[发明专利]适用于振荡浮子式波能转换装置的PTO装置

说明书

本发明涉及一种适用于振荡浮子式波能转换装置的PTO装置，包括至少一个单一能量转换装置和两个发电装置，单一能量转换装置包括空气泵室、活塞、浮子、连接杆、整流气道和整流气阀；活塞安装于空气泵室内，将其分为下空腔和上空腔；浮子通过连接杆与活塞连接；整流气道包括出气管和进气管，分别设置在空气泵室两侧，与上空腔和下空腔连通，两气道另一端分别连接一个发电装置；整流气阀设于整流气道与空气泵室的连接处，两气道的进出气状态均由气体流动的压强带动阀门控制。本发明的单一能量转换装置能实现浮子上下垂荡运动过程中进气管与出气管内均有气体流动，使上下两空腔中的能量均可被用于驱动两个发电装置同时工作，提升波浪能利用效率。

技术领域

本发明涉及振荡浮子式波浪能发电技术领域，具体涉及一种适用于振荡浮子式波能转换装置的新型PTO装置。

背景技术

目前化石能源的过度开采使得环境问题成为了能源开发中不可忽视的重要一环，而清洁能源的发展则将为能源问题带来转机。波浪能作为清洁能源的一种，储量丰富，具有巨大的开发潜力，成为目前海洋可再生能源开发的热点。

近海可再生能源主要包括波浪能、风能和潮流能。在波浪能的利用方式中，波浪能装置一般由采集系统和PTO(Power Take-off，动力摄取装置)系统组成，采集系统俘获波浪能，又称为一级能量转换系统，PTO系统将俘获的波浪能转化为电能。PTO系统不仅直接影响波能发电效率，而且还影响波能发电装置的质量、尺寸和结构形式。不同的波能发电装置的PTO也不尽相同。

现行振荡浮子式波能转换装置的PTO主要有两种：一种是利用液压装置，连接到液压缸的浮子相对于致动器上下移动，迫使流体通过受控的液压管到达液压马达，液压马达继而驱动发电机，液压非常适合高负荷，低速度应用。另一种是直接机械驱动PTO系统，通过驱动旋转发电机的额外机械系统将受波浪影响的浮子机械能转化为电力。对于液压系统来说，液体的选用及装置的密封是主要问题，而对于机械驱动PTO直接机械传动系统经历了不可计数的负载循环，并且这种系统的可靠性仍需要证明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于振荡浮子式波能转换装置的PTO装置，它具有更为高效可靠的特点，可运用于振荡浮子式波能发电装置，或布置在海洋平台上为平台供电。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种适用于振荡浮子式波能转换装置的PTO装置，所述PTO装置包括至少一个单一能量转换装置和两个发电装置。所述单一能量转换装置包括空气泵室、活塞、浮子、连接杆、整流气道和整流气阀；所述活塞安装于所述空气泵室内，将空气泵室分为下空腔和上空腔，活塞的运动使空气泵室内部空气流动；所述浮子位于所述空气泵室外部，并通过所述连接杆与所述活塞连接；所述整流气道包括出气管和进气管，分别设置在所述空气泵室的两侧，且两气道均与空气泵室的上空腔和下空腔连通，两气道另一端分别连接一个发电装置；所述整流气阀设于所述整流气道与空气泵室的连接处，空气泵室上下两侧共计四个阀门：上空腔出气管阀门、上空腔进气管阀门、下空腔出气管阀门、下空腔进气管阀门，所述上空腔出气管阀门位于上空腔外侧、出气管内侧，所述上空腔进气管阀门位于上空腔内侧，所述下空腔出气管阀门位于下空腔外侧、出气管内侧，所述下空腔进气管阀门位于下空腔内侧，四个阀门与空腔之间均以铰链形式连接。

上述方案中，所述PTO装置包括多个并排设置的单一能量转换装置；所述PTO装置还包括总管道，所述总管道包括总出气管和总进气管；所述单一能量转换装置的出气管均与所述总出气管连通，再与所述发电装置连接；所述单一能量转换装置的进气管均与所述总进气管连通，再与所述发电装置连接。

上述方案中，所述发电装置为气轮机，两个气轮机并排设置，分别为与所述出气管连接的出气管一侧气轮机，以及与所述进气管连接的进气管一侧气轮机。

上述方案中，所述出气管一侧气轮机后接管道位于该气轮机后侧，所述进气管一侧气轮机后接管道位于该气轮机前侧。