專利名稱：吊艙式潮汐發電機組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機組，尤其涉及一種利用潮汐能發電的吊艙式潮汐發電機組。
背景技術：
工業革命以來，伴隨著人類社會的高速發展，人類對能源的需求達到了前所未有的高度。一個國家的能源儲備甚至在某種程度上反映了這個國家的綜合國力。然而，現在人類已經面臨石油、煤炭、天然氣等有限資源日益枯竭的問題，因此，各國都在投入巨大的人力與物力開發新能源，以滿足工業社會的需求。海洋的潮汐中蘊藏著巨大的能量，在漲潮 的過程中，洶涌而來的海水具有很大的動能，而隨著海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉化為動能。由于在特定的地理位置下，漲潮與退潮的時間與強度相對穩定，因此，潮汐能是一種十分理想的新能源。我國擁有漫長的海岸線，其中蘊含的潮汐能也是巨大的。目前，潮汐發電的主要形式是利用海灣、河口等有利地形，建筑水堤，形成水庫，以便于大量蓄積海水，并在壩中或壩旁建造水利發電廠房，通過水輪發電機組進行發電。但這種形式的潮汐發電投資巨大，并且受外界環境影響較大，只有出現大潮，能量集中時，并且在地理條件適于建造潮汐電站的地方，從潮汐中提取能量才有可能。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種利用潮汐能發電的吊艙式潮汐發電機組。根據本發明的一個方面，提供吊艙式潮汐發電機組，包括葉輪以及吊艙系統，其中，所述艙系統包括主軸、傳動系統、偏航系統、液壓系統、制動系統、發電機、控制系統、以及散熱系統，所述葉輪連接所述主軸，所述主軸通過所述傳動系統連接所述發電機，所述偏航系統用于使所述葉輪的葉片始終垂直于潮汐洋流的主方向，所述制動系統用于使風輪減速和停止運轉，所述液壓系統與制動系統相連為其提供動力來源，所述控制系統連接所述偏航系統、液壓系統、以及發電機，所述散熱系統用于冷卻所述發電機。優選地，所述控制系統包括控制器和監測部分，其中，所述監測部分將采集到的數據送到所述控制器，所述控制器以此為依據完成對所述偏航系統、液壓系統、以及發電機的控制。優選地，所述控制器包括發電機控制模塊，其中，所述發電機控制模塊用于根據潮汐的流速、流向對所述發電機加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網。優選地，所述監測部分包括溫度監測模塊，其中，所述溫度監測模塊用于監視所述傳動系統和發電機的運行溫度，并在出現異常時進行報警和停機控制。優選地，所述監測部分包括油壓監測模塊，其中，所述油壓監測模塊用于監視所述液壓系統的油壓，并在出現異常時進行報警。優選地，所述傳動系統用于將較低的葉輪轉速變為較高的發電機額定轉速附近。優選地，所述吊艙系統還包括變槳系統，其中，所述葉輪的每個葉片與一套獨立的變槳系統相連。優選地，所述變槳系統用于通過改變所述葉片的槳距角，使所述葉片在不同洋流速度時處于最佳吸收潮汐能的狀態；并用于當機組需停機維護或洋流速度超出限制時，使葉片順槳，形成阻尼剎車。優選地，還包括塔架和塔基，其中，所述吊艙系統與所述塔架相連接，所述塔架與所述塔基相連接。優選地，所述塔架包括通過所述吊艙系統的人員進出通道。
本發明具有以下優點(I)充分利用了能量巨大、不會枯竭的潮汐能；(2)吊艙式潮汐發電機組結構簡單，投資小，可以通過建設多個吊艙式潮汐發電機組組成潮汐發電場，擴展性好；(3)吊艙式潮汐發電機組模塊化組成，維護方便，當出現故障時，可以將吊艙升出水面，在水面進行維修，也可以更換整個吊艙，維修后再投入使用。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖I示出根據本發明的吊艙式潮汐發電機組的結構示意圖。圖2示出根據本發明的吊艙式潮汐發電機組中吊艙系統的結構示意圖。圖中1為葉輪，2為吊艙系統，3為塔架，4為塔基，5為主軸，6為傳動系統，7為發電機，8為偏航系統,9為液壓系統,10為制動系統,11為控制系統,12為散熱系統。
具體實施例方式根據本發明提供的吊艙式潮汐發電機組，包括葉輪I以及吊艙系統2，其中，所述艙系統2包括王軸5、傳動系統6、偏航系統8、液壓系統9、制動系統10、發電機7、控制系統11、以及散熱系統12，所述葉輪I連接所述主軸5，所述主軸5通過所述傳動系統6連接所述發電機7，所述偏航系統8用于使所述葉輪I的葉片始終垂直于潮汐洋流的主方向，所述制動系統10用于使風輪減速和停止運轉，所述液壓系統9與制動系統10相連為其提供動力來源，所述控制系統11連接所述偏航系統8、液壓系統9、以及發電機7，所述散熱系統12用于冷卻所述發電機7。所述控制系統11包括控制器和監測部分，其中，所述監測部分將采集到的數據送到所述控制器，所述控制器以此為依據完成對所述偏航系統8、液壓系統9、以及發電機7的控制。優選地，所述控制器包括發電機控制模塊，其中，所述發電機控制模塊用于根據潮汐的流速、流向對所述發電機加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網。所述監測部分包括溫度監測模塊和油壓監測模塊，其中，所述溫度監測模塊用于監視所述傳動系統6和發電機7的運行溫度，并在出現異常時進行報警和停機控制，所述油壓監測模塊用于監視所述液壓系統9的油壓，并在出現異常時進行報警。更為具體地，所述傳動系統6用于將較低的葉輪轉速變為較高的發電機額定轉速附近。所述吊艙系統2還包括變槳系統，其中，所述葉輪I的每個葉片與一套獨立的變槳系統相連，所述變槳系統用于通過改變所述葉片的槳距角，使所述葉片在不同洋流速度時處于最佳吸收潮汐能的狀態；并用于當機組需停機維護或洋流速度超出限制時，使葉片順槳，形成阻尼剎車。進一步地，所述吊艙式潮汐發電機組還包括塔架3和塔基4，其中，所述吊艙系統2與所述塔架3相連接，所述塔架3與所述塔基4相連接。所述塔架3包括連通所述吊艙系統2的動力電纜、控制電纜、通訊電纜和人員進出通道。所述塔架3是潮汐發電機組的支撐部件。所述塔基4為鋼筋混凝土結構，承載整個潮汐發電機組的重量。本發明提供的吊艙式潮汐發電機組采用模塊化組成，葉輪I、吊艙系統2、塔架3、 以及塔基4這四個主要的組成部分可以拆分，易于更換。機組通過潮汐能推動葉輪I旋轉，經過傳動系統6增速達到一定轉速后驅動發電機7發電，從而將潮汐能轉化為電能。所述葉輪I包括葉片、輪轂、變槳系統、以及葉輪軸。其中，葉片是吸收潮汐能的單元，用于將潮汐能轉化為葉輪旋轉的機械能。葉片與輪轂相連，并通過葉輪軸連接至吊艙系統2內的主軸5。傳動系統6是葉輪I與發電機7的連接紐帶，其與主軸5相連，將葉輪I在潮汐能作用下產生的動能傳遞給發電機7，同時將較低的葉輪轉速變為較高的發電機額定轉速附近，使得發電機7易于控制，實現穩定的頻率和電壓輸出。偏航系統8與控制系統11配合，使葉片始終垂直于潮汐洋流的主方向，充分利用潮汐能，提高發電效率。同時提供必要的緊鎖力矩，保障機組安全運行。所述控制系統11的控制器完成對吊艙系統的偏航控制、功率控制、開停機控制等控制功能。散熱系統12包含一個風扇，用于冷卻發電機7。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內的油。本發明的運行過程控制系統11根據潮汐的流速、流向對發電機組加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網；同時監視傳動系統6、發電機7的運行溫度，液壓系統9的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自動停機，屬于無人值守獨立發電系統單元。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
權利要求
1.一種吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，包括葉輪以及吊艙系統，其中，所述艙系統包括主軸、傳動系統、偏航系統、液壓系統、制動系統、發電機、控制系統、以及散熱系統，所述葉輪連接所述主軸，所述主軸通過所述傳動系統連接所述發電機，所述偏航系統用于使所述葉輪的葉片始終垂直于潮汐洋流的主方向，所述制動系統用于使風輪減速和停止運轉，所述液壓系統與制動系統相連為其提供動力來源，所述控制系統連接所述偏航系統、液壓系統、以及發電機，所述散熱系統用于冷卻所述發電機。
2.根據權利要求I所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述控制系統包括控制器和監測部分，其中，所述監測部分將采集到的數據送到所述控制器，所述控制器以此為依據完成對所述偏航系統、液壓系統、以及發電機的控制。
3.根據權利要求2所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述控制器包括發電機控制模塊，其中，所述發電機控制模塊用于根據潮汐的流速、流向對所述發電機加以控制，在穩定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網。
4.根據權利要求2或3所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述監測部分包括溫度監測模塊，其中，所述溫度監測模塊用于監視所述傳動系統和發電機的運行溫度，并在出現異常時進行報警和停機控制。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述監測部分包括油壓監測模塊，其中，所述油壓監測模塊用于監視所述液壓系統的油壓，并在出現異常時進行報警。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述傳動系統用于將較低的葉輪轉速變為較高的發電機額定轉速附近。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述吊艙系統還包括變槳系統，其中，所述葉輪的每個葉片與一套獨立的變槳系統相連。
8.根據權利要求7所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述變槳系統用于通過改變所述葉片的槳距角，使所述葉片在不同洋流速度時處于最佳吸收潮汐能的狀態；并用于當機組需停機維護或洋流速度超出限制時，使葉片順槳，形成阻尼剎車。
9.根據權利要求I至8中任一項所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，還包括塔架和塔基，其中，所述吊艙系統與所述塔架相連接，所述塔架與所述塔基相連接。
10.根據權利要求9所述的吊艙式潮汐發電機組，其特征在于，所述塔架包括連通所述吊艙系統的人員進出通道。
全文摘要
本發明提供吊艙式潮汐發電機組，包括葉輪以及吊艙系統，所述艙系統包括主軸、傳動系統、偏航系統、液壓系統、制動系統、發電機、控制系統、以及散熱系統，所述偏航系統用于使所述葉輪的葉片始終垂直于潮汐洋流的主方向，所述制動系統用于使風輪減速和停止運轉，所述液壓系統與制動系統相連為其提供動力來源，所述控制系統連接所述偏航系統、液壓系統、以及發電機，所述散熱系統用于冷卻所述發電機。本發明充分利用了能量巨大、不會枯竭的潮汐能；結構簡單，投資小，可通過建設多個吊艙式潮汐發電機組組成潮汐發電場，擴展性好；模塊化組成，維護方便，當出現故障時，可將吊艙升出水面，在水面進行維修，也可更換整個吊艙，維修后再投入使用。
文檔編號F03B11/00GK102748201SQ20121000238
公開日2012年10月24日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者吳瑋, 姜建國, 左東升, 徐亞軍, 戴鵬, 王貴峰, 羅* 申請人:上海交通大學