[發(fā)明專利]一種浮體繩輪波浪發(fā)電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310308765.7
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103343726A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱林森;曲言明;王延剛;楊澤;蘇斌;劉彬
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)(威海)
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種波浪發(fā)電機(jī)，特別涉及一種浮體繩輪波浪發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

現(xiàn)在隨著化石能源的減少及其帶來的環(huán)境污染問題，可再生能源的開發(fā)顯得越來越重要，波浪能每米可達(dá)幾Kw～幾十Kw，是可再生能源中能量密度很高的一種，因此，在海島以及沿海城市，波浪發(fā)電是一種非常不錯的選擇。

現(xiàn)有的波浪發(fā)電機(jī)包括以下幾種：

“點頭鴨”式

“點頭鴨”式波浪能發(fā)電裝置的得名是由于該裝置的形狀和運(yùn)行特性酷似鴨的運(yùn)動，波浪入射波的運(yùn)動使得動壓力推動轉(zhuǎn)動部分繞軸線旋轉(zhuǎn)，流體靜壓力的改變使浮體部分做上升和下沉運(yùn)動，動能和位能同時通過液壓裝置轉(zhuǎn)化，再通過液力或電力系統(tǒng)把動能轉(zhuǎn)換為電能，由于“點頭鴨”式裝置很多部件直接與海水接觸，極易損壞，因此各國已經(jīng)基本對其停止使用和研究。

振蕩水柱式

振蕩水注式波浪能發(fā)電裝置內(nèi)的水柱在波浪的作用下做上下往復(fù)運(yùn)動，水柱的作用類似于活塞，水柱的不停運(yùn)動導(dǎo)致水柱自由表面上部的空氣柱產(chǎn)生振蕩運(yùn)動，空氣在氣室上方的出氣孔流經(jīng)一個往復(fù)透平，從而將高速空氣的動能轉(zhuǎn)換為電能。振蕩水柱式波浪能裝置較其他波浪能裝置最大的區(qū)別就是具有氣室。所謂氣室就是指一個結(jié)構(gòu)，其下部有一個開口浸在海水里，使海水能夠自由地進(jìn)入氣室內(nèi)。

推擺式

推擺式波浪能發(fā)電裝置是利用裝置的運(yùn)動部件，在波浪的推動下，通過擺體做前后或上下擺動，將波浪能轉(zhuǎn)換成擺軸的動能。與擺軸相連的是液壓裝置，它將擺軸的動能轉(zhuǎn)換成液力泵的壓能，再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

聚波蓄能式

聚波蓄能式波浪能發(fā)電裝置是利用狹道把廣范圍的波能聚集在很小的范圍內(nèi)，這是一種提高能量密度的方式，波浪在逐漸變窄的波道中，波高不斷地被放大，直到波峰高過波道的邊墻，將波浪能轉(zhuǎn)換成勢能貯存在蓄水庫中，可利用水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。

振蕩浮子式

振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的波浪能發(fā)電裝置。裝置通過振蕩浮子將波浪能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動液壓泵的往復(fù)機(jī)械能，再通過能量緩沖區(qū)將不穩(wěn)定的液壓能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)發(fā)出穩(wěn)定的電能。

閥式

閥式波浪能發(fā)電裝置是波面閥通過鉸鏈相互鉸接在一起，能量轉(zhuǎn)換裝置于每一個鉸接處，波浪的運(yùn)動使波面閥沿著鉸接處彎曲，從而反復(fù)壓縮液力活塞并輸出機(jī)械能。當(dāng)裝置的固有頻率與波浪的頻率相一致或接近時，裝置的輸出效率最高。

專利“浮體基繩輪海浪發(fā)電系統(tǒng)”-200910160518.0，是采用浮體、繩、卷筒發(fā)電的波浪發(fā)電技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是：繩索一端固定在水底的錨基上，另一端纏繞在浮體上的卷筒上，卷筒通過超越離合器帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。原理是：波浪帶動浮體上升，浮體與錨基距離增大導(dǎo)致繩索被拉緊從而驅(qū)動卷筒旋轉(zhuǎn)，通過超越離合器帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，這時也收緊了彈簧，在波浪下落過程中，浮體在重力作用下下落，浮體與錨基距離縮短，繩索松弛，彈簧的彈性勢能釋放驅(qū)動卷筒倒轉(zhuǎn)將繩索收回。

這是一種很好的柔性發(fā)電方案，但沒有充分考慮轉(zhuǎn)動慣量問題，因為波浪的周期一般在3s～10s之間，常見的是4～5秒，。浮體只有在波浪上升的半個周期內(nèi)發(fā)電，也就是說在2s～2.5s內(nèi)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就要從0增加到最高速然后又降到0，從0到最高轉(zhuǎn)速可能只有1s，而一般發(fā)電機(jī)需要在3s以上才能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，并且每天幾萬次的重復(fù)，這對幾Kw的電機(jī)來說，是個嚴(yán)峻的考驗，發(fā)電機(jī)用于抵抗慣性而承受扭矩等于轉(zhuǎn)動慣量乘以發(fā)電機(jī)的角加速度，這個扭矩是脈動的，轉(zhuǎn)動慣量越大，扭矩發(fā)電機(jī)的扭矩越大，發(fā)電機(jī)很可能會因為頻繁的啟停工況而導(dǎo)致?lián)p壞，所以為了延長發(fā)電機(jī)使用壽命，必須盡可能的減少轉(zhuǎn)動慣量。

另外現(xiàn)有方案，超越離合器、發(fā)電機(jī)等均在浮體腔內(nèi)，核心部件分散，安裝成本高，也不利于維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種浮體繩輪波浪發(fā)電機(jī)，將發(fā)電機(jī)內(nèi)嵌入卷筒內(nèi)部，卷筒通過超越離合器驅(qū)動發(fā)動子機(jī)殼旋轉(zhuǎn)，可以最大程度的減少轉(zhuǎn)動慣量，提高設(shè)備整體的使用壽命，且核心部分均包含在卷筒內(nèi)部，具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于模塊化制造，成本低，利于維護(hù)的特點。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：