[发明专利]一种具有自调节功能的海流发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用海流及波浪能发电的装置，尤其涉及一种具有自调节功能的海流发电装置。

背景技术

目前，国际性的能源危机和持续环境恶化使各国纷纷加大对清洁能源的开发力度。占地球表面71%的海洋，蕴藏着大量的潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等海洋能，理论储量为70多亿千瓦，是目前全世界发电能力的十几倍。海洋能是清洁的可再生能源，科学的开发和利用对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义，因此世界各国都在大力开发海洋能。以海流能和潮流能为例，据估计全球可供开发的能量达500-1000TWh/年，我国沿岸海流资源根据对130个水道的计算统计，理论平均功率为13948.52万千瓦。如果将这部分能源合理、高效、经济的利用起来将会使我国能源的结构更加合理，资源的利用更加充分。

海流能发电装置的工作原理比较简单，海水冲击叶轮，将流体动能转化为叶轮的机械能，进而带动发电机发电，以电能形式进行储存或输送，实现海流能的利用。海流发电无需建设拦海堤坝，大大缩短了建设周期，降低了建设投资，经济性也更好。此外，相对于传统的筑坝发电，新型海流能发电装置能够较好的保护当地环境，避免自然资源和人文景观的破坏，具有广泛的适应性和推广性。

在各种海流能获取装置中，以水平轴海流能水轮机应用最多，水平轴式海流能发电装置的透平叶轮轴线与水流方向是相平行的，其发展路线参照了风力发电机的设计。水平轴海流能发电装置有具有效率高、自启动性能好的特点；其缺点在于不能满足变化流向的要求，要通过变桨距控制机构才能使机组适应双向的海流环境。因此，目前的水平轴海流发电装置发电效率还比较低，无法利用不同方向的来流进行发电。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有自调节功能的海流发电装置，可以自动调节装置的方向，以解决现有的水平轴海流发电装置对流向适应性不强的问题，能够适应不同的海流方向变化，实现任意方向的发电要求，提高海流能的利用效率，能够为海上及水下设备提供更大电量。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有自调节功能的海流发电装置，包括水平叶轮、固定盘、磁力耦合联轴器、磁齿轮增速器、发电机、储能装置、限速控制机构、密封舱、支撑旋转轴和固定支架，所述磁齿轮增速器、发电机、储能装置和限速控制机构均设置在密封舱内；

所述磁力耦合联轴器包括适配安装的主动转子、隔离套和从动转子，所述隔离套作为密封舱前端端盖密封住密封舱，所述主动转子安装在密封舱的外侧，从动转子安装在密封舱的内侧；

所述从动转子的输出端与磁齿轮增速器的输入端连接，磁齿轮增速器的输出端与发电机的输入端连接，发电机的输出端接入储能装置，所述限速控制机构对磁齿轮增速器的输出转速进行限速调控，以保证高流速下发电机的安全运行；

所述固定盘固定在密封舱的前端，在固定盘的中部设置有通孔；所述水平叶轮包括叶片和转轴，转轴的一端与叶片固定，转轴的另一端穿过固定盘上的通孔与主动转子固定；

所述固定支架上设置有竖向转轴腔，所述支撑旋转轴一端与密封舱固定，另一端插入竖向转轴腔内；在密封舱的尾部固定连接有流线型尾翼，以调整水平叶轮以及密封舱的方向，实现迎流发电；优选的，所述尾翼优选鱼尾型构造，在海流作用下能够有效合理受力，调整装置的方向。

限速控制机构可以通过传感器、控制器及执行机构来保证发电机的安全运作，特别是在高流速下，通过执行机构对磁齿轮增速器的输出轴进行刹车减速，可以降低发电机的转子速度，保证发电机的安全。

优选的，所述叶片为水平轴式双向叶片，在水平叶轮的轮毂上设置有导流罩。更为优选的，所述叶片采用高强度玻璃钢复合材料，且在叶片与导流罩的表面设置防腐蚀层，保证整个水平叶轮的使用强度要求和防腐蚀性能。所述轮毂可以采用螺栓结构进行连接。

优选的，所述发电机为低速双向旋转发电机。

优选的，所述密封舱的尾部开设有水密孔，方便为外部设备供电；对于通过水密孔引出的电缆线需要进行静密封，保证密封舱密封的可靠性。

优选的，所述支撑旋转轴底部设置有水阻尼器，配合尾翼保证水平叶轮的方向调节平稳。所述水阻尼器主用为一种镶嵌式多板结构，在支撑旋转轴底部沿径向镶嵌若干耐腐蚀金属板，且在竖向转轴腔内填充液体介质，使液体介质的高度高于耐腐蚀金属板的高度，这样支撑旋转轴在旋转时，由于耐腐蚀金属板受到液体阻力的作用，支撑旋转轴的运动将变得缓慢，保证了整个装置的运动平稳性。