潮流能發(fā)電技術(shù)(二)
Tidal Current Power Generation(2)

上節(jié)介紹了利用潮流前進(jìn)的動(dòng)能來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電,采用的是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù),風(fēng)力機(jī)可用的形式基本上都可用于潮汐動(dòng)能發(fā)電,下面介紹兩個(gè)采用垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)的例子。

能量轉(zhuǎn)換采用垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪結(jié)構(gòu),是H型垂直軸升力葉輪,由3個(gè)葉片組成,見(jiàn)圖1。葉輪(水輪)主軸上端連接到直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)固定在機(jī)艙內(nèi),機(jī)艙也就是船艙,機(jī)艙安裝在兩個(gè)浮筒上(圖1僅顯示右邊一個(gè)浮筒)。

漂浮式立軸潮流發(fā)電機(jī)組成

圖1--漂浮式立軸潮流發(fā)電機(jī)組成

圖2是該潮流發(fā)電機(jī)的外觀圖,發(fā)電機(jī)安裝在兩個(gè)浮筒之間。潮流發(fā)電機(jī)是漂浮在海面上,浮筒上的紅線就是吃水線,潮流發(fā)電機(jī)由鋼纜(鋼鏈)牽引固定,鋼纜另一端連接海底的樁或錨上。發(fā)電系統(tǒng)的支撐載體可以是上述的雙體船式或躉船形式,也可以是其他結(jié)構(gòu)形式,稱之為漂浮式支撐載體。

當(dāng)海水流動(dòng)時(shí),安裝在支撐載體下方的葉輪被水推動(dòng)旋轉(zhuǎn),同時(shí)帶動(dòng)上面的發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。由于葉輪的轉(zhuǎn)軸是與水面垂直的,故稱為豎軸或立軸潮流發(fā)電機(jī)。

漂浮式立軸潮流發(fā)電機(jī)外觀

圖2--漂浮式立軸潮流發(fā)電機(jī)外觀

下面有立軸潮流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)

立軸潮流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)

面介紹的是具有擴(kuò)張導(dǎo)流管的立軸潮流發(fā)電機(jī),擴(kuò)張導(dǎo)流管在風(fēng)力機(jī)中稱為擴(kuò)散器。在擴(kuò)張導(dǎo)流管內(nèi)有H型垂直軸升力葉輪,是5葉片葉輪。在葉輪的上下左右被擴(kuò)張導(dǎo)流管包圍。擴(kuò)張導(dǎo)流管的左右壁由空心艙體組成,見(jiàn)圖3。

擴(kuò)張導(dǎo)流管與風(fēng)力機(jī)中的擴(kuò)散器工作原理是一樣的,通過(guò)擴(kuò)張導(dǎo)流管中部的水流速度會(huì)得到明顯的提高,可明顯增加葉輪的輸出功率。

擴(kuò)張導(dǎo)流管與5葉片水輪

圖3--擴(kuò)張導(dǎo)流管與5葉片水輪

圖4是導(dǎo)流管豎軸潮流發(fā)電機(jī)的組成圖,擴(kuò)張導(dǎo)流管的下面也是鋼板組成的空心體,上方的船艙也就是擴(kuò)張導(dǎo)流管的上壁,直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)安裝在船艙內(nèi),與下方的葉輪同軸。

擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)組成

圖4--擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)組成

把左導(dǎo)流艙安裝好,圖5是整個(gè)擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)的外觀圖。右導(dǎo)流艙、左導(dǎo)流艙是空心密封艙,與船艙一同構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)的支撐載體,使發(fā)電機(jī)系統(tǒng)漂浮在海面,圖中紅線是吃水線,該圖沒(méi)有顯示拖牽鋼纜。

擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)外觀

圖5--擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)外觀

立軸潮流發(fā)電機(jī)的葉片是直葉片,有利于采用可變槳距角技術(shù),通過(guò)控制槳距角在不同的流速獲得較大的功率。 擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)可做成坐底式結(jié)構(gòu),就是直接固定在海底,可以減小暴風(fēng)、巨浪的破壞。

以上立軸潮流發(fā)電機(jī)參考《海洋能源開(kāi)發(fā)》一書(shū),據(jù)報(bào)道哈爾濱工程大學(xué)研制的幾臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)都取得了成功,新的大型擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電站也進(jìn)入試驗(yàn)運(yùn)行階段。

擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)可做成坐底式結(jié)構(gòu),就是直接固定在海底,可以減小暴風(fēng)、巨浪的破壞,圖6是安裝在海底的3臺(tái)擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)組的示意圖。

擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)

圖6--安裝在水底的擴(kuò)張導(dǎo)流管立軸潮流發(fā)電機(jī)組

 
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