[发明专利]一种单叶轮对称型大长径比的海流发电装置

说明书

本发明公开了一种单叶轮对称型大长径比的海流发电装置。装置采用单叶轮的对称型结构，叶轮轮毂的两端各设有一套传动与发电系统，传动与发电系统主要由导流罩和装在导流罩内的发电机和传动齿轮箱构成，两套传动与发电系统以所述叶轮轮毂对称分布，叶轮轮毂经主轴与传动齿轮箱连接，传动齿轮箱输出端与发电机连接，周面装有叶轮叶片；两套传动与发电系统的发电机的输出线缆经电气并联平衡输出装置连接并网或负载装置。本发明优化了双向流场特性，实现功率分流，有效降低了同功率下对传动与发电系统的规格性能要求，减少了设计制造成本；并且有效地改善了水平轴海流发电装置的受力状况，从而提高了运行的稳定性与寿命。

技术领域

本发明属于新能源发电领域，具体是涉及了一种单叶轮对称型大长径比的海流发电装置。

背景技术

进入21世纪，传统石化资源日渐枯竭，能源危机，环境污染的问题出现，促使人们将研究重点投入到新能源开发利用领域。海流能作为一种清洁可再生能源，其具有蕴藏量大，分布广，周期性强和能量密度大等优点，日渐成为新能源技术研究与开发的一个重点。在海流能发电装置研究应用领域，有传统的筑坝利用潮汐发电，也有垂直轴海流能发电装置，从成本与能量捕获效率来看，类似于风机的水平轴桨叶捕获发电装置具有良好的性能。

水平轴海流发电装置近些年在国内外发展迅速，国际范围内主要有英国、美国、加拿大、日本等国家从事海流发电技术研究。中国的海流资源相对丰富，起步较早，近十年来发展出一类“半直驱”水平轴发电装置。例如中国专利《一种低速半直驱海流能发电装置》，公开号CN102345550A，公开了一种类似于水平轴风力发电机的海流发电装置，它以其高效水平轴和机身径向尺寸较小(相对直驱)，齿轮箱升速比与电机转速都相对较低，因此整机效率和可靠性较高为技术特征，代表了目前一类海流能发电装置的类型。但随着海流发电机组大型化，其结构存在着一定的缺陷。海水的密度是空气的一千多倍，可压缩性小，能量密度大，要提高能源捕获效率和叶轮可靠性，则不仅要求海流发电装置整机具有良好的流线型外形设计和流场设计，还要尽可能减小机身的径向尺寸以减小无效而有害的挡水面积。特别是当机组功率上升到兆瓦级别时，发电装置的体积特别是径向尺寸势必增大，产生的挡流和流场特性问题趋于严重，导致叶片受到的载荷冲击增大，极易出现叶片挥舞和振摆问题，甚至发生弯折或折断的情况。同时，机组上升到大功率级别，对传动链(齿轮箱)，发电机的功率容量要求也大幅提高，造成成本提高。这一问题的症结实际上是如何在保持机组装机功率不变的前提下尽可能减小径向尺寸和无效挡水面积。

发明内容

为解决上述典型半直驱水平轴海流发电装置大型化时存在的问题，本发明是提供了一种单叶轮对称型大长径比的海流发电装置，提出并发展了一种水平轴海流发电装置在同等功率条件下实现“大长径比”狭长机型的优化设计概念或方法，采用单叶轮对称型结构，具备两套传动与发电系统。

本发明采用如下的技术方案如下：

所述装置采用单叶轮的对称型结构，包括导流罩、发电机、传动齿轮箱、叶轮轮毂、主轴、叶轮叶片、电气并联平衡输出装置，叶轮轮毂的两端各设有一套传动与发电系统，传动与发电系统主要由导流罩和装在导流罩内的发电机和传动齿轮箱构成，两套传动与发电系统以所述叶轮轮毂对称分布，叶轮轮毂经主轴与两侧的传动齿轮箱连接，传动齿轮箱输出端与发电机连接，叶轮轮毂的周面装有多个叶轮叶片；两套传动与发电系统的发电机的输出线缆与所述电气并联平衡输出装置的输入端连接，经过电学的整定与变换，将所述电气并联平衡输出装置输出端连接于并网或负载装置，实现电能的供给。

所述叶轮轮毂与两套传动与发电系统采用公共主轴或各自主轴外套轮毂方式。一种方式是所述两套传动与发电系统共用同一主轴，主轴同轴穿过叶轮轮毂。另一种方式是所述两套传动与发电系统采用各自的主轴，主轴端部同轴固定连接到叶轮轮毂。

所述叶轮叶片的数量不限，例如2-6个叶片，叶轮叶片采用单组的叶片变桨或双向叶片定桨。

进一步地，所述叶轮轮毂上沿周向均匀安装所述叶轮叶片。