潮流能发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种潮流能发电装置。
【背景技术】
[0002]海洋能(包含潮汐能、潮流能、波浪能、海流能)是指海水流动的能量，作为可再生能源，储量丰富，分布广泛，具有极好的开发前景和价值。海洋能的利用方式主要是发电，其工作原理与风力发电和常规水力发电类似，即通过能量转换装置，将海水的机械能转换成电能。具体而言，首先海水冲击水轮机，水轮机将水流的能量转换为旋转的机械能，然后水轮机经过机械传动系统带动发电机发电，最终转换成电能。
[0003]现今能源日益短缺，温室效应日益严重，能源需要低碳化，所以风能，海洋能等清洁能源是未来能源的发展方向。但现在这些清洁能源的发电设备，除了风能利用比较成熟夕卜，海洋能的利用还都是在起步阶段，没有通用和成熟的设备。现有的少数设备也存在效率低下，设备不能大规模化的问题。
[0004]由于海洋环境复杂，水中阻力大，传统的海洋能发电装置的安装都必须在海里进行，困难度高，费用庞大。另外，由于发电装置长期接触海水，在海水的长期侵蚀和巨大冲击力下，海洋能发电装置使用一段时间后就要定期进行维修或更换。然而传统的海洋能发电装置的维修和更换也均在海里进行，困难度高，成本巨大。甚至，因为部分组件的损坏，导致整个海洋能发电装置的报废，这是海洋能发电装置高成本的重要原因之一，也是造成现有的海洋能发电装置无法大规模化、商业化运营的直接原因。然而，目前海洋能发电领域的技术人员都忽略了对安装和维修方式的改进。
[0005]另外，传统的海洋能发电装置只采用一个或最多两个垂直轴水轮发电机，为了提高发电功率，通常水轮机的叶轮的直径和沿水深方向的长度需要制造得尽可能大。然而，现有的垂直轴水轮机受到制作材料以及使用环境的限制，根本无法做大和做深。已知的垂直轴水轮机在海里的深度最深仅能达到海面以下5-6米。整个海洋能发电装置的规模受到严重制约，发电功率无法满足需求，发电装置的成本也居高不下。
[0006]但是，目前海洋能发电领域的技术人员都存在着技术偏见，只着重于研发如何将水轮发电机的叶轮部分做大或者对叶轮叶片的结构进行改进以提高单个水轮发电机的发电功率。目前本领域没有任何人研究如何在不改变叶轮的前提下，提高发电功率且降低成本以适合商业运用。
[0007]另一方面，现有海洋能发电装置在水深方向(即垂直于水平面的方向)仅能设置一个垂直轴水轮机，其原因不光是上述提及的垂直轴水轮机无法在水深方向做长，还有个重要原因是垂直轴水轮机的中心轴在实际应用中也无法深入海里足够深的地方。现有技术中只要中心轴做的特别长，由于海水巨大的冲击力，中心轴很容易发生变形甚至断裂，从而导致整个发电装置无法使用。再者，现有技术人员都忽略了轴承对中心轴保护的问题。通常传统的海洋能发电装置中的中心轴只受到一个最多两个轴承进行保护。
[0008]轴承的密封性是决定轴承工作性能的重要指标之一。现有技术中通常采用增加密封圈的方式来提高轴承的密封性。无论是陆地上使用的转轴，还是潜艇或轮船中使用的转轴，其大部分受到的是沿轴向的外力。因此传统的密封圈就能解决传统的轴承密封的需求。
[0009]然而，利用海洋能，尤其是潮流能进行发电的发电装置，其使用的中心轴会受到水流沿径向的巨大冲击力。使用一段时间后，中心轴和传统轴承之间的密封圈容易发生变形，轴承的密封性将无法保证。由于无法解决密封需求高的问题，现有的海洋能发电装置只能舍弃采用油作为润滑剂的滚动轴承，选择可以用水作为润滑剂的滑动轴承。但是，现有技术人员都忽略了一个问题。能作为润滑剂的水必须是清水。换言之，由于水流中常含有大量泥沙，若密封圈因为弹性变形导致外部的水携带泥沙等杂质涌入轴承内，不但无法实现对轴承的润滑作用，还会影响中心轴的正常工作，最终影响发电装置的发电效率。
[0010]因此，现有的海洋能发电装置除了上述提及的安装维修和中心轴无法做长的问题以外，还常常面临需要更换轴系(包括中心轴和轴承)导致成本攀高的问题。
【发明内容】
[0011]本发明为了克服现有技术中的至少一个不足，提供一种潮流能发电装置。
[0012]为了实现上述目的，本发明提供一种潮流能发电装置，包括外框架、至少一个内框架、至少两个水轮机、至少一根中心轴、至少一个发电机和至少三个轴承。至少一个内框架可分离地设置于外框架内。至少两个水轮机位于水面下且设置于一个内框架内，至少两个水轮机为同轴设置，至少两个水轮机为垂直轴水轮机；。至少一根中心轴穿设至少两个水轮机，中心轴的轴线方向垂直于水平面，中心轴随水轮机的转动而转动。至少一个发电机位于水面上，至少一个发电机连接于中心轴的一端。至少三个轴承套设中心轴，至少三个轴承分别位于两个水轮机的两侧和中间。
[0013]于本发明的一实施例中，水轮机的数量为至少四个，每两个同轴设置的水轮机为一组，至少两组水轮机设置于一个内框架内，相邻两组的水轮机呈轴对称设置以使相邻两组水轮机的转动方向相反。
[0014]于本发明的一实施例中，潮流能发电装置还包括水下轴系转动保护装置，每个水下轴系转动保护装置包括润滑剂存储箱、至少六个密封圈和导管。润滑剂存储箱存储有润滑剂，润滑剂存储箱位于水面上。每两个密封圈对应于一个轴承且套设于中心轴上，每两个密封圈与对应的轴承和中心轴之间形成润滑剂腔。导管的一端连通润滑剂存储箱，另一端连通润滑剂腔。
[0015]于本发明的一实施例中，水下轴系转动保护装置还包括检测模组，设置于润滑剂存储箱以检测润滑剂是否减少。
[0016]于本发明的一实施例中，轴承为滑动轴承，每个润滑剂腔由两个密封圈与轴承和中心轴形成。
[0017]于本发明的一实施例中，轴承为滚动轴承，水下轴系转动保护装置还包括轴承座，每个润滑剂腔由两个密封圈、轴承、轴承座和中心轴形成。
[0018]于本发明的一实施例中，外框架具有多个固定粧，所述外框架通过打粧的方式固定于海底。
[0019]于本发明的一实施例中，外框架具有多个减小水流阻力结构。
[0020]综上所述，本发明提供的潮流能发电装置通过设置可分离的内框架和外框架，使得发电装置可以在水面上进行模块化组装和替换，大幅度降低维修和安装费用，克服了传统海洋能发电装置无法商业化、大规模化的难题。并且，通过在中心轴上同轴设置至少两个水轮机和设置至少三个轴承，对中心轴实现“多点约束”，使得潮流能发电装置的规模不光可以横向(垂直于水流的水平方向)扩张也可以纵向(垂直于水平面的水深方向)扩张，大幅度提高了发电功率，克服了现有海洋能发电装置无法“做大”、“做深”的难题。
[0021]另外，本发明提供的水下轴系转动保护装置能有效保护外界杂质，尤其是水中的泥沙进入轴承，从而有效保护轴承的正常工作。本发明提供的潮流能发电装置，通过采用水下轴系转动保护装置，在延长轴承使用寿命的同时，大幅度降低了维修次数和维修成本，同时有效地保证了发电效率不受影响。另外，本发明提供的潮流能发电装置中的轴承可采用滚动轴承，克服了现有技术中水下轴系只能使用水润滑的滑动轴承的技术壁皇。
[0022]并且，通过设置检测模组，能够及时且直观地知道轴承的密封性是否降低，从而有效指导维修人员何时何处进行维修，提高维修的及时性和可靠性。另外，框架为可分离的外框架和内框架，可以方便快捷地对水下轴系转动保护装置进行维修或更换，大大降低了维修成本。
[0023]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0024]图1所示为本发明第一实施例提供的潮流能发电装置的侧视图。
[0025]图2所示为图1中圆圈标识V的放大示意图。
[0026]图3所示为本发明第二实施例提供的潮流能发电装置的俯视图。
[0027]图4所示为本发明第二实施例提供的潮流能发电装置的主视图。
[0028]图5所示为根据本发明第二实施例所述的潮流能发电装置的一个内置模块的示意图。
[0029]图6所示为图5中圆圈标识U的放大示意图。
【具体实施方式】
[0030]图1所示为本发明第一实施例提供的潮流能发电装置的侧视图。图2所示为图1中圆圈标识V的放大示意图。请一并参考图1和图2。
[0031]本实施例提供的潮流能发电装置100包括外框架1、至少一个内框架2、至少两个水轮机3、至少一根中心轴4、至少一个发电机5和至少三个轴承6。
[0032]至少一个内框架2可分离地设置于外框架1内。于本实施例中，内框架2上可设有卡勾(图未示)，外框架1上可设有卡槽(图未示)，内框架2通过卡勾和卡槽的相互卡合嵌入到外框架1