[發明專利]一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202110429642.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113137328A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 孫長平;唐博進;王斌;張煒;王方政;張繼生;張海慧;張玉全
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B15/00;F03B3/18
• 代理公司: 南京千語知識產權代理事務所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰;祁文彥

1.一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，包括導流板和基座；

所述基座包括箱體和設置在箱體上的第一水泵、第二水泵，箱體為密封結構，第一水泵的進水口位于箱體外，出水口與箱體的腔體相連通；第二水泵的出水口位于箱體外，進水口與箱體的腔體相連通；導流板豎直設置在移動基座的箱體上，導流板上開設有若干空洞；

所述箱體中設置有水位傳感器，導流板的頂部設置有流速傳感器；

所述第一水泵、第二水泵、水位傳感器和流速傳感器均與控制器電連接，所述控制器安裝于密封盒中，并固定在基座上。

2.根據權利要求1所述的可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述基座上安裝有舵機，舵機的轉軸于尾舵連接，舵機與控制器電連接；

所述基座上通過軸承轉動設置有測向板，測向板豎直設置，測向板上設置有角度傳感器，角度傳感器與控制器電連接。

3.根據權利要求1或2所述的可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述導流板頂部設置有超聲波測距傳感器，超聲波測距傳感器與控制器電連接。

4.根據權利要求3所述的可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，還包括安裝在基座上設置電機，電機的輸出軸上固連有螺旋槳，電機輸出軸水平設置，且與導流板的工作面垂直設置，電機與控制器電連接，電機通過防水處理后安裝于密封盒中。

5.根據權利要求1所述的可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述導流板為等厚度或上薄下厚結構，且關于中心左右對稱，導流板的頂端向下凹陷形成圓弧面。

6.根據權利要求1所述的可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述基座通過繩索與水輪機鏈接。

7.根據權利要求1所述的水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述導流板長度L1為2.2～2.8倍水輪機半徑R，導流板中心位置的高度h1為0.8～1.5倍水輪機半徑R；所述頂端圓弧面對應的半徑r1為0.9～1.2倍水輪機半徑R。

8.根據權利要求1所述的水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述基座長度L2與多孔導流板長度L1的比值為0.8～1.1；

所述導流板的孔洞密度范圍為15％～30％。

9.根據權利要求1所述的水平軸潮流能水輪機增能裝置，其特征在于，所述導流板兩側設置有平衡支架，平衡支架關于導流板對稱設置。

10.基于權利要求1-9所述水平軸潮流能水輪機增能裝置的控制方法，其特征在于，所包括如下步驟：

1)、搭建水平軸潮流能水輪機增能裝置，整個裝置的重量為W，箱體腔體的橫截面積為S,設定箱體中的初始水位為H₀,整個裝置在海洋受中的浮力為F_浮，此時整個裝置受力平衡，處于懸浮狀態，且位于水輪機的迎流面，則W·g+S·H₀·ρ·g+F_壓＝F_浮；

2)、流速傳感器實時檢測所處位置處的海水流速V,并傳遞給控制器，控制接收到流速信號并與設定流速初值V₀進行比較；

2.1)、當V＜V₀，則控制器發出指令啟動第二水泵，將箱體中的海水排出，箱體中的海水減少，則整個裝置的浮力大于重力，整個裝置上浮，當位置傳感器檢測到箱體中水位為時，控制器發出指令關閉第二水泵，同時啟動第一水泵，向箱體中增加海水，直至H₀水位，然后關閉第一水泵，此時整個裝置再次受力平衡，在處于懸浮狀態；

2.2)、當V＞1.3V₀，且導流板與水輪機的高度差小于水輪機半徑R，則控制器發出指令啟動第一水泵，向箱體中增加海水整個裝置開始下潛，當位置傳感器檢測到箱體中水位為時，控制器發出指令關閉第一水泵，同時啟動第二水泵，將箱體中海水排出，直至H₀水位，此時整個裝置再次受力平衡，在處于懸浮狀態；

3)、角度傳感器實時檢測測向板的方位角θ，并傳遞為控制器，控制器收到角度信息后與導流板的方位角θ₀進行比較，當|θ₀-θ|85°或者|θ₀-θ|＞95°，則控制器發出指令，啟動舵機，驅動尾舵發生轉動，帶動整個增能裝置發生偏轉，當85°≤|θ₀-θ|≤95°時，關閉舵機。