[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202110429642.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113137328A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰;祁文彥

本發(fā)明公開了一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置及控制方法，該裝置包括導(dǎo)流板和基座；基座包括箱體和設(shè)置在箱體上的第一水泵、第二水泵，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(dǎo)流板豎直設(shè)置在移動基座的箱體上，導(dǎo)流板上開設(shè)有若干空洞；箱體中設(shè)置有水位傳感器，導(dǎo)流板的頂部設(shè)置有流速傳感器。通過將水輪機設(shè)置在高速流動區(qū)，輸出功率得到提升。設(shè)置了第一水泵、第二水泵，實現(xiàn)增能裝置的下潛或上浮，盡可能使處于高速流動區(qū)的水輪機的一直保證高效轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輸出功率高且穩(wěn)定的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流體機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置及控制方法。

背景技術(shù)

潮流能作為海洋能的一種，蘊藏量大，通過將水輪機設(shè)置在海洋中，水輪機在潮流的沖擊作用下葉輪高速旋轉(zhuǎn)，再通過傳動機構(gòu)帶動發(fā)電機發(fā)電，最終實現(xiàn)潮流能的動能向電能的轉(zhuǎn)化。對于潮流能水輪機的研究大多借鑒風機的研究，而兩者的適用范圍和運行條件存在較大不同，特別是水和空氣之間的密度、粘性、可壓縮性有著顯著差異，故十分有必要對潮流能水輪機進行模型實驗，為以后潮流能水輪機的廣泛應(yīng)用打下實驗基礎(chǔ)。

現(xiàn)有技術(shù)中采用較多的是水平軸和垂直軸水輪機。水平軸式潮流能水輪機因其安裝維修簡單、技術(shù)相對成熟、效率高的特點，在潮流能開發(fā)利用中，被廣泛采用。但水平軸水輪機獲能效率較低，一般只有40％左右，因為在潮漲潮落的過程中，不同深度處海水的流速會發(fā)生變化，且海水的方向也會變化，因此需要設(shè)計一中增能裝置以提高水平軸水輪的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置及控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中但水平軸水輪機獲能效率較低的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可移動式水平軸潮流能水輪機增能裝置，包括導(dǎo)流板和基座；

所述基座包括箱體和設(shè)置在箱體上的第一水泵、第二水泵，箱體為密封結(jié)構(gòu)，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(dǎo)流板豎直設(shè)置在移動基座的箱體上，導(dǎo)流板上開設(shè)有若干空洞；

所述箱體中設(shè)置有水位傳感器，導(dǎo)流板的頂部設(shè)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。

在本發(fā)明中，通過設(shè)置導(dǎo)流板，則水體流到導(dǎo)流板前方時，受導(dǎo)流板的阻塞效應(yīng),部分流體會向?qū)Я靼逅闹軈R聚,特別地,在導(dǎo)流板后上方形成局部高速流動區(qū),根據(jù)能量守恒影響,導(dǎo)流板正后方則會形成低速尾流區(qū)。本發(fā)明中通過將水輪機設(shè)置在高速流動區(qū)，則水輪機葉片受到高速流體沖擊后高速旋轉(zhuǎn)，使得輸出功率得到提升。同時由于靠近水輪機葉輪區(qū)下半部分的水體流速得到了提高,從而降低了水輪機葉輪區(qū)迎風面的平均剪切力,一定程度上降低了來流的湍流強度,降低了水輪機葉片受力的不均勻性,提高了使用壽命。

海洋潮流不同深度處流速也不同，特別在潮漲潮落的過程中，同一深度處海水的流速也會發(fā)生變化，這樣導(dǎo)致水輪機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、輸出功率不穩(wěn)定。為了保證水輪機的輸出功率穩(wěn)定，本發(fā)明設(shè)計了可上下移動的導(dǎo)流裝置，當檢測到導(dǎo)流板當前位置處的流速發(fā)生變化時，控制器控制第一水泵或/和第二水泵進行工作，向箱體中注水，或抽出箱體中的海水，實現(xiàn)整個增能裝置的下潛或上浮，從而改變導(dǎo)流板的位置，進而改變高速流動區(qū)海水的流速，盡可能使處于高速流動區(qū)的水輪機的一直保證高效轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)輸出功率高且穩(wěn)定的目的。

進一步改進，所述基座上安裝有舵機，舵機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動設(shè)置有測向板，測向板豎直設(shè)置，測向板上設(shè)置有角度傳感器，角度傳感器與控制器電連接。