[发明专利]变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源开发领域，涉及变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组。

背景技术

能源和环境是人类可持续发展面临的重大问题，发展清洁的可再生能源为世界各国所共识。我国海域辽阔，总面积470万平方公里；海岸线曲折漫长，大陆岸线1.8万公里，海岛岸线1.4万公里，海洋能蕴资源藏量丰富，其中可供开发的潮流能2000万千瓦，加之江河水流资源，开发应用前景十分广阔。

潮流具有典型的整体往复性特点，受气候、季节和海洋环境影响，潮流方向还会发生波动。发电是潮流能利用的主要形式，潮流能发电的核心是吸收潮流的水轮机。竖直轴潮流水轮机自启动性能好，适合各方向来流，具有广阔的推广应用前景。

潮流能量捕获效率是评价水轮机的核心技术指标。竖直轴潮流水轮机的叶片在旋转一周过程中，叶片所受到的力可以分解为周向力和法向力；周向力与臂长的乘积即为所产生的扭矩，驱动传动系统发电。竖直轴潮流水轮机在旋转一周范围内，对于单个叶片来说，由于叶片方位角的变化，有较大的转角范围周向力处于较小或负值，该周向力与臂长相作用后对于扭矩的贡献较小或产生负扭矩，导致竖直轴潮流水轮机整体潮流能量捕获效率不高。

综上，提高竖直轴潮流水轮机各叶片在一周内的周向力或水轮机正扭矩是提高其能量捕获效率的关键。

发明内容

本发明针对目前竖直轴潮流水轮机能量捕获效率不高的问题，提出了一种变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组。

本发明采用的技术方案是：

该变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，包括叶片、臂密封、可伸缩臂、活塞、固定臂、缩短用液压缸、伸长用液压缸、支撑轮盘、压紧螺母、潮流速度方向传感器、主轴、主轴轴承、大齿轮、支撑座、液压油站、缩短用液压泵、伸长用液压泵、电刷、集成控制系统、轴颈密封、小齿轮轴轴承、小齿轮轴、联轴器和发电机。

所述的变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，其所述的叶片为NACA翼型中的一种，个数为1-6个，表面光滑；各个叶片预置攻角相同，为-10°到+10°；每个叶片有两个固定臂。

所述的变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，其所述的可伸缩臂，截面为NACA翼型、长方形、菱形和流线型中的一种，表面光滑，减小流体的阻力；每个叶片有两个可伸缩臂，可伸缩臂的一端连接叶片，另一端带有一个矩形或圆形的活塞。

所述的变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，其所述的固定臂，截面为NACA翼型、长方形、菱形和流线型中的一种，表面光滑，减小流体的阻力；固定臂内部为中空结构，中空截面为矩形或圆形，固定臂内部中空结构被可伸缩臂的活塞分为缩短用液压缸和伸长用液压缸。

所述的变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，其所述的主轴轴承有两个，一个是止推轴承，另一个是径向轴承，采用液压油站的液压油进行润滑；小齿轮轴轴承有两个，一个是止推轴承，另一个是径向轴承，采用液压油站的液压油进行润滑。

其所述的大齿轮和小齿轮轴，二者传动比在1∶1至20∶1之间，为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮中的一种。

用行星齿轮传动机构、多级齿轮传动机构、皮带轮传动机构、液压缸增速机构代替大齿轮、小齿轮轴、小齿轮轴轴承构成增速传动系统。

所述的变臂长竖直轴潮流水轮机发电机组，其特征还在于，叶片两端分别安装叶端板，叶端板位于叶片和可伸缩臂之间；叶端板表面光滑，是一个薄板，面积大于叶片的截面积，其形状为圆形、椭圆形或长方形中的一种，叶端板的边缘进行削边处理、流线型处理或NACA翼型形状，用于减小流体的阻力；叶端板的作用一是减少叶片端部的稍涡损失，二是阻止叶片在潮流中沿展长方向的颤振。