[发明专利]安装在水道内的水力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种适于安装在水道内的具有半潜式转子的水力发电机。半潜式转子意指只有一部分转子的叶片是浸没在水道内。

更具体地说，本发明涉及一种适于安装在低水流速度的河流内的水力发电机。

背景技术

众所周知，水力发电机是一种将流体的动能转换成电能的机械，通常是通过由转子驱动的交流发电机来实现，该转子再通过作用于转子本身的流体而转动。此外，公知的是转移到机械的动能与质量成比例，并且与由转子拦截的流体的速度的平方成比例。因此，显而易见的是，如果水道的流体具有缓慢的流速，则机械可获得的动能会明显减小。为了克服这个缺点，需要操纵动能的其它上述参数，即转子拦截的流体质量。

第一种增加这种参数的方法包括将转子完全地浸没，优选地将发电机固定在河床上。这种方法确保了有较大的转子表面与流体接触，但是在设计、安装和保养上是非常复杂。事实上，机械的一些需要工作的部分总是被浸没，即在不利的环境中。此外，为了确保带已浸没的转子的发电机是可用的，必须将该机械安装在河流的某个位置，尤其是安装在河床上，在该位置，转子能够完全浸没在安全的环境中。另外，这种机械在很大程度上干扰水道。由于这种机械昂贵且适应性不佳，因此它们不能用于低流速的水道。

为了克服这些缺点，已知的是制造一些适于安装在水道内的水力发电机，其中，转子的叶片被设计成半潜式，即仅有部分浸没在水中。在这种情况下，通常将发电机的结构固定到水道本身的一个或两个岸堤上。

因此，如果转子不能被完全浸没，为了增加由发电机的转子拦截的流体质量，必须增加机械的尺寸，尤其是设计成用于拦截流体流动的叶片的尺寸。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，尺寸的增加会导致在水道内，具体地说在相对于水道本身的横向方向上，有庞大的发电机主体。另外，具有大尺寸的半潜式转子的机械还会涉及发电机的高噪音。最后，尺寸的增加导致机械的价格昂贵，并且难以安装、管理和保养。

应当注意的是，更详细地说，使用具有半潜式叶片设计的以及具有相当大尺寸的转子，涉及转子相对于流体的主流动方向的角度误差更低，这也会导致水力发电机的效率较低和高噪音。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其允许在主体相对小的情况下产生高功率。

本发明的另一个目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其操作时噪音低。

本发明进一步目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其能够用于流体的流动速度低的水道中。

本发明的这些和其它目的通过提供根据权利要求1所述的水力发电机来实现。优选的方面在从属权利要求中陈列。

根据本发明的一种适于安装在水道内具有半潜式转子的水力发电机包括固定平台、用于将流体的动能转换成电能的转子装置，所述水力发电机还包括用于调节所述转子装置的位置的调节装置。用于调节位置的所述调节装置约束于所述固定平台，并且使所述转子装置相对于所述固定平台移动至少一个自由度，以相对于所述水道内的水体的主流动方向至少改变转子的轴线的方向。

由于这种方案，能够当转子装置与流体接触时简单地且有效地改变转子装置的入射角，从而根据发电机的多种可能的操作情况下优化机械的效率。即使在尺寸受到限制的情况下，具有较高效率的水力发电机仍能够从水道得到高功率。

因此，本发明使机械的制造和管理成本得到控制，因此即使将机械安装在水的流动速度较低的河流中也变得有利。

所述调节装置提供了受控的运动。能够采用闭环控制，即是通过检测操作数据和作用于所述调节装置上，从而将所述转子装置设置在它们的效率最高的位置，这将在详细的叙述中作更好的说明。然而，甚至能够执行开环控制，根据该开环控制，所述调节装置能够以受控的方式被驱动，从而将所述转子装置设置在被认为是效率最高的位置。

此外，通过限制转子的尺寸，再有利地限制了水力发电机的噪音。

根据本发明的一个方面，所述转子装置能够设有至少一个叶片，所述叶片具有沿着所述转子的轴线以大体上螺旋形延伸的轮廓。

根据本发明的另一个方面，所述固定平台可包括用于将所述固定平台稳定地锚定到地面的锚定装置。

根据本发明的另一个方面，所述叶片的至少一部分由大体上柔性的材料制成。这方面使本发明的转子具有更大的使用灵活性，这将在下文作更好的说明。

根据本发明的又一个方面，所述至少一个自由度可包括所述固平台与所述转子装置的转子之间的距离。