[发明专利]摆式波浪能发电机组

说明书

摆式波浪能发电机组包括发电机和摆式波浪能驱动系统，发电机将机械能转化为电能，机械能由波浪运动推动波摆产生，波摆作为原动件，驱动活塞泵或叶片泵压缩空气，而后由压缩空气冲击涡轮带动发电机工作。为了使摆式波浪能发电机组能稳定、高效地进行高功率输出，采用人造大气环境取代开放的大气环境，并设置高压空气储罐来储存一定量的压缩空气以减轻由于海况变化而引起的系统输出功率的大幅波动，人造大气环境为低压空气储罐，内部储存一定压力的压缩空气，收缩管、低压空气储罐、活塞泵(或叶片泵)、高压空气储罐和气路控制系统一起组成一个封闭系统，工质(作为驱动涡轮的流动空气)在活塞泵(或叶片泵)的驱动下循环流动并驱动涡轮做有用功。

技术领域

发电机、波浪能利用、新能源、节能减排、海洋经济。

背景技术

波浪能在海洋中蕴藏丰富，而海岸线附近城市人口密集，这也就为开发利用波浪能找到了一个庞大的市场。目前，波浪能的开发利用研究普遍着眼于发电，与本发明申请关系比较密切的波浪能发电装置有摆式波浪能发电装置，形式多样，但多为利用液压驱动液压泵发电。

发明内容

本发明针对波浪能的开发利用，提出了摆式波浪能发电机组的解决方案。

摆式波浪能发电机组包括发电机和摆式波浪能驱动系统，发电机将机械能转化为电能，机械能由波浪运动推动波摆产生，波摆作为原动件，驱动活塞泵或叶片泵压缩空气，而后由压缩空气冲击涡轮带动发电机工作。为了使摆式波浪能发电机组能稳定、高效地进行高功率输出，采用人造大气环境取代开放的大气环境，并设置高压空气储罐来储存一定量的压缩空气以减轻由于海况变化而引起的系统输出有用功的大幅波动，人造大气环境为低压空气储罐，内部储存一定压力的压缩空气，收缩管、低压空气储罐、活塞泵(或叶片泵)、高压空气储罐和气路控制系统一起组成一个封闭系统，工质(作为驱动涡轮的流动空气)在活塞泵(或叶片泵)的驱动下循环流动并驱动涡轮做有用功。

附图说明

图1所示为摆式波浪能发电机组的基本结构原理图，波摆在波浪的作用下摆动，从而驱动活塞在活塞泵中作往复运动，不断从大气中吸入空气，压缩后冲击涡轮使其旋转做有用功，常用的涡轮有对称翼式涡轮和冲动式涡轮。图中标号2-2为涡轮，标号2-3为收缩管。图1所示方案加装了制动轮2-11，以和制动装置相匹配，制动装置可采用钳式制动器、带式制动器或其它类型的制动器。图1中利用单向阀组合设计控制空气流向，通过合理设计流道，控制进出涡轮的气体压力可以使涡轮持续稳定高效运转。图1中的单向阀也可以改用远程控制阀，通过压力传感器实时监测的压力数据进行闭环自动控制，常见的远程控制阀类型有电动、液动、气动和电液动等，如电动球阀、电磁阀等。收缩管的形状、活塞泵的流量和气路控制系统应根据具体应用位置的海况统计数据进行流场分析后合理设计，以取得最佳效果。

图2所示摆式波浪能发电机组的摆式波浪能驱动系统2使用了变速箱，其目的主要是为了使发电机处于最佳转速范围内。摆式波浪能发电机组的摆式波浪能驱动系统2也可以不使用变速箱，或使用增速器，或使用带传动或链传动，但实际海况多变，使用变速箱是最可靠有效的。变速箱内可集成制动装置，制动装置可以置于摆式波浪能驱动系统低速轴或高速轴2-1上，或置于其它中间轴上，制动装置可采用钳式制动器、带式制动器或其它类型的制动器。

图3所示方案为对图1中所示的摆式波浪能驱动系统的一种改进，用人造大气环境取代开放的大气环境。图3中人造大气环境为低压空气储罐，内部储存一定压力的压缩空气，并增设了高压空气储罐，收缩管2-3、低压空气储罐、活塞泵、高压空气储罐和气路控制系统一起组成一个封闭系统，工质(作为驱动涡轮的流动空气)在活塞泵的驱动下循环流动并驱动涡轮做有用功。人造大气环境便于整个系统的压力控制，从而使摆式波浪能发电机组能稳定、高效地进行高功率输出。摆式波浪能发电机组的各种结构类型都可以采用人造大气环境。