潮流能發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種潮流能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋能(包含潮汐能、潮流能、波浪能、海流能)是指海水流動(dòng)的能量，作為可再生能源，儲(chǔ)量豐富，分布廣泛，具有極好的開發(fā)前景和價(jià)值。海洋能的利用方式主要是發(fā)電，其工作原理與風(fēng)力發(fā)電類似，即通過能量轉(zhuǎn)換裝置，將海水的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。具體而言，首先海水沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)將水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，然后水輪機(jī)經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，最終轉(zhuǎn)換成電能。
[0003]現(xiàn)今能源日益短缺，溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重，能源需要低碳化，所以風(fēng)能，海洋能等清潔能源是未來能源的發(fā)展方向。但現(xiàn)在這些清潔能源的發(fā)電設(shè)備，除了風(fēng)能利用比較成熟夕卜，海洋能的利用還都是在起步階段，沒有通用和成熟的設(shè)備?，F(xiàn)有的少數(shù)設(shè)備也存在效率低下，設(shè)備不能大規(guī)?；膯栴}。
[0004]由于海洋環(huán)境復(fù)雜，水中阻力大，傳統(tǒng)的海洋能發(fā)電裝置的安裝都必須在海里進(jìn)行，困難度高，費(fèi)用龐大。另外，由于發(fā)電裝置長(zhǎng)期接觸海水，在海水的長(zhǎng)期侵蝕和巨大沖擊力下，海洋能發(fā)電裝置使用一段時(shí)間后就要定期進(jìn)行維修或更換。然而傳統(tǒng)的海洋能發(fā)電裝置的維修和更換也均在海里進(jìn)行，困難度高，成本巨大。甚至，因?yàn)椴糠纸M件的損壞，導(dǎo)致整個(gè)海洋能發(fā)電裝置的報(bào)廢，這是海洋能發(fā)電裝置高成本的重要原因之一，也是造成現(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置無法大規(guī)?；⑸虡I(yè)化運(yùn)營(yíng)的直接原因。
[0005]尤其是水平軸水輪發(fā)電機(jī)，由于其所有設(shè)備(包括葉輪和發(fā)電機(jī))均在水下，因此水平軸水輪發(fā)電機(jī)的維修更加困難，成本更高。因此，即便水平軸水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率高于垂直軸水輪發(fā)電機(jī)，但水平軸水輪發(fā)電機(jī)仍然無法商業(yè)化。然而，目前海洋能發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)人員都忽略了對(duì)安裝和維修方式的改進(jìn)。
[0006]另外，由于潮流能是利用海洋的潮流進(jìn)行發(fā)電。伴隨著漲潮和落潮，潮流的方向會(huì)發(fā)生改變。更重要的是潮流的速度并不恒定。在安裝發(fā)電裝置時(shí)，一旦發(fā)電機(jī)選定，它的負(fù)載量就確定下來。然而，潮流的速度并不恒定，因此造成發(fā)電量并不恒定?，F(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置為了節(jié)省成本以及受到技術(shù)上的局限，無論是水平軸水輪發(fā)電機(jī)還是垂直軸水輪發(fā)電機(jī)只能承載在一定水流速度以下的發(fā)電負(fù)荷。一旦水流速度增加，發(fā)電量超過負(fù)荷，發(fā)電機(jī)會(huì)超負(fù)荷工作很容易損毀。因此，為了延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的工作壽命，傳統(tǒng)的海洋能發(fā)電裝置一旦潮流超過一定速度就徹底切斷水流，使得發(fā)電機(jī)停止工作。
[0007]還有一種采用水平軸水輪發(fā)電機(jī)的海洋能發(fā)電裝置借鑒風(fēng)能發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)，通過變槳的方式調(diào)節(jié)發(fā)電裝置的負(fù)荷。當(dāng)水流速度較大時(shí)，通過調(diào)節(jié)裝置使槳葉迎角減小；當(dāng)水流速度較小時(shí)，通過調(diào)節(jié)裝置使槳葉迎角增大。然而，這種設(shè)計(jì)存在很大的弊端。不同于風(fēng)能發(fā)電機(jī)的使用環(huán)境，水平軸水輪機(jī)是在水中使用，受到的阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)能發(fā)電機(jī)受到的阻力。并且，由于調(diào)節(jié)的是水平軸水輪機(jī)的葉片角度，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是整個(gè)都位于水里，要實(shí)現(xiàn)葉片角度的旋轉(zhuǎn)就需要精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)葉片各部件之間的安裝緊密程度。若連接很緊密，摩擦力太大，則很難調(diào)整葉片的迎水面角度，導(dǎo)致調(diào)節(jié)裝置無法發(fā)揮調(diào)節(jié)的功效。這種情況下的發(fā)電裝置在水流太小時(shí)無法提高效率，在水流太大時(shí)也無法真正保護(hù)發(fā)電機(jī)。若連接太松，摩擦力太小，雖然可以輕松地調(diào)節(jié)，但是會(huì)存在喪失密封性這一嚴(yán)重問題。這樣水流將會(huì)灌入葉輪內(nèi)部造成整個(gè)葉輪損壞，維修率大大提高，成本巨增。
[0008]另一方面，利用海洋能，尤其是潮流能進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電裝置，其使用的轉(zhuǎn)軸會(huì)受到水流沿徑向的巨大沖擊力。使用一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)軸和傳統(tǒng)軸承之間的密封圈容易發(fā)生變形，軸承的密封性將無法保證。由于無法解決密封需求高的問題，現(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置只能舍棄采用油作為潤(rùn)滑劑的滾動(dòng)軸承，選擇可以用水作為潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承。但是，現(xiàn)有技術(shù)人員都忽略了一個(gè)問題。能作為潤(rùn)滑劑的水必須是清水。換言之，由于水流中常含有大量泥沙，若密封圈因?yàn)閺椥宰冃螌?dǎo)致外部的水?dāng)y帶泥沙等雜質(zhì)涌入軸承內(nèi)，不但無法實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的潤(rùn)滑作用，還會(huì)影響轉(zhuǎn)軸的正常工作，最終影響發(fā)電裝置的發(fā)電效率。
[0009]現(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置都無法解決如何提升水底下軸承密封性問題。因此設(shè)計(jì)的控制葉片或者發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)裝置都非常復(fù)雜，無法單獨(dú)使用一根轉(zhuǎn)軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)不足，提供一種潮流能發(fā)電裝置。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種潮流能發(fā)電裝置，包括外框架、至少兩個(gè)內(nèi)框架、至少兩根安裝軸、驅(qū)動(dòng)單元、至少四個(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)和至少六個(gè)軸承。至少兩個(gè)內(nèi)框架可分離地設(shè)置于外框架內(nèi)。至少兩根安裝軸分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于每個(gè)內(nèi)框架，至少兩根安裝軸的軸線方向垂直于水平面。驅(qū)動(dòng)單元連接至少兩根安裝軸以驅(qū)動(dòng)安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)。每?jī)蓚€(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)固定于一根安裝軸上且位于同一個(gè)內(nèi)框架內(nèi)。至少四個(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)隨安裝軸的轉(zhuǎn)動(dòng)改變朝向。每三個(gè)軸承套設(shè)一根安裝軸，設(shè)于一根安裝軸上的三個(gè)軸承分別位于兩個(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)的兩側(cè)和中間。
[0012]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，潮流能發(fā)電裝置還包括至少四個(gè)導(dǎo)流罩，每個(gè)導(dǎo)流罩對(duì)應(yīng)于每個(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)設(shè)置，至少四個(gè)導(dǎo)流罩固定于外框架或內(nèi)框架，每個(gè)導(dǎo)流罩具有兩個(gè)導(dǎo)水部分和一個(gè)中間部分，中間部分位于兩個(gè)導(dǎo)水部分之間，每個(gè)導(dǎo)水部分遠(yuǎn)離中間部分的一端的橫截面為矩形，每個(gè)導(dǎo)水部分連接中間部分的一端的橫截面為圓形，中間部分的橫截面為圓形，橫截面垂直于水平面且垂直于水流方向，圓形橫截面的面積小于矩形橫截面的面積。
[0013]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，潮流能發(fā)電裝置還包括水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置，每個(gè)水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置包括潤(rùn)滑劑存儲(chǔ)箱、至少六個(gè)密封圈和導(dǎo)管。潤(rùn)滑劑存儲(chǔ)箱存儲(chǔ)有潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑存儲(chǔ)箱位于水面上。每?jī)蓚€(gè)密封圈對(duì)應(yīng)于一個(gè)軸承且套設(shè)于安裝軸上，每?jī)蓚€(gè)密封圈與對(duì)應(yīng)的軸承和安裝軸之間形成潤(rùn)滑劑腔。導(dǎo)管的一端連通潤(rùn)滑劑存儲(chǔ)箱，另一端連通潤(rùn)滑劑腔。
[0014]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置還包括檢測(cè)模組，設(shè)置于潤(rùn)滑劑存儲(chǔ)箱以檢測(cè)潤(rùn)滑劑是否減少。
[0015]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，軸承為滑動(dòng)軸承，每個(gè)潤(rùn)滑劑腔由兩個(gè)密封圈與軸承和安裝軸形成。
[0016]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，軸承為滾動(dòng)軸承，水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置還包括至少三個(gè)軸承座，每個(gè)潤(rùn)滑劑腔由兩個(gè)密封圈、軸承、軸承座和安裝軸形成。
[0017]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，外框架具有多個(gè)固定粧，外框架通過打粧的方式固定于海底。
[0018]于本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，外框架具有多個(gè)減小水流阻力結(jié)構(gòu)。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型提供的潮流能發(fā)電裝置通過設(shè)置可分離的內(nèi)框架和外框架，使得發(fā)電裝置可以在水面上進(jìn)行模塊化組裝和替換，大幅度降低維修和安裝費(fèi)用，克服了傳統(tǒng)海洋能發(fā)電裝置無法商業(yè)化、大規(guī)?；碾y題。并且，通過在安裝軸上同軸設(shè)置至少兩個(gè)水平軸水輪發(fā)電機(jī)和設(shè)置至少三個(gè)軸承，對(duì)安裝軸實(shí)現(xiàn)“多點(diǎn)約束”，使得潮流能發(fā)電裝置的規(guī)模不光可以橫向(垂直于水流的水平方向)擴(kuò)張也可以縱向(垂直于水平面的水深方向)擴(kuò)張，大幅度提高了發(fā)電功率，克服了現(xiàn)有海洋能發(fā)電裝置無法“做大”、“做深”的難題。通過設(shè)置安裝軸，創(chuàng)新地通過改變整個(gè)水平軸發(fā)電機(jī)的朝向而非單獨(dú)改變?nèi)~片迎水角的方式對(duì)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得無論水流速度多大發(fā)電機(jī)一直可以保證能夠在安全負(fù)荷內(nèi)正常發(fā)電，極大地提高了發(fā)電效率。更重要的是，通過設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝軸，使得無論水流朝哪個(gè)方向流入，水平軸水輪發(fā)電機(jī)的葉輪可以始終朝向水流，從而確保最大的發(fā)電功率。尤其適用于利用潮汐能進(jìn)行發(fā)電。
[0020]通過設(shè)置導(dǎo)流罩，將水流都集中導(dǎo)向水平軸水輪發(fā)電機(jī)，使得水平軸水輪發(fā)電機(jī)的葉輪受力更大、轉(zhuǎn)速更快，從而提高發(fā)電效率。本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的導(dǎo)流罩，兩端為矩形，中間為圓形，無論漲潮還是落潮始終可以起到導(dǎo)流作用，并且具有該特定結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流罩導(dǎo)流效果更好。
[0021]另外，本實(shí)用新型提供的水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置能有效保護(hù)外界雜質(zhì)，尤其是水中的泥沙進(jìn)入軸承，從而有效保護(hù)軸承的正常工作。本實(shí)用新型提供的潮流能發(fā)電裝置，通過采用水下軸系轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)裝置，在延長(zhǎng)軸承使用壽命的同時(shí)，大幅度降低了維修次數(shù)和維修成本，同時(shí)有效地保證了發(fā)電效率不受影響。另外，本實(shí)用新型提供的潮流能發(fā)電裝置中的軸承可采用滾動(dòng)軸承，克服了現(xiàn)有技