[发明专利]一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及潮流能发电测试装置，特别是涉及潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置。

背景技术

潮流是由月亮和太阳引力作用下产生的地球表面海水周期性的涨落潮运动引起的，其中海水的水平运动称为潮流，潮流能发电是海洋能开发利用的重要形式之一。我国潮流能发电装置的研发已进入工程样机研制阶段。其中，叶片作为潮流能发电装置俘获能量的核心部件，不同翼型、升角、数量的叶片组合直接影响着潮流能发电装置的能量转化效率。但是，目前尚没有对叶片俘获潮流能转化为机械能的传动扭矩、传动转速进行定量测量和实时控制的测量控制装置，影响了高获能潮流能发电装置研发及产业化的进程。

发明内容

为解决现有技术无法实现对潮流能发电叶片传动扭矩、传动转速进行定量测量的问题，本发明提出一种潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，其目的在于，将潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置安装在具有造流功能的水槽，测量控制装置的轴头可以安装不同数量的叶片，轴头与测控机构的传动轴连接，传动轴与转速扭矩一体式传感器A、增速器、电转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机连接，测控机构设置在水密壳体中，转速扭矩一体式传感器A、B和电磁离合器的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到水槽外的数据采集控制器，从而实现在不同均匀流速下对不同翼型、升角、数量的叶片组合俘获潮流能一级、二级能量转化效率的定量测量，以及对发电机的安全保护。

本发明涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置，包括轴头、水密壳体、测控机构和数据采集控制器。轴头的侧面安装叶片，水密壳体前端连接轴头，测控机构安装在水密壳体内，测控机构的传动轴与轴头连接，测控机构的信号电缆从水密壳体后端引出，接入到数据采集控制器。

水密壳体呈圆筒状，前后两端分别由端盖密封。水密壳体内设置安装平板，安装平板为长方形，安装平板两端设置有圆柱状金属头，通过将圆柱状金属头插入水密壳体前后端盖上设置的圆形凹槽中，从而完成将安装平板固定在前后端盖上。

测控机构安装在水密壳体内部，包含传动轴、转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机。

传动轴沿水密壳体的中轴线设置，通过推力轴承固定在安装平板上。传动轴前端从水密壳体前端穿出连接轴头，传动轴后端由联轴器与转速扭矩传感器A连接，传动轴与转速扭矩一体式传感器A轴联动。

转速扭矩一体式传感器A由底座固定在安装平板上，通过联轴器与增速器的输入端连接，转速扭矩一体式传感器A与增速器轴联动，扭矩、转速信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

增速器由底座固定在安装平板上，增速器的输出端由联轴器与转速扭矩一体式传感器B连接，增速器与转速扭矩一体式传感器B轴联动。

转速扭矩一体式传感器B由底座固定在安装平板上，通过联轴器与电磁离合器的输入轴连接，转速扭矩一体式传感器B与电磁离合器轴联动，扭矩、转速信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

电磁离合器固定在安装平板上，电磁离合器的输出轴与发电机连接，发电机选用永磁转子交流发电机，电磁离合器与发电机轴联动，控制信号电缆通过水密壳体后端盖上的水密插头引出。

数据采集控制器设置在水槽外，由航空插头与信号电缆的一端连接，信号电缆的另一端通过水密壳体后端盖上的水密插头分别与转速扭矩一体式传感器A、B以及电磁离合器连接。

本发明涉及的潮流能发电叶片传动扭矩转速测量控制装置进行测试时，首先把叶片安装在轴头的轴壳上，再将叶片、轴头和水密壳体整体侵入到水中，然后通过安装支架将传动扭矩转速测量控制装置固定在水槽顶端的钢架上，并将水密壳体后端引出的信号电缆接入到数据采集系统。启动水槽的造流设备，潮流驱动带有叶片的轴头在水中旋转，带动传动轴、转速扭矩一体式传感器A、增速器、转速扭矩一体式传感器B、电磁离合器、发电机转动，固定在水密壳体中的转速扭矩一体式传感器A测量叶片旋转带动传动轴转动的传动扭矩、传动转速，转速扭矩一体式传感器B测量传动轴通过增速器增速后的传动扭矩、传动转速，然后将原始信号通过信号电缆传输至部署在水槽外的数据采集控制器，从而采集、计算传动扭矩和传动转速，当增速后的传动转速超出发电机的安全输入范围时，数据采集控制器通过信号电缆发送控制信号给电磁离合器，切断传动轴与发电机的连接。