[發(fā)明專利]一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510047866.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104595090A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宿曉輝;張慧穎;曹耀;曹元偉;韓瑞琦
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: F03B3/14
• 分類號: F03B3/14
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 花向陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪，屬于海洋能可再生能源開發(fā)領(lǐng)域。用于提高大功率水平軸潮流能水輪機(jī)的獲能效率，自啟動性能以及優(yōu)化的水輪機(jī)葉片安裝方式。

背景技術(shù)

國際能源局勢日趨緊張，新能源的開發(fā)與利用已經(jīng)成為人們必然的選擇。近年來，潮流能作為一種清潔、可再生能源，其開發(fā)利用備受關(guān)注。目前潮流能獲能裝置分為水平軸潮流能水輪機(jī)和豎直軸潮流能水輪機(jī)兩大類，水平軸潮流能水輪機(jī)以其效率高、運行平穩(wěn)得到廣泛應(yīng)用。我國多為半日潮即每天漲落兩次且流速偏低，由于水輪機(jī)自啟動能力不理想，需要啟動流速過高，致使水輪機(jī)每天大部分時間將不能工作，極大的降低了潮流能捕獲量，損失大量能源；水平軸潮流能水輪機(jī)捕獲潮流能主要依靠葉片阻水產(chǎn)生扭矩，水輪機(jī)葉片是由各個截面上的翼型根據(jù)一定安裝角組合而成，現(xiàn)在采用的葉根形式導(dǎo)致葉根部分翼型基本不做功，對水平軸潮流能水輪機(jī)的獲能效率造成不良影響；現(xiàn)在水輪機(jī)采用的法蘭盤安裝形式安裝過程復(fù)雜，不能準(zhǔn)確保證葉片安裝角，且常有腐蝕的情況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有水平軸潮流水輪機(jī)的弱點，本發(fā)明提供一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪，以改善水平軸潮流能水輪機(jī)的整體性能，提升潮流能捕獲能力的一種葉片形式合理、效率高、運行安全穩(wěn)定可靠的水輪機(jī)葉輪。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪，它包括一個輪轂和周向均勻設(shè)置在輪轂上的幾個葉片，它還包括設(shè)置在葉片上的附翼和驅(qū)動附翼轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，所述輪轂的周邊設(shè)有與葉片數(shù)相對應(yīng)的葉片連接座，所述葉片連接座與輪轂之間的夾角a為6-8度角，葉片連接座采用槽形結(jié)構(gòu)，輪轂中間采用中空結(jié)構(gòu)，葉片采用中空流線型結(jié)構(gòu)，在葉片的葉根處固定連接一個葉片連接塊，葉片連接塊與采用槽形結(jié)構(gòu)的葉片連接座相配合，并采用輪轂定位銷把葉片連接塊固定在葉片連接座的槽形結(jié)構(gòu)中；所述旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在中空的輪轂和葉片中，并設(shè)有軸承支撐結(jié)構(gòu)，位于輪轂中空結(jié)構(gòu)中的伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器連接驅(qū)動軸，固定在驅(qū)動軸端部的驅(qū)動軸齒輪與固定在從動軸端部的從動軸齒輪相嚙合，從動軸與位于葉片表面的附翼固定連接；由蓄電池供電的伺服電機(jī)依次經(jīng)驅(qū)動軸、驅(qū)動軸齒輪、從動軸齒輪和從動軸控制附翼的開合，在轉(zhuǎn)速傳感器測得的轉(zhuǎn)速高于預(yù)設(shè)的葉輪轉(zhuǎn)速時，控制器控制伺服電機(jī)使附翼位于閉合狀態(tài)，在轉(zhuǎn)速傳感器測得的轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)的葉輪轉(zhuǎn)速時，控制器控制伺服電機(jī)使附翼位于打開狀態(tài)。

所述輪轂采用三角形結(jié)構(gòu)，在輪轂的三邊各設(shè)置一個葉片。

所述轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在本體內(nèi)的轉(zhuǎn)速傳感器固定支架上，與固定在主軸上的測速齒輪位置相配合。

上述技術(shù)方案提出了葉片與附翼的解決方式，該裝置通過測速齒輪測量主軸轉(zhuǎn)速，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)工作轉(zhuǎn)速時則判定處于啟動狀態(tài)，通過傳感器將信號傳遞給位于輪轂罩內(nèi)的控制器，控制器控制固定于固定墊板的伺服電機(jī)，伺服電機(jī)驅(qū)動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，通過齒輪傳動使附翼張開一定角度，使得葉片獲得更大阻水面積，提高對潮流能能量的利用率，使得在低速，非迎流等條件下也能順利啟動。而當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速高于預(yù)設(shè)值時，判定為工作狀態(tài)，將通過相同機(jī)制控制附翼收回，保證水輪機(jī)正常、穩(wěn)定運行。

按照該技術(shù)方案，當(dāng)水平軸潮流能水輪機(jī)在水里時，在來流條件不好，水輪機(jī)低轉(zhuǎn)速的情況下，葉片附翼展開增大阻水面積，產(chǎn)生更大力矩，有效利用海水能量，使水輪機(jī)能夠在較低來流狀態(tài)下啟動或維持運行，當(dāng)來流條件理想，水輪機(jī)運行轉(zhuǎn)速較高時收回附翼，減小葉片阻力，使潮流能水輪機(jī)穩(wěn)定運行，該技術(shù)方案較變槳運行等方案具有更高的穩(wěn)定性，以及更強(qiáng)的可操作性，十分適宜水平軸潮流能水輪機(jī)使用，可以使水平軸潮流能水輪機(jī)具有在較惡劣情況下的運行能力。

本發(fā)明的有益效果是：這種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪包括輪轂、葉片、附翼和驅(qū)動附翼轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，葉片連接座與輪轂之間的夾角a為6-8度角，葉片連接座采用槽形結(jié)構(gòu)，輪轂中間采用中空結(jié)構(gòu)，葉片采用中空流線型結(jié)構(gòu)，在葉片的葉根處固定連接一個葉片連接塊，葉片連接塊與采用槽形結(jié)構(gòu)的葉片連接座相配合，并采用采用輪轂定位銷把葉片連接塊固定在葉片連接座的槽形結(jié)構(gòu)中。旋轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在中空的輪轂和葉片中，并設(shè)有軸承支撐結(jié)構(gòu)。控制器根據(jù)葉輪轉(zhuǎn)速控制伺服電機(jī)依次經(jīng)驅(qū)動軸、驅(qū)動軸齒輪、從動軸齒輪和從動軸控制附翼的開合。該水輪機(jī)葉輪改善了水平軸潮流能水輪機(jī)的整體性能，提升了潮流能捕獲能力，是一種葉片形式合理、效率高、運行安全穩(wěn)定可靠的水輪機(jī)葉輪。

附圖說明

圖1是一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是一種水平軸潮流能水輪機(jī)葉輪的葉片剖視圖。