專利名稱：一種潮汐發(fā)電設(shè)施及其發(fā)電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別是指利用潮汐能來發(fā)電的發(fā)電 設(shè)施以及應(yīng)用于該設(shè)施的發(fā)電方法。
技術(shù)背景現(xiàn)有的潮汐發(fā)電方式主要是在港灣建造堤壩，攔截海水，形成 潮汐水庫，安裝水輪發(fā)電機組，依靠漲、退潮與水庫間形成的水位 差放水發(fā)電的，但目前現(xiàn)有的潮汐能發(fā)電站由于設(shè)計建造復(fù)雜，需 要分別在進出通道和出水通道上安裝水輪機，或者需要建造多個水 池來作調(diào)節(jié)用，使得建造成本很高，而且設(shè)計不合理，工作效率低， 難以滿足發(fā)展需要。 發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高效的潮汐發(fā)電設(shè)施 以及應(yīng)用于該設(shè)施的發(fā)電方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種潮汐發(fā)電設(shè)施，包括沿海構(gòu)筑的蓄水池，在蓄水池臨海一側(cè) 的堤壩下設(shè)有可連通外海的涵洞，涵洞建造的位置位于退潮時的最 低位，涵洞安裝有調(diào)節(jié)閘門和水輪，所述水輪包括支座，支座沿徑 向設(shè)有支柱，支柱套裝有可繞其擺動的葉片，支座上設(shè)有可限制葉 片擺動角度的定位裝置，支座安裝于一轉(zhuǎn)軸的端部，轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)向 齒輪箱驅(qū)動豎向軸，豎向軸頂部連接動力輸送系統(tǒng)，動力輸送系統(tǒng)帶動發(fā)電機發(fā)電。進一步，在堤壩上設(shè)有旁路水閘，用于在漲潮或退潮后期使蓄 水池內(nèi)外的水位盡快平行。進一步，所述定位裝置是在支座的外圈上沿轉(zhuǎn)軸的軸心線方向 設(shè)置的前后擋塊。進一步，所述轉(zhuǎn)軸的前后端分別裝有水輪。進一步，所述動力輸送系統(tǒng)包括與豎向軸頂部連接的變速箱， 變速箱驅(qū)動有液壓油泵，液壓油泵通過輸油管接入油馬達中，油馬 達驅(qū)動發(fā)電機。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用于上述發(fā)電設(shè)施的發(fā)電方法，其包括1) 在漲潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最低點時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閘 門；2) 在漲潮過程中，當(dāng)池外水位漲至一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門打開，水 從涵洞中流入蓄水池內(nèi)，水流帶動水輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電；3) 在退潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最高點時，關(guān)閉 調(diào)節(jié)閘門；4) 在退潮過程中，當(dāng)池外水位降至低于蓄水池池內(nèi)水位的一定 高度時，將調(diào)節(jié)閘門打開，水從涵洞中往外流出，沖擊水輪 的葉片，使葉片旋至另一角度，葉片的旋轉(zhuǎn)保持與上述漲潮 時的轉(zhuǎn)動方向一致來驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。進一步，在上述步驟2和4的發(fā)電過程中，通過控制調(diào)節(jié)閘門開啟度大小來調(diào)節(jié)進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的有益效果是在低位設(shè)置涵洞來連通蓄水池，由于涵 洞流量的限制，潮水在池外與池內(nèi)不能同時達到同一水位，本設(shè)計 使水輪作功的時間能維持得較長，工作效率高，同時本發(fā)明創(chuàng)造性 的使用了可在水流沖擊下相應(yīng)調(diào)整角度的水輪裝置，不管水流是進 入蓄水池還是流出蓄水池，水輪工作時旋轉(zhuǎn)的方向始終不變，不僅進 - 一步提高了工作效率，而且結(jié)構(gòu)合理，減少了設(shè)備或固定資產(chǎn)的投 入成本，此外在運行管理時更方便。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是水輪機構(gòu)的剖示圖；圖3是水輪機構(gòu)的另一角度示意圖；圖4是圖3的A部位放大圖；圖5是水從池內(nèi)流向池外時水輪的葉片狀態(tài)圖； 圖6是定位裝置的另一種實施方式；圖7是動力輸送系統(tǒng)的另一種實施方式。
具體實施方式
參照圖1至圖5， 一種潮汐發(fā)電設(shè)施，首先選擇潮位落差較大的沿海地點，人工構(gòu)筑一個臨近海的蓄水池1，在蓄水池1臨海一側(cè)的堤壩2下設(shè)有可連通池外a的涵洞3，涵洞3建造的位置位于退潮時的 最低位，由于潮汐具有一定動態(tài)化，本發(fā)明所述的最低位或最高位 也可以是近似值，涵洞3安裝有調(diào)節(jié)閘門4和水輪5，所述水輪5包括支座51，支座51沿徑向設(shè)有支柱52，支柱52套裝有可繞其擺 動的葉片53，支座51上設(shè)有可限制葉片53的擺動角度的定位裝置， 支座51安裝于一轉(zhuǎn)軸61的端部，轉(zhuǎn)軸61通過轉(zhuǎn)向齒輪箱62驅(qū)動 豎向軸63，豎向軸63頂部連接動力輸送系統(tǒng)，動力輸送系統(tǒng)帶動發(fā)電機8發(fā)電。自然界中潮汐現(xiàn)象包括"漲潮——平潮(高位)——退潮—— 平潮(低位)——漲潮"如此周期性的循環(huán)，依據(jù)此特性，本發(fā)明采用這樣的方法來實現(xiàn)發(fā)電在漲潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最低點時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門4，在漲潮過程中，當(dāng)外部水位漲至一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門4打開，此 時由于池外與池內(nèi)存在水位水壓差，池外的水從涵洞3中流入蓄水池 1內(nèi)，帶動水輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電，此過程一直延伸至漲潮后的平潮階 段，在平潮階段至退潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最高點時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門4;在退潮過程中，當(dāng)外部水位降至低于蓄水池內(nèi)水位的一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門4打開，蓄水池內(nèi)的水從涵洞3中 往外流出，沖擊水輪的葉片53，使葉片53旋至另一角度，同時葉片 53旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的方向保持與上述漲潮時的水輪轉(zhuǎn)動方向一致來驅(qū) 動發(fā)電裝置發(fā)電，本發(fā)明的優(yōu)選方式，在發(fā)電過程中，通過控制調(diào)節(jié) 閘門開啟度大小來調(diào)節(jié)進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉(zhuǎn)速， 從而令運行時較高效。本設(shè)計在低位設(shè)置涵洞來連通蓄水池，由于涵洞流量的限制， 潮水在池外與池內(nèi)不能同時達到同一水位，本設(shè)計使水輪作功的時間能維持得較長，工作效率高，同時本發(fā)明創(chuàng)造性的使用了可在水 流沖擊下相應(yīng)調(diào)整角度的水輪裝置，不管水流是進入蓄水池還是流 出蓄水池，水輪工作時旋轉(zhuǎn)的方向始終不變，不僅進一步提高了工 作效率，而且結(jié)構(gòu)合理，減少了設(shè)備或固定資產(chǎn)的投入成本，而且 運行管理時更方便。本發(fā)明的涵洞流量有一定限制，在需要關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門時，此時 池內(nèi)的水位可能未達到與池外水位一致的最低或最高位，這樣在下 一次開閘發(fā)電時，效率會有所降低，本發(fā)明在堤壩2上設(shè)有旁路水閘9，在關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門前如池內(nèi)的水位未達到最高(低)位，則打開旁 路水閘9，使池內(nèi)外的水位盡快一致。進一步，本發(fā)明所述定位裝置是在支座51的外圈上沿轉(zhuǎn)軸62 的軸心線方向設(shè)置的前后擋塊54、 55,本定位裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用 壽命長，當(dāng)水從池外流入池內(nèi)時，水流沖擊葉片53，使葉片繞支柱 52轉(zhuǎn)動致被后擋塊55定位的狀態(tài)，反之，當(dāng)水從池內(nèi)往池外流時， 葉片53則被撥到擋塊54的位置。本發(fā)明所述定位裝置的另一實施種方式，如圖6所示，在水輪 支座51上設(shè)有導(dǎo)槽56，葉片端部設(shè)有可在導(dǎo)槽56內(nèi)移動的滑動銷 57，葉片53繞支柱52前后擺動時利用導(dǎo)槽來定。為了使效率更高，資源利用得更合理，所述轉(zhuǎn)軸62的前后端分 別裝有水輪5。進一步，所述動力輸送系統(tǒng)包括與豎向軸63頂部連接的轉(zhuǎn)向輪 箱71，轉(zhuǎn)向輪箱71驅(qū)動有液壓油泵72，液壓油泵72通過輸油管73接入油馬達74中，油馬達74驅(qū)動發(fā)電機8，工作時，液壓油泵受水輪驅(qū)動將液壓油壓入油馬達中，油馬達的動力輸出連接到發(fā)電機上，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；本發(fā)明可根據(jù)需要在油馬達輸出端側(cè)加裝變速箱，以提高轉(zhuǎn)速。輸送系統(tǒng)的另一實施方式，如圖7所示，所述動力輸送系統(tǒng)包 括與豎向軸63頂部連接的轉(zhuǎn)向輪箱71，轉(zhuǎn)向輪箱71連接有機械調(diào) 速裝置75，機械調(diào)速裝置75驅(qū)動發(fā)電機8。本發(fā)明根據(jù)需要，還可以堤壩中建造多個涵洞，利用多臺水輪 系統(tǒng)并聯(lián)工作，在液壓油驅(qū)動系統(tǒng)中，可以將所有液壓油泵的輸出 油管共同接入油馬達中；在機械驅(qū)動系統(tǒng)中，可以在豎向軸上部的 各個齒輪箱之間設(shè)置中間軸，同樣可以并聯(lián)工作，以提供更大的驅(qū) 動力。為了減小水流阻力，可在前后水輪支座的外側(cè)設(shè)置有錐形導(dǎo)流 器58，如圖5所示；類似的，涵洞前后端的入水口也可做成剌叭口狀。以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍 的限制，只要是以基本相同的手段實現(xiàn)本發(fā)明的目的都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種潮汐發(fā)電設(shè)施，包括沿海構(gòu)筑的蓄水池(1)，其特征在于在蓄水池(1)臨海一側(cè)的堤壩(2)下設(shè)有可連通外海的涵洞(3)，涵洞(3)建造的位置位于退潮時的最低位，涵洞(3)安裝有調(diào)節(jié)閘門(4)和水輪(5)，所述水輪(5)包括支座(51)，支座(51)沿徑向設(shè)有支柱(52)，支柱(52)套裝有可繞其擺動的葉片(53)，支座(51)上設(shè)有可限制葉片(53)的擺動角度的定位裝置，支座(51)安裝于一轉(zhuǎn)軸(61)的端部，轉(zhuǎn)軸(61)通過轉(zhuǎn)向齒輪箱(62)驅(qū)動豎向軸(63)，豎向軸(63)頂部連接動力輸送系統(tǒng)，動力輸送系統(tǒng)帶動發(fā)電機(8)發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于在 堤壩(2)上設(shè)有旁路水閘(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于所 述定位裝置是在支座(51)的外圈上沿轉(zhuǎn)軸(61)的軸心 線方向設(shè)置的前后擋塊(54、 55)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于所 述定位裝置包括在水輪支座(51)上設(shè)有導(dǎo)槽(56)，葉片 端部設(shè)有可在導(dǎo)槽(56)內(nèi)移動的滑動銷(57)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于所 述轉(zhuǎn)軸(61)的前后端分別裝有水輪(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于在水輪支座的外側(cè)設(shè)置有錐形導(dǎo)流器(58)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于所 述動力輸送系統(tǒng)包括與豎向軸(63)頂部連接的轉(zhuǎn)向輪箱(71) ，轉(zhuǎn)向輪箱(71)驅(qū)動有液壓油泵(72)，液壓油泵(72) 通過輸油管(73)接入油馬達(74)中，油馬達(74) 驅(qū)動發(fā)電機(8)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種潮汐發(fā)電設(shè)施，其特征在于所 述動力輸送系統(tǒng)包括與豎向軸(63)頂部連接的轉(zhuǎn)向輪箱(71)，轉(zhuǎn)向輪箱(71)連接有機械調(diào)速裝置(75)，機械 調(diào)速裝置(75)驅(qū)動發(fā)電機(8)。
9. 一種應(yīng)用于上述1 8任意一項權(quán)利要求所述的潮汐發(fā)電設(shè)施的發(fā)電方法 1) 在漲潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最低點時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門(4); 2) 在漲潮過程中，當(dāng)池外水位漲至一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門(4) 打開，水從涵洞中流入蓄水池內(nèi)，水流帶動水輪旋轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)發(fā)電； 3) 在退潮前，當(dāng)蓄水池內(nèi)外的水位處于共同的最高點時，關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門(4); 4) 在退潮過程中，當(dāng)池外水位降至低于蓄水池池內(nèi)水位的 一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門(4)打開，水從涵洞中往外 流出，沖擊水輪的葉片(53)，使葉片(53)旋至另一角度，葉片(53)的旋轉(zhuǎn)保持與上述漲潮時的轉(zhuǎn)動方向 一致來驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。 10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的潮汐發(fā)電方法，其特征在于在步驟2和4的發(fā)電過程中，通過控制調(diào)節(jié)閘門(4)開啟度大小來調(diào)節(jié) 進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潮汐發(fā)電設(shè)施及其發(fā)電方法，包括在沿海蓄水池的臨海堤壩下設(shè)有涵洞，涵洞安裝有調(diào)節(jié)閘門和水輪，水輪包括支座，支座沿徑向設(shè)有支柱，支柱套裝有可繞其擺動的葉片，支座上設(shè)有可限制葉片擺動角度的定位裝置，轉(zhuǎn)軸通過轉(zhuǎn)向齒輪箱驅(qū)動豎向軸，豎向軸頂部連接動力輸送系統(tǒng)，動力輸送系統(tǒng)帶動發(fā)電機，在漲潮前，先關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門，在漲潮過程中，當(dāng)池外水位漲至一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門打開，池外的水在流入的同時帶動水輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電；在退潮前，先關(guān)閉調(diào)節(jié)閘門，當(dāng)外部水位降至一定高度時，將調(diào)節(jié)閘門打開，水往外流出沖擊水輪的葉片，使葉片旋至另一角度，葉片以相同方向旋轉(zhuǎn)工作，本發(fā)明的工作效率高。
文檔編號F03B13/26GK101251080SQ200810026750
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者何煌清 申請人:何煌清