[發(fā)明專利]液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310036851.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103061962A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史宏達(dá);劉臻;馬哲;曹飛飛;曲娜;王金龍;高人杰;薛坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/22
• 分類號(hào): F03B13/22
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 劉雁君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波浪能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

波能發(fā)電裝置在進(jìn)行波能發(fā)電時(shí)，通常包含兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：首先是將波浪能轉(zhuǎn)換為可供發(fā)電機(jī)利用的機(jī)械能形式，即能量的一次轉(zhuǎn)換過(guò)程；其次是通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行輸出，即能量的二次轉(zhuǎn)換過(guò)程。波能轉(zhuǎn)換裝置的核心問(wèn)題是能量的一次轉(zhuǎn)換過(guò)程。波浪能在第一次轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能的形式，有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的；有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電的；也有利用波浪裝置的擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電；或把低壓大波浪變成小體積高壓水，然后引入高位水池產(chǎn)生水頭帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電的。

目前常用的波能發(fā)電裝置主要有以下兩種：

振蕩水柱式波能發(fā)電裝置安全可靠性高但波能轉(zhuǎn)換率較低，現(xiàn)有振蕩水柱式波能發(fā)電裝置多為航標(biāo)燈等微型電力設(shè)備供電，輸出功率較小；近岸振蕩水柱式波能發(fā)電裝置對(duì)海岸地形要求較高。

越浪式波能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、波能轉(zhuǎn)換率較高，但由于對(duì)材料要求較高，且極易在波浪作用下發(fā)生破壞，喪失工作能力，維修及保護(hù)成本較高。

與歐美國(guó)家沿海海域波高大、能流密度高相比，我國(guó)沿海海域波浪能周期短、波高小，可利用率較低，不適用于以上兩種方式。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能量轉(zhuǎn)換效率較高，可在不同水深條件下工作，裝置的建造成本相對(duì)低，輸出電能相對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛的液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置，其包括發(fā)電系統(tǒng)和固定系統(tǒng)。其中，固定系統(tǒng)包括浮箱和固定架，固定架為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱頂部，固定架頂部設(shè)置橫梁，固定架側(cè)面四角分別設(shè)置立柱，立柱為四棱柱結(jié)構(gòu)。發(fā)電系統(tǒng)包括浮子、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置。浮子套裝于固定架的立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)。浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置能消除波浪對(duì)浮子水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換裝置包括混合罐、液壓馬達(dá)和四組相同的、分別設(shè)置于固定架側(cè)面四角立柱上的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。混合罐和液壓馬達(dá)設(shè)置于固定架的橫梁上。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括液壓缸、進(jìn)水管、輸水管A和輸水管B。每根立柱的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有一個(gè)液壓缸。液壓缸位于浮子上方，其套筒端與立柱固定連接，其活塞桿通過(guò)導(dǎo)向裝置的支撐架與浮子固定連接；進(jìn)水管一端伸入海水中，另一端連通于液壓缸套筒的進(jìn)水口；輸水管A一端連通于液壓缸套筒的出水口，另一端連通于輸水管B，輸水管B一端連通于輸水管A的出口，另一端連通于混合罐的入水口。混合罐的出水口與液壓馬達(dá)的進(jìn)水口連通，液壓馬達(dá)的出水口處設(shè)置排水管，將多余的水排出。所述進(jìn)水管、輸水管A、輸水管B和排出管上均設(shè)有單向閥。所述能量輸出裝置設(shè)置于固定架的橫梁上，其輸入端與液壓馬達(dá)的輸出端連接。

所述能量輸出裝置為發(fā)電機(jī)。

所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輪和支撐架。支撐架固定于浮子上，導(dǎo)向輪的輪軸固定于支撐架上，導(dǎo)向輪與所述固定架的立柱側(cè)面接觸。

所述浮箱為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以根據(jù)海況灌注適量的海水或沙子進(jìn)行配重，達(dá)到使整個(gè)發(fā)電裝置下沉至水面以下一定深度，浮子在合適位置進(jìn)行上下振蕩運(yùn)動(dòng)的目的，同時(shí)能夠保證發(fā)電裝置整體在運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性。固定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可靈活配重，提高了整個(gè)發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和可靠性，便于加工與實(shí)施，經(jīng)濟(jì)性較好。

所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。該結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可以根據(jù)海況裝載配重。浮子表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、屬于漂浮式波能發(fā)電裝置，波能利用率高，適用于不同海況，不受潮差影響，同時(shí)受水深條件的限制小，特別是在超過(guò)40m的深水區(qū)也可以正常工作。

2、與波浪直接接觸，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，提高了能量轉(zhuǎn)換率。

3、將單個(gè)浮子進(jìn)行組合，進(jìn)一步提高了波能利用率及裝置的可靠性。

4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件較少，整體穩(wěn)定性高，可靠度好，能兼顧結(jié)構(gòu)的可靠性及波能轉(zhuǎn)換率。

5、對(duì)波浪的隨動(dòng)性優(yōu)越，可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、效率低、易于拆卸和組裝，便于安裝布防和維修。

6、建造成本較低，輸出電能穩(wěn)定，可用于對(duì)裝置的保護(hù)要求不太高，波能密度低的區(qū)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中單組液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；