振荡浮子涡轮波浪能发电

Oscillating Buoy Turbine Wave Power

在振荡浮子波浪能发电课件中介绍了通过漂浮在海面上的浮子在波浪作用下上下运动获得能量的方法,这里再介绍一种振荡浮子的转换形式,其特点是在浮子上下运动时直接产生旋转的机械能。

在浮子上方有发电机,在浮子下面有一根用于上下联接的轴套管,套管中有传动轴,下方涡轮机通过传动轴把旋转机械能传输到浮子上方的发电机,发电机带有增速与飞轮装置,保证发电机高速与匀速旋转发电。

浮子下方外周固定有6个垂直导向叶片,见图1。

带垂直叶片的浮子  

图1--带垂直叶片的浮子

在上下联接轴套管的另一端是冲击式涡轮机,该机结构与原理请见“OWC的涡轮机”课件。

这种冲击式涡轮机的特点是流体从上方向下流还是相反方向都能推动涡轮机转轮向同一方向旋转,涡轮机通过上下联接轴把旋转机械能传递到上方的发电机。在涡轮机缸外周也有6个垂直导向叶片,见图2。

带垂直叶片的冲击式涡轮机

图2--带垂直叶片的冲击式涡轮机 

振荡浮子涡轮波浪能发电装置

图3--振荡浮子涡轮波浪能发电装置
 

图3是这种振荡浮子涡轮波浪能发电装置整个外观图,暂且把这种浮子与涡轮机结合的装置称为振荡浮子涡轮波浪能发电装置。

当浮子在波浪中上下波动时,带动下方的涡轮机上下运动,由于下方的水是静止的,涡轮机上下运动时,水流在涡轮机缸内来回流动,推动涡轮机的转轮旋转。

水流推动转轮旋转时,对涡轮缸会产生相反方向的力矩,为防止涡轮缸转动,在涡轮缸外周的垂直导向叶片可抑制涡轮缸的反转,垂直导向叶片并不影响涡轮机的上下运动。

同样,在上面浮子上的垂直导向叶片也是为了抑制浮子的转动,而并不影响浮子的上下运动。

由于涡轮机要在静止的水域工作,要在较深的海域安装。在海洋波浪能概述一节介绍的深水前进波就是海面有波浪,在大于海浪波长1/2的水深以下的水基本是静止的,通常这个距离大于10m,所以实际的装置比图3要更长些,浮子与涡轮机距离更远些。

 

由于浮子与涡轮机都有垂直导向叶片,在两者距离较长时 ,为减轻设备重量可直接用轴来联接浮子与涡轮机,两者各靠自己的垂直导向叶片来抑制旋转。

另一方案是发电机系统直接安装在涡轮机上,上下连杆不传动旋转机械能,仅在其中穿电缆即可,见图4。这种布置的缺点是易损坏的增速器与发电机在水下,维修麻烦。

带发电机的冲击式涡轮机

图4--带发电机的冲击式涡轮机

下面请看振荡浮子涡轮波浪能发电装置动画,由于浮子与涡轮机距离太长,在动画中采用分别显示,两者的运动是同步的,为显示清晰,动画中涡轮机被放大了。

振荡浮子涡轮波浪能发电装置动画

 
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