一种海洋流发电平台的制作方法

文档序号:13770477阅读:194来源:国知局

本发明属于一种海洋流发电平台。



背景技术:

海洋流水的规律性很强,每天二十四小时流水都在涨退之中,每天涨高又退低,每夜涨高又退低,如今早七点开始涨潮,明天就七点四十分涨潮,退潮也如此类推,除天气不好时有少许影响外,每天都一样循环,毎小时、每天、毎月、流水流动的速度快慢有所不同,但每一年的流水流速是相同的,也就是说海洋流发电平台发电量计算,毎小时、每天、毎月的发电量不相同,但毎一年的发电量是相同的。正式投产后,有蓄能器的调节和控制,每天供多少小时的电可以提前做出准确计划。

二、海洋流发电的发展潜力

地球百分之七十都是海洋,由于潮汐的关系,每天二十四小时在不同海域海水都在流动,潮汐涨落水位高低各地不同,一般涨落水位高低互差三到四米,但有的地方水位高低互差达到七八米,一个海洋那么多水在六小时内,水位涨那么高,六小时后又退那么低,可见海洋流水能量之大。在一般宽阔的海面上,潮汐急流时段,流速约一节左右。流速在零点三节以上水轮机就可以转动发电,但考虑缩短投资回收期,一般在二节水以上流速海峡装机较为适合,流水长期较急的地方(如琼州海峡)平时不同时间段都有一到五节流速,凭我们多年试验经验估算,如在三四十米深水位置装机发电,回收期约三年左右。有些海峡水深50米以上流速长期三到五节,装机发电回收期可缩短到一二年。在各大洲之间的大海峡和各大海岛与陆地之间的海峡,以及各大洋的黑流带海域,流水就特别急,一般流速有二节到五节,有些海峡二头陆地形成喇叭口状,流速最快时可达到六至八节。受天气影响(有台风时)流水就更急。因此,海洋流发电有着巨大的发展潜力。

由于流水每天每夜都正反流动,以及流速快慢的不稳定性,怎样建好海洋流发电平台,才能将海洋流能量收集利用致关重要。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种海洋流发电平台。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:

一种海洋流发电平台,具体包括:吊装小平台(1)、第二工作平台(4)、楼梯(2)和第一工作平台(3),以及设置在工作平台底下的方桩(5)、斜桩(6)和水轮机(7),其中,以上第一工作平台和第二工作平台共同安装在方桩(10)上,且在方桩(10)和斜桩(6)之间设有三角形的加力架(8),且方桩(10)的一部分伸入地面(9)以下,工作平台下二条方桩留有滑槽(11);其中,所述水轮机包括内轴心、外轴心、牛腿、核心筒和叶片;其中,内轴心两头固定在牛腿上,外轴心套着内轴心,内、外轴心之间装有轴承,核心筒安装在外轴心上,叶片安装在核心筒上,此外,在安装水轮机叶片的同时,将液压泵也安装在水轮机的外轴心并在牛腿柄上固定,水轮机安装好后,牛腿顺着方桩内经和滑槽将水轮机放入水中,海洋流推动水轮机转动,水轮机外轴心就带动液压泵转动工作。

优选的是,所述水轮机由内轴心、外轴心、牛腿、液压泵和核心筒、叶片拼装而成,其中,水轮机叶片以钢材为加强筋,以不绣钢为叶面板材,其中,所述水轮机内轴心与外轴之间两头装有轴承,核心筒安装在外轴心上,叶片安装在核心筒上,其中,水轮机可用二到十个叶片,一般多用六到八个叶片,每片都是独立生产好,等发电平台建好后再进行安装,水轮机安装好放入水里,流水运动约半小时可正常发电。

优选的是,所述水轮机的外轴心可安装有多管液压泵与水轮机一起沉入海底工作;其中,水轮机叶片下边距地面约一米,上边距水面约十米,有台风时大浪才不影响水轮机正常工作,一般情况下在台风到来前后十天左右流水更急发电更多;其中,流速二节时水轮机一分钟四转,流速最急时一分钟约十二转;涨潮时水轮机正转,退潮时水轮机反转,正转反转液压泵都可正常输送能量,小型水轮机的内外轴心、牛腿、液压泵核心筒加叶片共约80吨。

优选的是,水轮机是根据不同水深建设的大小海洋流发电平台而生产,如小型发电平台水深三十米,水轮机叶片直径约二十米。即水轮机核心筒直径约三米,加上对面两个叶片直径十七米,水轮机直径共二十米;水轮机在发电平台上面吊装架上安装,每个叶片与水轮机轴心成二十九度,在不同水深与不同叶片宽度的情况下,叶片的角度可以调整,叶片角度以能搜集到海洋流最大能量为好,最大调副在二十六度到四十度之间。

优选的是,在安装水轮机叶片的同时,将液压泵也安装在水轮机的外轴心上,水轮机安装好放入水中,海洋流推动水轮机转动,水轮机外轴心就带动液压泵转动工作。

优选的是,所述液压泵可选取油用液压泵,淡水液压泵或者海水液压泵,其中,优选海水液压泵,其选用海水作为发电介质。

优选的是,所述液压泵可生产多条独立的输出管,其中,多管液压泵的泵体设计为圆型。

优选的是,所述多管液压泵的结构具体包括:凸轮和泵体,凸轮固定在外轴心上,泵体固定在牛腿柄上,其中,多管液压泵直径二点五米,内径二点一米,泵体四周装二十四条泵管,泵管下即泵内径有可推动泵水的活塞泵柄,水轮机外轴心装有随外轴心转动的凸轮,液压泵固定杆将泵体固定在牛腿柄上,水轮机转动时外轴心带动凸轮转动,凸轮推动泵柄进行泵水工作。泵体固定在牛腿柄上,轴心带动凸轮转动泵水时泵体本身不转动;

其中,在流水推动水轮机转动时,十个凸轮在不同时间点推动每条泵柄进行泵水工作,水轮机转动一周,十个凸轮就推动每个液压泵柄泵水十次,由于推动泵柄工作大部分泵水的时间点不同,大大减轻了水轮机的负荷,因此用多管液压泵就不需要变速箱,在蓄能器压力达到二百公斤时,水轮机也能轻松将发电介质输入蓄能器。由于泵管多,泵水量很大。

如水轮机很大,二十四条泵管不够用时,可装多一个多管液压泵;或者装三个液压泵七十二条泵管;其中,多管液压泵优点是不用变速箱减少水轮机实力,并在泵水工作时大部分泵管都不同时间点,在水轮机一转,所有水泵管共泵水两百四十次时,水轮机也只是用了十条泵的力,由于水轮机只带十个凸轮循环使用,水轮机负荷很轻,因此中大型水轮机可根据实际需要,带两个三个或多个并联多管液压泵,或将泵体直径设计加大,泵管加多、凸轮加多也可以。

优选的是,还设置有蓄能器,其将水轮机不稳定不均匀的动能转换为均匀稳定的压力能;一个发电平台如装上小蓄能器、液压马达、电球就和一套内然机发电机组是一样的。其中,陆地上大型蓄能器是一条条可承受三百公斤压力的无缝钢管,可卧式安装并联使用;在蓄能器无缝钢管一边安装有空气压缩钢管,由于空气较海水的比重轻,在蓄能过程中,随着压力的增大,空气就被压缩在蓄能器的空气压缩管内;在压力的情况下海水无有弹性,空气弹性就很大,因此在无流水,水轮机不能供应能量时,蓄能器就所蓄能量可全部反馈发电,如无压缩空气,能量就不能全部反馈发电;如空气压力不够时,也可用空气压缩机补充适量空气。

一种规模化生产海洋流发电平台,其特征在于,包括:多个间隔安装的海洋流发电平台,每个平台用小能量输送管将能量输送到大能量输送管,其通过大能量输送管将能量输送到陆地上的大型蓄能器上,液压马达,电球安装在陆地上,蓄能器压力达到80公斤以上时,可释放能量推动液压马达带动电球发电。如果在五十米深水建一百个发电平台,将能量输送到陆地上的蓄能器,将液压马达、电球安装在陆地上就是一个二百兆瓦时的无碳发电厂,电厂需要多大蓄能器,多少个液压马达,多少个电球可根据实际需要安装使用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述,以使得本发明的上述优点更加明确。其中,

图1是本发明海洋流发电平台的结构示意图;

图2是本发明海洋流发电平台中水轮机内轴心、外轴心、牛腿、液压泵和核心筒、叶片的结构示意图;

图3是本发明海洋流发电平台中水轮机核心筒的结构示意图;

图4是本发明海洋流发电平台中液压泵的结构示意图;

图5是本发明海洋流发电平台中多管液压泵内径凸轮的结构示意图;

图6是本发明海洋流发电平台中多管液压泵的并联结构示意图;

图7是本发明海洋流多个发电平台间隔型安装规模化生产、陆地上安装大型蓄能器的结构示意图;

图8是本发明多个海洋流发电平台间隔型安装规模化生产的发电系统结构示意图;

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

具体来说,海洋流发电平台可建设在不影响航道、不影响海底电缆和海底军事设施二节流速以上海域,一般平台建设需在三十米水深到一百米水深海域才有显著效益,才能成规模性生产连网。发电平台如建在三十米深水位置,水轮机叶片直径只能用二十米,如发电平台建在五十米深水位置,水轮机叶片直径只能用四十米,为防台风大浪影响,各不同水深建的平台,水轮机叶片都要预留十米,水轮机叶片不可以装平水面。根据多年试验经验估算,三十米深水,二十米直径水轮机,在流速五节时发电约二兆瓦时,年平均发电量约四百千瓦时。如发电平台装在五十米水深位置,水轮机叶片直径四十米,流速五节时,发电量约九兆瓦时,年平均发电量约二兆瓦时。发电平台由二条主要方桩和四条圆斜桩组成,方桩留有滑槽以便水轮机上下吊装、维护、维修、拆装等工作。如流水很急的海域斜桩可增加到六条八条或更多。除六条主装以外上面还装有吊装水轮机用的吊装平台和工作平台,还设有工人上下平台工作的楼梯。另、从地面到水面还建有多个三角形加力架,以便水轮机集中六条桩的力量。发电平台的斜桩需要多少根,根据不同的水深不同流速而定。海洋流发电平台的建设,需要在不同水深,不同流速的海床上打桩固定,如我们现在海南省海口市新埠岛海域,海流发电试验项目,三十五米深水位置调试用的小型平台,二条方桩每条长八十八米,需打桩入地下部分四十米,四条斜桩每条八十米,需打桩入地下四十米,六条桩和水面上吊水轮机用的小吊装平台构成一个海洋流发电平台,海洋流发电平台的总重量约七百吨。由于海洋流水的流速在三节以上时,其能量之大真可谓势不可挡,因此海洋流发电平台一定要建设得十分坚固,发电平台在海上作为整个发电系统主要的固定点,同时也是水轮机在搜集海洋流能量过程中的着力点,在三十五米深水以上建设的海洋流发电平台,需要更加坚固,用钢铁量需要更多。发电平台的坚固性,要能承受最大流速的发电功率和十七级强台风,发电平台也可在陆地上建好,运到海上使用位置放入海中,安置好后再在四周打桩固定。

如图1所示,一种海洋流发电平台,吊装小平台(1)、第二工作平台(4)、楼梯(2)和第一工作平台(3),以及设置在工作平台底下的方桩(5)、斜桩(6)和水轮机(7),其中,以上第一工作平台和第二工作平台共同安装在方桩(10)上,且在方桩(10)和斜桩(6)之间设有三角形的加力架(8),且方桩(10)的一部分伸入地面(9)以下,工作平台下二条方桩留有滑槽(11)。

如图2所示,以上水轮机(7)中,水轮机叶片以钢材为加强筋,以不绣钢为叶面板材,其中,所述水轮机内轴心与外轴之间两头装有轴承,核心筒安装在外轴心上,叶片安装在核心筒上,其中,水轮机可用二到十个叶片,一般多用六到八个叶片,每片都是独立生产好,等发电平台建好后再进行安装,水轮机安装好放入水里,流水运动约半小时可正常发电。内外轴心、牛腿、液压泵核心筒和叶片拼装起来就是一个整体水轮机。

其中,水轮机在水下使用时间较长需要维护、维修可在流水涨到最高或退到最低停流时将其吊离水面进行工作,停流时间是几分钟,但一小时内流速很弱可吊放水轮机和潜水施工。水轮机外轴心可安装多管液压泵与水轮机一起沉入海底工作。水轮机叶片下边距地面约一米,上边距水面约十米,有台风时大浪才不影响水轮机正常工作,一般情况下在台风到来前后十天左右流水更急发电更多。流速二节时水轮机一分钟四转,流速最急时一分钟约十二转。涨潮时水轮机正转,退潮时水轮机反转,正转反转液压泵都可正常输送能量。小型水轮机内外轴心、牛腿、液压泵核心筒加叶片共约80吨。

其中,水轮机发电的工作原理如下:

水轮机是根据不同水深建设的大小海洋流发电平台而生产,如小型发电平台水深三十米,水轮机叶片直径约二十米。每个叶片长八点五米,和对面叶片十七米,水轮机核心筒直径约三米,水轮机直径共二十米。水轮机在发电平台上面吊装架上安装,每个叶片与水轮机轴心成二十九度,在不同水深与不同叶片宽度的情况下,叶片的角度可以调整,叶片角度以能搜集到海洋流最大能量为好。最大调副在二十六度到四十度之间。在安装水轮机叶片的同时,将多管液压泵也安装在水轮机的外轴心上,水轮机安装好;牛腿顺着方桩内经和滑槽放入水中,海洋流推动水轮机转动,水轮机外轴心就带动液压泵转动工作。

如图4所示,液压泵的工作原理:液压泵是根据选用什么发电介质而选用,其分别有油用液压泵,淡水液压泵,和海水液压泵。目前我们在海南省海口市新埠岛海域,海流发电试验项目,选用海水作为发电介质。

液压泵可生产多条独立的输出管。其中,多管液压泵的泵体设计为圆型。

其中,多管液压泵直径二点五米,内径约二点一米,四周装二十四条泵管,泵管下有可推动泵水的活塞泵柄,水轮机轴心装有约两米随轴心转动的圆轮,圆轮四周装有十个凸轮,如图5所示。

其中,在流水推动水轮机转动时,十个凸轮在不同时间点推动每条泵柄进行泵水工作,水轮机转动一周,十个凸轮就推动每个液压泵柄泵水十次,由于推动泵柄工作大部分泵水的时间点不同,大大减轻了水轮机的负荷,因此用多管液压泵就不需要变速箱,在蓄能器压力达到二百公斤时,水轮机也能轻松将发电介质输入蓄能器。由于泵管多,泵水量很大。如水轮机很大,二十四条泵管不够用时,可装多一个多管液压泵。或者装三个液压泵七十二条泵管使用也可以,也可以设计将泵体加大,泵管加多,凸轮加多。

多管液压泵优点是不用变速箱减少水轮机实力,并在泵水工作时大部分泵管都不同时间点,在水轮机一转,所有水泵共泵水两百四十次时,水轮机也只是用了十条泵的力,由于水轮机只带十个凸轮循环使用,水轮机负荷很轻,因此中大型水轮机可根据实际需要,带两个三个或多个并联多管液压泵。也可以设计将泵体加大,泵管加多,凸轮加多。

其中,蓄能器的工作原理如下:

如果水轮机直接带电球发电,在流速快时可以发出电来,但流速慢水轮机少力时,水轮机就拖不动电球而浪费能量,并且受风浪流速的不稳定影响,电压电流也随之不稳定,因此需要通过蓄能器将水轮机不稳定不均匀的动能转换为均匀稳定的压力能。水轮机带动液压泵输来的发电能量,在蓄到八十公斤发电压力时,蓄能器释放出能量,推动液压马达转动,带动电球发电。在流速快水轮机转速快电球用不完能量时,蓄能器将能量蓄起来,压力表就显示压力升高,在流速慢水轮机转速慢能量带不动电球时,所蓄能量就自动反馈配合正常发电,在没有流水,水轮机不动,不能产生能量时,所蓄能量反馈一样能正常发电,发电时间的长短取决于蓄能器的大小和所蓄能量的多少。蓄能器在大规模生产发电时根据实际需要自己生产。大型蓄能器是一条条可承受三百公斤压力的无缝钢管,可卧式安装并联使用。在蓄能器无缝钢管一边安装有空气压缩钢管,由于空气较海水的比重轻,在蓄能过程中,随着压力的增大,空气就被压缩在蓄能器的空气压缩管内。在压力的情况下海水无有弹性,空气弹性就很大,因此在无流水,水轮机不能供应能量时,蓄能器就所蓄能量可全部反馈发电,如无压缩空气,能量就不能全部反馈发电。如空气压力不够时,也可用空气压缩机补充适量空气。蓄能器的工作原理是具有缓冲,蓄能,稳压,控制的功能,不管流速快慢,都不浪费能量并保证电球稳压发电,并在水轮机无能量输来时可将蓄能器所有的能量反馈发电,因此,有大型蓄能器才能提前准确提供供电计划。

作为一个发电系统,前人发明了外然机,用煤烧㶽炉产生压力能,锅炉释放压力蒸气推动蒸气机,蒸汽机再带动电球发电。后人又发明了内燃机,在内燃机气缸的活塞顶到盘头时,喷出汽油或柴油并点燃暴炸,产生压力能,将活塞、连杆推下,曲轴将另一边活塞又顶到盆头点火暴炸产生压力能,将活塞连杆堆下,如此反复推动曲轴转动,再带动电球发电。海洋流发电,由于海洋流有着势不可挡的能量,从作为海洋上的固定点和水轮机着力点的发电平台,到收集海洋流能量的水轮机,到液压泵,再到蓄能器可蓄三百公斤的压力能量,这一部分,就和外燃机,内燃机的发电原理是一样的,因为能量释放就能带动马达转动,并能带动电球发电。我们现在发明了海洋流发电平台和前人发明外燃机、内燃机是一样的,因此从平台、水轮机、液压泵、到蓄能器这部分就属我们发明了海洋能发电平台的发明点,加上液压马达和电球就和陆地上一套内燃机发电机组是一样的。

其中,在能量转换方面:

1、外然机的能量转换:外然机是由钢铁生产成锅炉,由煤或石油烧火,烧出不均匀、不稳定的热能,让锅炉产生均匀、稳定的压力,(即由不均匀、不稳定的热能转换为均匀、稳定的压力能)由均匀、稳定的压力推动机车或轮船运行,(即属机器能,多少匹马力),由机器再带动电球又可发电,(即属电能,多少千瓦/时)。外然机的能量转换原理:也就是由不均匀、不稳定的热能转换为均匀、稳定的压力能,由均匀、稳定的压力能转换为均匀稳定的动能,再由均匀稳定的动能转换为电能。

2、内然机的能量转换:内然机是由钢铁生产成机器,在机器活塞顶到机器盘头的同时,喷出均匀、稳定量的柴油或气油并点燃,让其爆炸产生均匀稳定的压力能,由压力能推动连杆、曲轴转动,带动汽车、火车、或轮船运动,(即由压力能转换为动能)(或称之为由压力能转换为机器能,多少匹马力)如由曲轴带动电球发电(即由动能转换为电能,多少千瓦/时)。内然机能量的转换原理:也就是由均匀、稳定的喷油量,点燃爆炸产生均匀、稳定的压力能,由均匀、稳定的压力能转换为均匀、稳定的动能,由动能再转换为电能。

海洋能发电的能量转换:海洋流的能量转换也是由钢铁在海上生产发电平台,由平台作为海上的固定点和水轮机的着力点,由水轮机搜集到不均匀、不稳定的海流、洋流能量,将能量输送到蓄能器,经蓄能器转换为均匀、稳定的压力能,由均匀、稳定的压力能推动液压马达转动,由液压马达带动电球发电。海洋流能量转换的原理是:由水轮机将不均匀、不稳定的海流、洋流的动能转换为均匀、稳定的压力能,由均匀、稳定的压力能转换为均匀、稳定的动能,由动能转换为电能。海洋能发电的能量转换和外然机、内然机的能量转换原理是一样的。以上是前人发明了(外然机)、(内然机),将热能转换为动能到电能的过程,以及我们发明了海上(发电平台),将海洋流的动能转换为电能的过程。

在海洋流发电的规模化生产方面,海洋流发电在整个系统来说和外燃机、内燃机一样,属于一个能量转换过程。从海上平台、水轮机、液压泵、到蓄能器这部分,和外燃机、内燃机是一样的。在三十米深水建设一个平台,就相当于一台约五百匹马力的外燃机或内燃机,在五十米深水建设一个平台,就相当于一台约三千匹马力的外燃机或内燃机。海洋流发电规模化生产方面由于在海上距陆地较远,可采取二种送电方案:

方案一:平台用三百六十伏或四百七十伏电球发电,从很多单个平台发出电后,从海上建高压电塔拉高压线或用海底电缆并联送电连网,由于距离陆地太远成本都很高,小蓄能器、液压马达、电球安装在发电平台顶上维护维修也不方便,有台风时也不好管理,因此最佳选择是采取第二方案:用高压纲管取代海底电缆或高压线,用小能量输送管将多个发电平台的能量输送到大能量输送管,大能量输送管直接通到陆地上的大型蓄能器、液压马达、电球都安装在陆地上,海上多个平台并联输来的能量很大,陆地上也可以根据需要安装多个液压马达和多个电球,十分方便灵活,发岀电来直接输到变电站变压联网。由于有蓄能器的调节与控制,海洋流发电可以提前准确计算到每小时、每天、每月、每年的供电计划。

经我们团队六年多时间的试验证明,一个发电平台就和陆地上的一台内燃机一样,加上液压马达和电球就和陆地上一套发电机组一样,由于距离陆地太远不能像发电机组随意搬到需要的地方安装,因此需要并联输送能量,在陆地上安装蓄能器、液压马达、电球发电。不管什么发明都要能规模化生产,产生效益才能造福于人类。

在规模化生产,并联间隔位置建设的情况下,平均一个小平台需要海域面积约三千平方米,五十米深水建设的中型发电平台平均每个需要海域面积约五千平方米,间隔型安装有利于流水的畅顺流动。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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