一種潮汐發電設施及其發電方法
2023-07-12 20:43:41 1
專利名稱：一種潮汐發電設施及其發電方法
技術領域：
本發明涉及一種發電裝置，特別是指利用潮汐能來發電的發電 設施以及應用於該設施的發電方法。
技術背景現有的潮汐發電方式主要是在港灣建造堤壩，攔截海水，形成 潮汐水庫，安裝水輪發電機組，依靠漲、退潮與水庫間形成的水位 差放水發電的，但目前現有的潮汐能發電站由於設計建造複雜，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 池來作調節用，使得建造成本很高，而且設計不合理，工作效率低， 難以滿足發展需要。 發明內容為了克服現有技術的不足，本發明提供一種高效的潮汐發電設施 以及應用於該設施的發電方法。本發明所採用的技術方案是一種潮汐發電設施，包括沿海構築的蓄水池，在蓄水池臨海一側 的堤壩下設有可連通外海的涵洞，涵洞建造的位置位於退潮時的最 低位，涵洞安裝有調節閘門和水輪，所述水輪包括支座，支座沿徑 向設有支柱，支柱套裝有可繞其擺動的葉片，支座上設有可限制葉 片擺動角度的定位裝置，支座安裝於一轉軸的端部，轉軸通過轉向 齒輪箱驅動豎向軸，豎向軸頂部連接動力輸送系統，動力輸送系統帶動發電機發電。進一步，在堤壩上設有旁路水閘，用於在漲潮或退潮後期使蓄 水池內外的水位儘快平行。進一步，所述定位裝置是在支座的外圈上沿轉軸的軸心線方向 設置的前後擋塊。進一步，所述轉軸的前後端分別裝有水輪。進一步，所述動力輸送系統包括與豎向軸頂部連接的變速箱， 變速箱驅動有液壓油泵，液壓油泵通過輸油管接入油馬達中，油馬 達驅動發電機。本發明還涉及一種應用於上述發電設施的發電方法，其包括1) 在漲潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最低點時，關閉調節閘 門；2) 在漲潮過程中，當池外水位漲至一定高度時，將調節閘門打開，水 從涵洞中流入蓄水池內，水流帶動水輪旋轉，實現發電；3) 在退潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最高點時，關閉 調節閘門；4) 在退潮過程中，當池外水位降至低於蓄水池池內水位的一定 高度時，將調節閘門打開，水從涵洞中往外流出，衝擊水輪 的葉片，使葉片旋至另一角度，葉片的旋轉保持與上述漲潮 時的轉動方向一致來驅動發電裝置發電。進一步，在上述步驟2和4的發電過程中，通過控制調節閘門開啟度大小來調節進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉速。本發明的有益效果是在低位設置涵洞來連通蓄水池，由於涵 洞流量的限制，潮水在池外與池內不能同時達到同一水位，本設計 使水輪作功的時間能維持得較長，工作效率高，同時本發明創造性 的使用了可在水流衝擊下相應調整角度的水輪裝置，不管水流是進 入蓄水池還是流出蓄水池，水輪工作時旋轉的方向始終不變，不僅進 - 一步提高了工作效率，而且結構合理，減少了設備或固定資產的投 入成本，此外在運行管理時更方便。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是水輪機構的剖示圖；圖3是水輪機構的另一角度示意圖；圖4是圖3的A部位放大圖；圖5是水從池內流向池外時水輪的葉片狀態圖； 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， 一種潮汐發電設施，首先選擇潮位落差較大的沿海地點，人工構築一個臨近海的蓄水池1，在蓄水池1臨海一側的堤壩2下設有可連通池外a的涵洞3，涵洞3建造的位置位於退潮時的 最低位，由於潮汐具有一定動態化，本發明所述的最低位或最高位 也可以是近似值，涵洞3安裝有調節閘門4和水輪5，所述水輪5包括支座51，支座51沿徑向設有支柱52，支柱52套裝有可繞其擺 動的葉片53，支座51上設有可限制葉片53的擺動角度的定位裝置， 支座51安裝於一轉軸61的端部，轉軸61通過轉向齒輪箱62驅動 豎向軸63，豎向軸63頂部連接動力輸送系統，動力輸送系統帶動發電機8發電。自然界中潮汐現象包括"漲潮——平潮(高位)——退潮—— 平潮(低位)——漲潮"如此周期性的循環，依據此特性，本發明採用這樣的方法來實現發電在漲潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最低點時，關閉調節閘門4，在漲潮過程中，當外部水位漲至一定高度時，將調節閘門4打開，此 時由於池外與池內存在水位水壓差，池外的水從涵洞3中流入蓄水池 1內，帶動水輪旋轉，實現發電，此過程一直延伸至漲潮後的平潮階 段，在平潮階段至退潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最高點時，關閉調節閘門4;在退潮過程中，當外部水位降至低於蓄水池內水位的一定高度時，將調節閘門4打開，蓄水池內的水從涵洞3中 往外流出，衝擊水輪的葉片53，使葉片53旋至另一角度，同時葉片 53旋轉，其旋轉的方向保持與上述漲潮時的水輪轉動方向一致來驅 動發電裝置發電，本發明的優選方式，在發電過程中，通過控制調節 閘門開啟度大小來調節進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉速， 從而令運行時較高效。本設計在低位設置涵洞來連通蓄水池，由於涵洞流量的限制， 潮水在池外與池內不能同時達到同一水位，本設計使水輪作功的時間能維持得較長，工作效率高，同時本發明創造性的使用了可在水 流衝擊下相應調整角度的水輪裝置，不管水流是進入蓄水池還是流 出蓄水池，水輪工作時旋轉的方向始終不變，不僅進一步提高了工 作效率，而且結構合理，減少了設備或固定資產的投入成本，而且 運行管理時更方便。本發明的涵洞流量有一定限制，在需要關閉調節閘門時，此時 池內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 一次開閘發電時，效率會有所降低，本發明在堤壩2上設有旁路水閘9，在關閉調節閘門前如池內的水位未達到最高(低)位，則打開旁 路水閘9，使池內外的水位儘快一致。進一步，本發明所述定位裝置是在支座51的外圈上沿轉軸62 的軸心線方向設置的前後擋塊54、 55,本定位裝置結構簡單，使用 壽命長，當水從池外流入池內時，水流衝擊葉片53，使葉片繞支柱 52轉動致被後擋塊55定位的狀態，反之，當水從池內往池外流時， 葉片53則被撥到擋塊54的位置。本發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上設有導槽56，葉片端部設有可在導槽56內移動的滑動銷 57，葉片53繞支柱52前後擺動時利用導槽來定。為了使效率更高，資源利用得更合理，所述轉軸62的前後端分 別裝有水輪5。進一步，所述動力輸送系統包括與豎向軸63頂部連接的轉向輪 箱71，轉向輪箱71驅動有液壓油泵72，液壓油泵72通過輸油管73接入油馬達74中，油馬達74驅動發電機8，工作時，液壓油泵受水輪驅動將液壓油壓入油馬達中，油馬達的動力輸出連接到發電機上，驅動發電機發電；本發明可根據需要在油馬達輸出端側加裝變速箱，以提高轉速。輸送系統的另一實施方式，如圖7所示，所述動力輸送系統包 括與豎向軸63頂部連接的轉向輪箱71，轉向輪箱71連接有機械調 速裝置75，機械調速裝置75驅動發電機8。本發明根據需要，還可以堤壩中建造多個涵洞，利用多臺水輪 系統並聯工作，在液壓油驅動系統中，可以將所有液壓油泵的輸出 油管共同接入油馬達中；在機械驅動系統中，可以在豎向軸上部的 各個齒輪箱之間設置中間軸，同樣可以並聯工作，以提供更大的驅 動力。為了減小水流阻力，可在前後水輪支座的外側設置有錐形導流 器58，如圖5所示；類似的，涵洞前後端的入水口也可做成剌叭口狀。以上所述只是本發明優選的實施方式，其並不構成對本發明保護範圍 的限制，只要是以基本相同的手段實現本發明的目的都應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種潮汐發電設施，包括沿海構築的蓄水池(1)，其特徵在於在蓄水池(1)臨海一側的堤壩(2)下設有可連通外海的涵洞(3)，涵洞(3)建造的位置位於退潮時的最低位，涵洞(3)安裝有調節閘門(4)和水輪(5)，所述水輪(5)包括支座(51)，支座(51)沿徑向設有支柱(52)，支柱(52)套裝有可繞其擺動的葉片(53)，支座(51)上設有可限制葉片(53)的擺動角度的定位裝置，支座(51)安裝於一轉軸(61)的端部，轉軸(61)通過轉向齒輪箱(62)驅動豎向軸(63)，豎向軸(63)頂部連接動力輸送系統，動力輸送系統帶動發電機(8)發電。
2. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於在 堤壩(2)上設有旁路水閘(9)。
3. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於所 述定位裝置是在支座(51)的外圈上沿轉軸(61)的軸心 線方向設置的前後擋塊(54、 55)。
4. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於所 述定位裝置包括在水輪支座(51)上設有導槽(56)，葉片 端部設有可在導槽(56)內移動的滑動銷(57)。
5. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於所 述轉軸(61)的前後端分別裝有水輪(5)。
6. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於在水輪支座的外側設置有錐形導流器(58)。
7. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於所 述動力輸送系統包括與豎向軸(63)頂部連接的轉向輪箱(71) ，轉向輪箱(71)驅動有液壓油泵(72)，液壓油泵(72) 通過輸油管(73)接入油馬達(74)中，油馬達(74) 驅動發電機(8)。
8. 根據權利要求1所述的一種潮汐發電設施，其特徵在於所 述動力輸送系統包括與豎向軸(63)頂部連接的轉向輪箱(71)，轉向輪箱(71)連接有機械調速裝置(75)，機械 調速裝置(75)驅動發電機(8)。
9. 一種應用於上述1 8任意一項權利要求所述的潮汐發電設施的發電方法 1) 在漲潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最低點時，關閉調節閘門(4); 2) 在漲潮過程中，當池外水位漲至一定高度時，將調節閘門(4) 打開，水從涵洞中流入蓄水池內，水流帶動水輪旋轉， 實現發電； 3) 在退潮前，當蓄水池內外的水位處於共同的最高點時，關閉調節閘門(4); 4) 在退潮過程中，當池外水位降至低於蓄水池池內水位的 一定高度時，將調節閘門(4)打開，水從涵洞中往外 流出，衝擊水輪的葉片(53)，使葉片(53)旋至另一角度，葉片(53)的旋轉保持與上述漲潮時的轉動方向 一致來驅動發電裝置發電。 10. 根據權利要求9所述的潮汐發電方法，其特徵在於在步驟2和4的發電過程中，通過控制調節閘門(4)開啟度大小來調節 進出水的流量，使水輪在運行時保持一定的轉速。
全文摘要
本發明涉及一種潮汐發電設施及其發電方法，包括在沿海蓄水池的臨海堤壩下設有涵洞，涵洞安裝有調節閘門和水輪，水輪包括支座，支座沿徑向設有支柱，支柱套裝有可繞其擺動的葉片，支座上設有可限制葉片擺動角度的定位裝置，轉軸通過轉向齒輪箱驅動豎向軸，豎向軸頂部連接動力輸送系統，動力輸送系統帶動發電機，在漲潮前，先關閉調節閘門，在漲潮過程中，當池外水位漲至一定高度時，將調節閘門打開，池外的水在流入的同時帶動水輪旋轉發電；在退潮前，先關閉調節閘門，當外部水位降至一定高度時，將調節閘門打開，水往外流出衝擊水輪的葉片，使葉片旋至另一角度，葉片以相同方向旋轉工作，本發明的工作效率高。
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 優先權日2008年3月12日
發明者何煌清 申請人:何煌清