[实用新型]水能利用系统及其水能转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源利用领域中的水能利用系统及其水能转换装置。

背景技术

随着石油资源的日益紧张，可再生能源的利用开发显得尤为重要，海洋、河流的水能资源作为一种可再生能源，其蕴藏量是十分巨大的。目前大多数的海洋渔船、海上平台等海上作业单元的电力供应都是依靠柴油发电机来实现的，这种发电方式不仅经济成本高，而且还会对水域环境造成污染。

为了实现对水流能源的利用，中国专利CN102588192A公开了“一种海洋能发电装置”，该发电装置包括通过收放绳与海上作业单元相连的浮子和使用时置于水中的水能转换装置，水能转换装置包括通过悬挂缆绳悬挂于浮子上的发电单元，发电单元包括艇壳及设置于艇壳内的水下水轮机和与水下水轮机传动连接的发电机。水能转换装置还包括使用时位于水中的伞锚，伞锚通过伞锚绳与海上作业单元相连，伞锚的出水口通过出水管道与水下水轮机的进水口相连。当需要装置发电时，工作人员将该发电装置的发电单元和伞锚置于水中，浮子在竖直方向上抵消发电单元的重力，浮子的位置被收放绳控制。伞锚对海水具有汇集作用，当伞锚在海水中展开后，伞锚出水口会产生高速流动的海水，这股水流被导向水下水轮机，水下水轮机带动发电机做功发电，经水下水轮机后的水流经艇壳上出水口排走，发电机发出的电能输送至海上作业单元之上。

现有的这种海洋能发电装置存在的问题在于：伞锚由单层柔性材质制成，不具有刚性支撑能力，因此只能将水能转换装置通过一根独立的悬挂缆绳连接于浮子上，而伞锚则通过一根独立的伞锚绳与海上作业单元相连，整个装置的结构比较复杂，且占用空间较大，不利于发电装置的高密度布置；此外，当水流流速变大时，水下水轮机的转速也会随之提高，导致发电机的输出功率不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水能转换装置，以解决现有水能转换装置中的伞锚与水下水轮机需要各自独立的绳缆连接而导致水能转换装置结构复杂的问题；本实用新型的目的还在于提供一种使用该水能转换装置的水能利用系统。

为了解决上述问题，本实用新型中水能转换装置的技术方案为：

水能转换装置，包括水下水轮机，水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。

所述囊腔中填充有水、发泡材料或者气体。

水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处。

环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。

各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。

环状囊的内部设置有刚性的支撑骨架。

环状囊上设置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均为外凸的弧形结构，上表面的截面周长小于下表面的截面周长。

供所述水轮机支架连接的所述水流导流通道壁处设置有筒形的刚性支撑结构。

本实用新型中水能利用系统的技术方案为：

水能利用系统，包括水能转换装置和用于将水能转换装置限位于水中的限位装置，水能转换装置包括水下水轮机，水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。

水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处，环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。

各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。

限位装置包括用于设置于水面或者水面以上的工作台，工作台上设置有卷扬装置，水能转换装置的环状囊通过缆绳与卷扬装置相连，环状囊上设置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均为外凸的弧形结构，上表面的截面周长小于下表面的截面周长，缆绳上串设有弹簧，或者缆绳上串设有力传感器，限位装置还包括与所述力传感器采样连接并与所述卷扬装置控制连接的控制器。