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气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置的制作专利

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2018-09-30

本发明涉及一种波浪发电装置,尤其涉及一种气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置。



背景技术:

振荡水柱式波浪发电装置是目前应用较为广泛的一种波浪发电装置。振荡水柱式波浪发电装置的波能俘获能力跟很多因素有关,例如:发电装置处的水深、入射波周期、波高、气室体积等。

但是,目前应用的振荡水柱式波浪发电装置其结构形式、尺寸都是固定的,特别是气室入口高度无法实时调节,这就导致了无法应对由于潮汐、天气因素等影响的水深变化、入射波周期、波高变化,也就不能保证发电装置获得最优的波能转换效率。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置,其通过实时调节气室入口高度,改变气室体积,以应对水深、入射波周期、波高变化,从而保证发电装置获得最优的波能转换效率。

本发明采用下述技术方案:

一种气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置,包括气室,气室的前侧固定有前墙,前墙的内部具有与其滑动连接的挡板,通过实时调节挡板的高度改变气室入口高度;所述挡板的底部设有压载水舱,压载水舱通过水管连接双向水泵,双向水泵将海水引入或泵出压载水舱以克服外力对挡板升降的影响。

进一步的,所述前墙为内部中空且底部具有开口的长方体结构,前墙的两侧壁分别安装有第一导轨组件。

进一步的,所述前墙的顶部具有第一水管导引孔,第一水管导引孔的两侧分别设有牵引绳导引孔。

进一步的,所述挡板为内部中空的长方体结构,挡板的内表面设有多根用于增加其强度的纵梁和横梁。

进一步的,所述挡板的两侧设有与第一导轨组件相配合的第二导轨组件。

进一步的,所述挡板的顶部具有用于与压载水舱连接的水管通过的第二水管导引孔,第二水管导引孔的两侧分别固定有牵引绳。

进一步的,所述牵引绳由卷扬机提供动力。

进一步的,所述气室的顶部安装涡轮发电机组。

进一步的,所述前墙的底高程与气室安装位置的高水位相平齐。

进一步的,所述挡板的高度大于前墙底部距海底的高度。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)本发明能够根据实时海况信息,动态调节气室入口高度,改变气室体积,以应对水深、入射波周期、波高变化,从而保证发电装置获得最优的波能转换效率;

(2)本发明在极端海况条件下,如果气室内水位过高,波浪可能会冲击发电机组,造成发电机组的损坏,此时可以将挡板完全下放,挡住气室入口,从而保障发电机组的安全;

(3)本发明的挡板内部设有压载水舱,能够克服外力对挡板升降的影响,提高其升降效率,便于气室入口高度的准确调节。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的前墙结构示意图;

图3为本发明的前墙的侧边板结构示意图;

图4为本发明的挡板结构示意图;

其中,1-气室,2-涡轮发电机组,3-前墙,4-卷扬机,5-第一侧边板,6-第一导轨组件,7-牵引绳导引孔,8-第一水管导引孔,9-挡板,10-牵引绳,11-第二侧边板,12-第二导轨组件,13-第二水管导引孔,14-双向水泵,15-水管。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的,现有技术中存在振荡水柱式波浪发电装置结构固定、无法实时应对环境变化的不足,为了解决如上的技术问题,本申请提出了一种气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置。

本申请的一种典型的实施方式中,如图1-图4所示,提供了一种气室入口高度可调的振荡水柱式波浪发电装置,包括由壳体与海水围合而成的气室1,所述壳体不封闭,其前端安装有前墙3,所述前墙3的底高程与本申请发电装置的设计高水位相平齐。

所述气室1的顶部或其他位置安装涡轮发电机组2,其发电方式为现有技术,此处不再赘述。

所述前墙3为内部中空且底部具有开口的长方体结构,包括前板、后板、顶板和两个第一侧边板5,第一侧边板5的内侧沿竖直方向上安装第一导轨组件6。

前墙3的顶板上中间位置具有用于水管15穿过的第一水管导引孔8,第一水管导引孔8的两侧分别设置一个用于牵引绳10通过的牵引绳导引孔7。

前墙3的内部设有挡板9,所述挡板9的高度略大于前墙3底部距海底的高度,可以保证在极端海况下,挡板9完全下放到海底,且上部仍处于前墙3内,不会脱离前墙3,否则会倾覆;此外,在极端海况下,挡板9完全下放到海底,挡板内的压载水舱要注入压载水,从而抵抗波浪力的冲击,防止倾覆。

所述挡板9为内部中空的长方体结构,挡板9包括顶板、底板、前板、后板和两个第二侧边板11;所述第二侧边板11的外侧沿竖直方向上安装第二导轨组件12。

所述第二导轨组件12与第一导轨组件6配合安装形成完成的导轨结构,例如:

第一导轨组件6为凹槽,第二导轨组件12为凸起,所述凸起可沿凹槽内上下移动;或者,所述第一导轨组件6为凸起的导轨,第二导轨组件12为具有凹槽的滑块。

所述挡板9的顶板中间位置具有用于水管15穿过的第二水管导引孔13,第二水管导引孔13与第一水管导引孔8的位置对应;第二水管导引孔13的两侧分别固定牵引绳10的一端,安装牵引绳10的位置与牵引绳导引孔7的位置对应。

所述挡板9的顶板和底板的内侧分别固定多个纵梁,前板、后板和两个第二侧边板11的内侧分别固定多个横梁,以提高挡板9的强度。

所述挡板9的底部设置有压载水舱,所述压载水舱与水管15的一端连通,水管15依次从第二水管导引孔13、第一水管导引孔8中穿过并延伸至前墙3的外侧与双向水泵14的一个入口相连;双向水泵14的另一入口通过水管接入海水中;双向水泵14将海水引入或泵出压载水舱以克服外力对挡板升降的影响。

所述牵引绳10穿过牵引绳导引孔7与气室1外部的卷扬机4相连。

为了避免海水腐蚀,浸入水下的组件,如挡板9、第一导轨组件6、第二导轨组件12、牵引绳10、水管15等均采用非金属材质。

为了保证振荡水柱式波浪发电装置获得最优的波能转换效率,需要实时掌握振荡水柱式波浪发电装置处的水深、入射波周期、波高等信息,因此,需要布置配套装置:水深测量仪、波浪仪等。

在设计阶段,通常需要通过软件或者编写程序分析在不同气室入口高度、水深、波浪要素等情况下,波能转换效率的变化规律;例如:固定某一水深、波浪要素,得到在不同气室入口高度情况下的不同波能转换效率,可以找到波能转换效率较优时对应的气室入口高度范围;换一组水深、波浪要素,同样可以得到在不同气室入口高度情况下的不同波能转换效率,也可以找到波能转换效率较优时对应的气室入口高度范围。这就为实际海况下寻找最优波能转换效率对应的气室入口高度范围提供依据。

工作时,由水深测量仪测得本申请发电装置处的实际水深,由波浪仪测得入射波周期、波高;基于发电装置设计阶段的数值模拟,结合实际水深、波浪要素等信息,可以大致估算波能转换效率最优时的气室入口高度范围,因此,可以通过升降挡板9以调整气室1入口高度,满足波能转换效率最优。

比如,低潮时,振荡水柱式波浪发电装置处的水深较浅,结合测得的实际水深、波浪要素等信息,估算波能转换效率最优时的气室1入口高度范围,发现需要减小气室1入口高度;因此,通过卷扬机4及牵引绳10下放挡板9,并开启双向水泵14将海水泵入挡板9内部的压载水舱内,以增加挡板9的重量,克服海水浮力的影响;并提高挡板9的下放速度。

通过实时测得的发电输出电压信号峰值,判断最优的波能转换效率及此时对应的气室1入口高度;当达到最优的波能转换效率时,停止卷扬机4及双向水泵14,固定此时挡板9的位置。

高潮时,振荡水柱式波浪发电装置处的水深较深,结合测得的实际水深、波浪要素等信息,估算波能转换效率最优时的气室入口高度范围,发现需要增大气室1入口高度;则通过卷扬机4及牵引绳10提升挡板9,并开启双向水泵14将挡板9压载水舱内的海水泵出,以减少挡板9的重量,克服挡板9重力的影响;并提高挡板9的提升速度。

通过实时测得的发电输出电压信号峰值,判断最优的波能转换效率及此时对应的气室入口高度;当达到最优的波能转换效率时,停止卷扬机4及双向水泵14,固定此时挡板9的位置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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