[实用新型]正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组

说明书

技术领域

本实用新型属于海洋可再生能源开发领域，涉及正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组。

背景技术

能源和环境是人类可持续发展面临的重大问题，发展清洁的可再生能源为世界各国所共识。我国海域辽阔，总面积470万平方公里；海岸线曲折漫长，大陆岸线1.8万公里，海岛岸线1.4万公里，海洋能蕴资源藏量十分丰富，其中可供开发的潮流能2000万千瓦，开发应用前景十分广阔。

潮流具有典型的往复性特点。发电是潮流能利用的主要形式，潮流能发电的核心是吸收潮流的水轮机。水平轴水轮机单机功率大，适合各种潮流流速，广受青睐，被誉为“水下风车”。

潮流能量捕获效率是评价水平轴水轮机的核心技术指标，如何提高往复潮流的能量捕获效率是水平轴水轮机的关键。针对潮流的往复性特点，单个水平轴水轮机需要大范围变桨即改变叶片攻角，或者执行叶轮的180°偏航来实现。在海面下实现大范围的变桨或偏航会显著降低水轮机的可靠性和寿命，例如导致密封受损，叶片、叶轮刚度和强度降低等。因此，单个水平轴水轮机很难实现相同往、复潮流的双向捕获效率。针对该问题，有学者提出双叶轮水轮机，两个叶轮对称安装，对应来流工况，只有迎流的叶轮工作，以适应往复流，这种设计增加了一次性投资，能量捕获效率完全取决于单个叶轮。

专利申请：双反向折叠式横轴潮流能水轮机，申请号201010247741.1，主要内容如附图1所示；发电机两端各设一套叶轮、连杆、转向节和增速齿轮箱，发电机和两端的增速齿轮箱固定在一个公共基座上，基座借助推力轴承采用转动方式安装在支柱上，支柱固定在海床的水泥基础上；叶轮的叶片、连杆和支柱采用折叠式结构，该潮流能水轮机通过有效的折叠，缩小了整个装置的体积，方便运输，避免各个部件之间的拆装。该实用新型通过水轮机的折叠，有效降低了水轮机的运输、安装成本，但降低了叶片、连杆和支柱的强度和可靠性，结构复杂；对于潮流的往复，能量捕获效率和单个叶轮相同，没有提高双叶轮水轮机的整体能量捕获效率。

综上，提高水平轴水轮机对于往复潮流的能量捕获效率是降低潮流能开发成本的核心，也是海洋可再生能源利用的关键。

实用新型内容

本实用新型针对目前海洋可再生能源开发中水平轴水轮机对于往复潮流的综合能量捕获效率低的问题，提出正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组。

正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组，包括正向叶轮、正向叶轮叶片、反向叶轮、反向叶轮叶片、集成传动系统、流向流速传感器和塔座，其中集成传动系统包括正向叶轮转轴、正向增速发电机、蓄电池、反向增速发电机、反向叶轮转轴、正向齿轮减速器、正向驱动电机、控制器、反向驱动电机和反向齿轮减速器。

所述的正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组，集成传动系统位于正向叶轮和反向叶轮之间，流向流速传感器位于集成传动系统的顶部，集成传动系统支撑于塔座之上；正向叶轮、正向叶轮转轴和正向增速发电机同轴，反向叶轮、反向叶轮转轴和反向增速发电机同轴，正向增速发电机和反向增速发电机的中心轴线重合。

所述的正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组，正向叶轮叶片固定在正向叶轮上，反向叶轮叶片固定在反向叶轮上，正向叶轮和反向叶轮分别通过正向叶轮转轴和反向叶轮转轴输入集成传动系统中；正向叶轮转轴连接正向增速发电机，反向叶轮转轴连接反向增速发电机；正向增速发电机和蓄电池之间、反向增速发电机和蓄电池之间、蓄电池和控制器之间、控制器和正向驱动电机之间、控制器和反向驱动电机之间均采用电缆连接；正向驱动电机经由正向齿轮减速器驱动正向叶轮转轴，反向驱动电机经由反向齿轮减速器驱动反向叶轮转轴。

所述的正向叶轮和反向叶轮完全相同，叶片数均为2-6个，沿通过正向叶轮转轴和反向叶轮转轴中点并垂直于正向叶轮转轴的平面对称安装。正向叶轮叶片和反向叶轮叶片的叶片可以为直叶片、扭叶片、带掠叶片中的一种或多种。

所述的蓄电池可以采用锌溴储能电池或全钒液流储能电池。

正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组，也可以采用集成传动系统位于正向叶轮和反向叶轮的一侧，反向叶轮转轴为空心轴，反向叶轮转轴内径和正向叶轮转轴外径之间通过过渡轴承支承，构成套装双转子结构；集成传动系统各部件不变，位置进行必要的调整。