缓冲密封垫为橡胶。
6.如权利要求2所述的一种压力激波式波浪能发电装置，其特征是：所述液体介质为海水。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107387301A (zh) * 2017-07-28 2017-11-24 东北电力大学 一种压力激波式波浪能发电装置
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