[發(fā)明專利]矩形環(huán)管式振蕩水柱對稱翼透平發(fā)電裝置

有效

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• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109779825B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 吳必軍;梁賢光
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F03B13/24
• 分類號: F03B13/24
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江;王家鳴

本發(fā)明公開了一種矩形環(huán)管式振蕩水柱對稱翼透平發(fā)電裝置，包括矩形浮力艙、甲板、矩形環(huán)管、發(fā)電機、對稱翼透平和導流體；甲板設置在矩形浮力艙的上部，為一水平板，矩形環(huán)管包圍在矩形浮力艙上下方向的四周；矩形環(huán)管以矩形浮力艙為參照，分為左側管、右側管、上部管和下部管；左側管與右側管對稱；發(fā)電機、對稱翼透平和導流體裝在上部管內部；對稱翼透平位于上部管的中心處，發(fā)電機與導流體分別位于對稱翼透平的兩側；矩形環(huán)管整個管道處于密封狀態(tài)，矩形環(huán)管內充填有液體介質及空氣。本裝置結構簡單、安全可靠、轉換效率高、維護方便、可調裝置固有頻率及減輕拖航阻力。

技術領域

本發(fā)明涉及波浪能發(fā)電技術領域，尤其涉及一種矩形環(huán)管式振蕩水柱對稱翼透平發(fā)電裝置。

背景技術

波浪能資源蘊藏豐富，開發(fā)利用潛力巨大。但由于波浪能不穩(wěn)定、海洋環(huán)境惡劣、海水腐蝕、海生物附著等因素，開發(fā)利用海洋波浪能成本高昂。這些成本主要表現(xiàn)在裝置的材料成本、建造成本、轉換機構成本、投放、運輸和回收成本、錨泊成本、維護成本等。

目前波浪能利用技術種類繁多，漂浮式波浪能利用技術因其適應面廣而成為研究的主流，絕大部分漂浮式技術可分為3大類:漂浮振蕩水柱技術、漂浮越浪技術和漂浮振蕩浮子技術，如圖1所示。漂浮振蕩浮子技術是利用波浪推動一個浮體相對另一個浮體(支撐平臺)平動或轉動轉換能量，即波浪能首先轉換為浮體運動的機械能，然后通過液壓系統(tǒng)或直線發(fā)電系統(tǒng)或機械機構轉換為電能。基于該技術發(fā)展的裝置必須是雙(多)浮體并且潛入或半潛入海水中，這一特點意味著材料利用率低(雙或多浮體)、浮體間相互作用問題不可避免、海生物附著影響大、投放時間長(浮態(tài)調節(jié)需要時間和設備)，易出機械故障，難以維修，其性價比受技術路線影響提高有限。漂浮越浪技術是利用波浪的爬升作用，把波浪能轉換為海水的勢能，基于該技術發(fā)展的裝置特點是單浮體(承載平臺)，裝置要承擔轉換載體(海水)的重量，因此其結構規(guī)模龐大、強度要求高，在風、浪和流的共同作用下，系泊系統(tǒng)復雜、投資大，水輪機同海水接觸，受海生物附著影響大，發(fā)展緩慢。漂浮振蕩水柱技術是在結構物內設置腔體，利用腔體里的水柱推動空氣運動，運動的空氣推動空氣透平和發(fā)電機輸出電能。常見的腔體形式為直管、彎管或斜管，腔體一端潛入海水，另一端收縮后安裝空氣透平和發(fā)電機，空氣透平和海水之間形成一氣室。該技術特點是單浮體，材料利用率高,不存在相撞問題，空氣透平和發(fā)電機位于水面上不受海水和海生物影響，維修方便。漂浮振蕩水柱技術有靜止型和運動型兩種。漂浮靜止型振蕩水柱技術浮體基本不動，腔體內水柱的運動主要靠波浪直接作用產生，比如日本的“巨鯨”號裝置，這類技術能量轉換效率不高。現(xiàn)有波浪能利用技術中存在建造成本高、海洋工程費用高、安全性不高的缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種矩形環(huán)管式振蕩水柱對稱翼透平發(fā)電裝置，它屬于漂浮運動型振蕩水柱技術。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：矩形環(huán)管式振蕩水柱對稱翼透平發(fā)電裝置，包括矩形浮力艙、甲板、矩形環(huán)管、發(fā)電機、對稱翼透平和導流體；所述甲板設置在所述矩形浮力艙的上部，為一水平板，所述矩形環(huán)管包圍在所述矩形浮力艙上下左右四周；所述矩形環(huán)管以所述矩形浮力艙為參照，分為左側管、右側管、上部管和下部管；所述左側管與所述右側管對稱；所述發(fā)電機、對稱翼透平和導流體裝在所述上部管內部；所述對稱翼透平位于所述上部管的中心處，所述發(fā)電機與所述導流體分別位于所述對稱翼透平的兩側；所述矩形環(huán)管整個管道處于密封狀態(tài)，所述矩形環(huán)管內充填有液體介質及空氣，形成氣液共存的環(huán)境，所述矩形環(huán)管內氣壓在裝置靜止時與大氣壓相同；所述矩形環(huán)管連接有用于調節(jié)液體介質質量的抽排液體系統(tǒng)；充填在所述矩形環(huán)管內的液體介質，在所述左側管內形成左側液體柱，在所述右側管內形成右側液體柱，所述左側液體柱上方的左側管內部空間為左側氣室，所述右側液體柱上方的右側管內部空間為右側氣室；當波浪作用于本裝置上時，本裝置縱搖往復運動，所述矩形環(huán)管內的液體柱會產生往復運動，推動所述矩形環(huán)管內的空氣往復運動，從而推動所述對稱翼透平向一個方向旋轉，驅使所述發(fā)電機發(fā)電。