高效水流發(fā)電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種水力發(fā)電裝置，更具體是涉及一種利用潮水、海流或河j 11的水流水平流動的動能來發(fā)電的高效水流發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]利用天然能量的發(fā)電有風力發(fā)電和水力發(fā)電，一般的水力發(fā)電是在江河中筑壩，將水位抬高，利用水的勢能帶動水輪機發(fā)電，這種利用水流的垂直落差形成的勢能來發(fā)電的水力發(fā)電必須具有一定的水位差，因此設置條件受到限制。中國有廣闊的海域和內河流域面積，每時每刻，江海里的水不停歇的流動著，這些水流蘊含著巨大的能量，但目前這種巨大的能量并沒有得到充分的利用，而是任其自己消失浪費掉。隨著能源的不斷減少以及環(huán)境的不斷污染，環(huán)保型的新能源成為人們期待和渴望的需求，而利用潮水、海流或河川的水流發(fā)電，不產生任何副產物，是一種有很好發(fā)展前景的環(huán)保發(fā)電方式。最近幾年，水力發(fā)電技術的探索和研發(fā)正方興未艾，從已公開的資料可以看出，利用水流水平流動的動能發(fā)電的發(fā)電裝置，基本都是采用在水中設置旋轉體，利用旋轉體在自然水流作用下的旋轉來發(fā)電，結構大體可以分為兩類，一類是旋轉軸與水平面平行的發(fā)電裝置，另一類是旋轉軸與水平面垂直的發(fā)電裝置，由于旋轉體在旋轉的過程中需要克服自身的重量，需要較大的水流動能才能啟動發(fā)電，因此這些水流發(fā)電裝置的發(fā)電效率并不高。針對以上問題，本發(fā)明的申請人研發(fā)了一種新的水流發(fā)電裝置，并于2014年10月27日向國家知識產權局申請了發(fā)明專利并獲授權，專利號為201420624834.5，該裝置是利用浮筒搭建的懸浮框架和架設于框架上的倒置塔筒，使發(fā)電機和葉輪懸置于水中，通過在葉輪的葉片遠心端套接輪環(huán)，并將輪環(huán)的側壁掏空，使葉輪在水中具有的浮力足以抵消葉輪自身的重力，葉輪在水流的沖擊下無需克服自身的重量而快速旋轉，由這種快速旋轉獲得的功全部轉化為發(fā)電的動力，因而大大提高發(fā)電的效率。為了在不同的加工條件和環(huán)境下實現(xiàn)這種技術，本發(fā)明的申請人在此基礎上研發(fā)了另一種結構的水流發(fā)電裝置。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種利用潮水、海流或河川的水流發(fā)電且結構簡單、加工容易的高效水流發(fā)電裝置。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的高效水流發(fā)電裝置，包括位于水面的安裝平臺、變頻器、變壓器和位于水下的塔筒、發(fā)電機和葉輪，安裝平臺固定于由浮筒構成的懸浮框架上，安裝平臺上設置有轉動機構，塔筒接近水面的上端部固定于轉動機構上，塔筒遠離水面的一端是機艙，發(fā)電機設置于機艙一側，其特征在于:所述葉輪是由輪轂和若干葉片構成，輪轂為空心結構且其空心結構的排水量等于葉輪自身的重量，輪轂底面凸伸有葉輪的中心軸，葉片遠離輪轂中心的遠心端套接有輪環(huán)，輪環(huán)為圓筒結構；發(fā)電機為永磁發(fā)電機，發(fā)電機的直徑為2-10米，葉輪的中心軸與發(fā)電機的轉軸直接連接。
[0005]由于葉輪中心軸與發(fā)電機轉軸是采用動密封，為了避免葉輪中心軸與發(fā)電機轉軸間的密封圈不斷摩擦而使密封圈受損，從而導致發(fā)電機內滲水、影響發(fā)電機的工作，上述發(fā)電機轉軸前端套設有排水箱，葉輪的中心軸穿過排水箱側壁開設的圓孔后與發(fā)電機轉軸連接，排水箱的底部開設有排水孔，該排水孔通過一出水管與設置于機艙底部的集水槽連接，集水槽設置有水分探測傳感器和抽水裝置。
[0006]由于變頻器在工作的過程中會發(fā)出大量的熱，為了對變頻器進行冷卻，上述變頻器的發(fā)熱元件通過冷卻液管與冷卻液儲存罐、冷卻液循環(huán)泵串接成一個冷卻降溫循環(huán)回路，變頻器、冷卻液儲存罐、冷卻液循環(huán)泵位于安裝平臺上的控制箱內，連接變頻器發(fā)熱元件和冷卻液儲液罐的冷卻液管部分延伸至水面以下且與一冷卻盤管連接，該冷卻盤管位于水面下2-3米處。
[0007]為了避免水流發(fā)電裝置長時間停止發(fā)電，變頻器周邊的環(huán)境溫度比變頻器的溫度高時，較熱空氣接觸到變頻器較冷的發(fā)熱原件，會在發(fā)熱原件上凝成水珠，從而造成變頻器短路，上述冷卻液儲存罐與冷卻液循環(huán)泵之間的冷卻液管上設置有冷卻液加熱器。
[0008]為了使進入葉輪的水流全部用于做功發(fā)電，上述葉片的遠心端以一定角度的扭角與輪環(huán)的內側壁連接，葉片前緣與遠心端的交點和輪環(huán)前端沿保持一定的距離。
[0009]為了防止安裝平臺的漂移和轉動，上述浮筒為長條狀圓形浮筒，懸浮框架包括由若干內置浮筒縱橫交錯形成的“井”字架和由若干外置浮筒圍成的方形架，內置浮筒遠離“井”字架中心的一端固定于外置浮筒的側壁上，安裝平臺位于“井”字架的井口，方形架的四個角各連接一組拉繩和地錨。
[0010]為了便于根據水流方向和流速的大小及時調整葉輪的轉向，以達到穩(wěn)定發(fā)電，同時也為了檢修和清洗葉輪需要，上述轉動機構包括固定座、軸承、轉動座、固定頂板、電機和減速機；固定座為筒狀體，其底部與安裝平臺連接、頂部與固定頂板連結；轉動座也為筒狀體，轉動座通過軸承與固定座連接，轉動座的底部與塔筒上端部連接、上部外側面設有可與小齒輪相嚙合的大輪齒；減速機安裝于固定頂板上，電機安裝于減速機上，小齒輪套接在減速機的輸出軸上。
[0011]上述安裝平臺為中心開設有可供塔筒上端部通過的圓孔的金屬板，該金屬板的外邊緣固定于“井”字架上、內邊緣與轉動機構的固定座連接。
[0012]上述塔筒的高度優(yōu)選10 - 55米，葉輪葉片的直徑優(yōu)選9 一 100米，葉片的數量優(yōu)選4 一 50片，輪環(huán)的高度為0.5 — 8米。
[0013]為了防止發(fā)電機的磁場對水中生物的影響，發(fā)電機外面嵌有磁場隔離層。
[0014]本發(fā)明的高效水流發(fā)電裝置，具有如下的優(yōu)點:
1、利用浮筒搭建的懸浮框架和架設于框架上的倒置塔筒，使發(fā)電機和葉輪懸置于水中，通過將葉輪的輪轂做成空心結構，使葉輪在水中具有的浮力足以抵消葉輪自身的重力，葉輪在水流的沖擊下無需克服自身的重量而快速旋轉，由這種快速旋轉獲得的功全部轉化為發(fā)電的動力，因而大大提高發(fā)電的效率。
[0015]2、葉輪在失重的情況下旋轉，離心力為零，可大大減少塔筒的振動，使葉輪的旋轉更加平穩(wěn)，這不僅可減少整個發(fā)電裝置的維護時間和費用，在提高發(fā)電量的同時，也可大大節(jié)省發(fā)電的成本。
[0016]3、采用永磁發(fā)電機，并增大發(fā)電機的直徑，免去了齒輪箱的設置，不僅能提高發(fā)電的效率、減少噪音，而且可避免需定時更換機油或漏油造成的麻煩。
[0017]4、利用海水對變頻器的冷卻液管進行冷卻降溫，不僅降溫效果明顯，而且可節(jié)省設備運行時的用電，還減少了維修工作，大大節(jié)約成本。
[0018]5、本發(fā)明的水流發(fā)電裝置，結構簡單，加工容易，成本低，發(fā)電效率高，在水流速度只有0.3米/秒的情況下就可發(fā)電，特別適合于在江、河、海里有定向水流流動的地方進行發(fā)電。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明水流發(fā)電裝置的俯視結構示意圖。
[0020]圖2是水流發(fā)電裝置的剖視結構示意圖。
[0021]圖3是葉輪背面的結構示意圖。
[0022]圖4是圖3沿A-A線的剖面圖。
[0023]圖5是變頻器冷卻降溫循環(huán)回路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1、2、3所示，本發(fā)明的高效水流發(fā)電裝置，包括懸浮框架1、安裝平臺2、轉動機構3、塔筒4、機艙5、發(fā)電機6、排水箱7、葉輪8、控制室9和變壓器10 ；
懸浮框架I包括由若干個內置浮筒11通過相互焊接搭建而成的“井”字架和由若干個外置浮筒12圍成的方形架，浮筒為長條狀的圓形浮筒，內置浮筒遠離“井”字架中心的一端固定于外置浮筒的側壁上，方形架的四個角各連接一組拉繩13和地錨，地錨拋設于水下的地面，使框架固定漂浮在水面上；
安裝平臺2為方形金屬板21，金屬板的中心開設有可供塔筒上端部通過的圓孔211，金屬板的外邊緣通過螺栓212固定于“井”字架的井口邊；
轉動機構3包括固定座31、軸承32、轉動座33、電機34、減速機35和固定頂板36 ;固