[發(fā)明專利]一種具有自調(diào)節(jié)功能的海流發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310479983.7
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103470434A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余海濤;吳濤;須晨凱;黃磊;胡敏強
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: F03B13/12
• 分類號: F03B13/12;F03B11/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用海流及波浪能發(fā)電的裝置，尤其涉及一種具有自調(diào)節(jié)功能的海流發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

目前，國際性的能源危機和持續(xù)環(huán)境惡化使各國紛紛加大對清潔能源的開發(fā)力度。占地球表面71%的海洋，蘊藏著大量的潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等海洋能，理論儲量為70多億千瓦，是目前全世界發(fā)電能力的十幾倍。海洋能是清潔的可再生能源，科學(xué)的開發(fā)和利用對緩解能源危機和環(huán)境污染問題具有重要的意義，因此世界各國都在大力開發(fā)海洋能。以海流能和潮流能為例，據(jù)估計全球可供開發(fā)的能量達500-1000TWh/年，我國沿岸海流資源根據(jù)對130個水道的計算統(tǒng)計，理論平均功率為13948.52萬千瓦。如果將這部分能源合理、高效、經(jīng)濟的利用起來將會使我國能源的結(jié)構(gòu)更加合理，資源的利用更加充分。

海流能發(fā)電裝置的工作原理比較簡單，海水沖擊葉輪，將流體動能轉(zhuǎn)化為葉輪的機械能，進而帶動發(fā)電機發(fā)電，以電能形式進行儲存或輸送，實現(xiàn)海流能的利用。海流發(fā)電無需建設(shè)攔海堤壩，大大縮短了建設(shè)周期，降低了建設(shè)投資，經(jīng)濟性也更好。此外，相對于傳統(tǒng)的筑壩發(fā)電，新型海流能發(fā)電裝置能夠較好的保護當(dāng)?shù)丨h(huán)境，避免自然資源和人文景觀的破壞，具有廣泛的適應(yīng)性和推廣性。

在各種海流能獲取裝置中，以水平軸海流能水輪機應(yīng)用最多，水平軸式海流能發(fā)電裝置的透平葉輪軸線與水流方向是相平行的，其發(fā)展路線參照了風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計。水平軸海流能發(fā)電裝置有具有效率高、自啟動性能好的特點；其缺點在于不能滿足變化流向的要求，要通過變槳距控制機構(gòu)才能使機組適應(yīng)雙向的海流環(huán)境。因此，目前的水平軸海流發(fā)電裝置發(fā)電效率還比較低，無法利用不同方向的來流進行發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有自調(diào)節(jié)功能的海流發(fā)電裝置，可以自動調(diào)節(jié)裝置的方向，以解決現(xiàn)有的水平軸海流發(fā)電裝置對流向適應(yīng)性不強的問題，能夠適應(yīng)不同的海流方向變化，實現(xiàn)任意方向的發(fā)電要求，提高海流能的利用效率，能夠為海上及水下設(shè)備提供更大電量。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有自調(diào)節(jié)功能的海流發(fā)電裝置，包括水平葉輪、固定盤、磁力耦合聯(lián)軸器、磁齒輪增速器、發(fā)電機、儲能裝置、限速控制機構(gòu)、密封艙、支撐旋轉(zhuǎn)軸和固定支架，所述磁齒輪增速器、發(fā)電機、儲能裝置和限速控制機構(gòu)均設(shè)置在密封艙內(nèi)；

所述磁力耦合聯(lián)軸器包括適配安裝的主動轉(zhuǎn)子、隔離套和從動轉(zhuǎn)子，所述隔離套作為密封艙前端端蓋密封住密封艙，所述主動轉(zhuǎn)子安裝在密封艙的外側(cè)，從動轉(zhuǎn)子安裝在密封艙的內(nèi)側(cè)；

所述從動轉(zhuǎn)子的輸出端與磁齒輪增速器的輸入端連接，磁齒輪增速器的輸出端與發(fā)電機的輸入端連接，發(fā)電機的輸出端接入儲能裝置，所述限速控制機構(gòu)對磁齒輪增速器的輸出轉(zhuǎn)速進行限速調(diào)控，以保證高流速下發(fā)電機的安全運行；

所述固定盤固定在密封艙的前端，在固定盤的中部設(shè)置有通孔；所述水平葉輪包括葉片和轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的一端與葉片固定，轉(zhuǎn)軸的另一端穿過固定盤上的通孔與主動轉(zhuǎn)子固定；

所述固定支架上設(shè)置有豎向轉(zhuǎn)軸腔，所述支撐旋轉(zhuǎn)軸一端與密封艙固定，另一端插入豎向轉(zhuǎn)軸腔內(nèi)；在密封艙的尾部固定連接有流線型尾翼，以調(diào)整水平葉輪以及密封艙的方向，實現(xiàn)迎流發(fā)電；優(yōu)選的，所述尾翼優(yōu)選魚尾型構(gòu)造，在海流作用下能夠有效合理受力，調(diào)整裝置的方向。

限速控制機構(gòu)可以通過傳感器、控制器及執(zhí)行機構(gòu)來保證發(fā)電機的安全運作，特別是在高流速下，通過執(zhí)行機構(gòu)對磁齒輪增速器的輸出軸進行剎車減速，可以降低發(fā)電機的轉(zhuǎn)子速度，保證發(fā)電機的安全。

優(yōu)選的，所述葉片為水平軸式雙向葉片，在水平葉輪的輪轂上設(shè)置有導(dǎo)流罩。更為優(yōu)選的，所述葉片采用高強度玻璃鋼復(fù)合材料，且在葉片與導(dǎo)流罩的表面設(shè)置防腐蝕層，保證整個水平葉輪的使用強度要求和防腐蝕性能。所述輪轂可以采用螺栓結(jié)構(gòu)進行連接。

優(yōu)選的，所述發(fā)電機為低速雙向旋轉(zhuǎn)發(fā)電機。

優(yōu)選的，所述密封艙的尾部開設(shè)有水密孔，方便為外部設(shè)備供電；對于通過水密孔引出的電纜線需要進行靜密封，保證密封艙密封的可靠性。

優(yōu)選的，所述支撐旋轉(zhuǎn)軸底部設(shè)置有水阻尼器，配合尾翼保證水平葉輪的方向調(diào)節(jié)平穩(wěn)。所述水阻尼器主用為一種鑲嵌式多板結(jié)構(gòu)，在支撐旋轉(zhuǎn)軸底部沿徑向鑲嵌若干耐腐蝕金屬板，且在豎向轉(zhuǎn)軸腔內(nèi)填充液體介質(zhì)，使液體介質(zhì)的高度高于耐腐蝕金屬板的高度，這樣支撐旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)時，由于耐腐蝕金屬板受到液體阻力的作用，支撐旋轉(zhuǎn)軸的運動將變得緩慢，保證了整個裝置的運動平穩(wěn)性。