本發(fā)明屬于發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于潮汐和波浪等水位波動(dòng)情況下的發(fā)電裝置,具體說(shuō)是一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)外潮汐發(fā)電的方法大都是用攔潮壩與海岸形成的一個(gè)（或幾個(gè)）水庫(kù)俘獲潮汐能來(lái)發(fā)電。需要建筑攔潮壩和水庫(kù)；需要使用復(fù)雜昂貴的大型發(fā)電設(shè)備；發(fā)電設(shè)備接觸海水，需要對(duì)水進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐蝕處理。占地面積廣、耗資巨大，且發(fā)電量的大小跟潮位的高低有關(guān)，在水壩兩側(cè)的水位相等時(shí)發(fā)電即停止，存在發(fā)電量忽大忽小的問(wèn)題。這種發(fā)電站一般建設(shè)在港口和港灣等昂貴的沿海開(kāi)發(fā)區(qū)，無(wú)法用于近海大陸架處的潮汐能利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置，適用于存在水位波動(dòng)的近海大陸架處及湖岸，不受水位波動(dòng)周期、波動(dòng)幅度大小影響，能夠持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電；另外，主要發(fā)電部件不接觸海水、安裝維護(hù)方便、造價(jià)低。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置，其特征在于，包括樁柱、浮體、蓄能單元和發(fā)電單元，所述蓄能單元和發(fā)電單元設(shè)置在所述樁柱或浮體上；所述樁柱的下端固定在水底，所述浮體活套在所述樁柱上；所述蓄能單元包括油箱、容積可變的上油缸、下油缸、蓄能油缸及設(shè)置在蓄能油缸上的加載箱，所述蓄能油缸的體積隨充入油量的多少變化；所述油箱、上油缸、下油缸、蓄能油缸分別設(shè)有進(jìn)油口、出油口，所述上油缸及下油缸的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥的油路管道分別與所述油箱的出油口連接，所述上油缸及下油缸的出油口通過(guò)具有單向閥的油路管道分別與所述蓄能油缸的進(jìn)油口連接；所述發(fā)電單元包括液壓馬達(dá)、與液壓馬達(dá)連接的發(fā)電機(jī)，所述液壓馬達(dá)設(shè)有出油口和進(jìn)油口，所述蓄能油缸的出油口與所述液壓馬達(dá)的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，所述液壓馬達(dá)的出油口與所述油箱的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述液壓馬達(dá)的傳動(dòng)軸連接；隨水位升降的浮體與所述樁柱產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變上油缸容積與下油缸容積的比例，油在油路管道中流動(dòng)，推動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

對(duì)上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)：所述的樁柱包括兩根豎直設(shè)置的樁柱，兩根所述樁柱下端通過(guò)剛性連接固定在水底設(shè)置的基座上，兩根所述樁柱上端設(shè)置一管路平臺(tái)，所述蓄能單元、發(fā)電單元及油路管道直接設(shè)置在所述管路平臺(tái)上，所述浮體活套在兩根所述樁柱上，所述浮體上設(shè)置浮動(dòng)框架，所述浮動(dòng)框架包括兩根立柱和一根橫梁，兩根所述立柱的下端豎直固定在所述浮體頂面上，所述橫梁兩端分別固定在兩根所述立柱的上端，所述管路平臺(tái)活套在兩根所述立柱中部，所述上油缸及下油缸均為上下伸縮式變?nèi)莞左w，所述上油缸的上下兩端分別固定在所述浮動(dòng)框架橫梁上和所述管路平臺(tái)中間位置的頂部，所述下油缸的上下兩端分別固定在所述管路平臺(tái)中間位置的底部和所述浮體頂面上。

對(duì)上述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)：所述的樁柱的下端鉸接固定在水底設(shè)置的基座上，所述蓄能單元、發(fā)電單元及油路管道直接設(shè)置在所述浮體2頂面上，所述上油缸與下油缸為一體式剛性缸體，在所述一體式剛性缸體內(nèi)有一活塞將一體式剛性缸體內(nèi)上下分隔開(kāi)成可變?nèi)莘e的所述上油缸和下油缸，所述樁柱的上部穿過(guò)所述上油缸及下油缸并從所述上油缸頂面伸出，所述活塞直接固定在所述樁柱中部。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述液壓馬達(dá)與所述蓄能油缸連通的油路管道上設(shè)有調(diào)速閥，在所述的上油缸與下油缸之間設(shè)置開(kāi)關(guān)閥。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：同一所述浮體上配置多套所述蓄能單元、發(fā)電單元。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述的浮體為中空腔體或者用比重小于水的材料制成, 所述的樁柱的材質(zhì)為不銹鋼。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述的加載箱的內(nèi)容物為砂石或水。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本發(fā)明利用水位波動(dòng)帶動(dòng)浮體上下浮動(dòng)，從而改變上油缸與下油缸的容積比例，向蓄能油缸中注油，將潮汐、波浪的能量轉(zhuǎn)化累積為蓄能油缸上方加載箱的重力勢(shì)能，蓄能油缸中的油通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)將水位波動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為電能，且不受水位波動(dòng)周期、波動(dòng)幅度大小影響，發(fā)電穩(wěn)定。此外，本發(fā)明不用建筑攔潮壩和水庫(kù)，主要發(fā)電設(shè)備不接觸海水，不用復(fù)雜昂貴的水利發(fā)電設(shè)備，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便，造價(jià)低，對(duì)環(huán)境影響小，且易實(shí)現(xiàn)模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化。適用于存在水位波動(dòng)的近海大陸架處及湖岸使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)為：1.加載箱、2.油箱、3.蓄能油缸、4.上油缸、5.下油缸、6.浮動(dòng)導(dǎo)柱、7.管路平臺(tái)、8.單向閥Ⅰ、9.單向閥Ⅱ、10.單向閥Ⅲ、11.單向閥Ⅳ、12.液壓馬達(dá)、13.發(fā)電機(jī)、14.調(diào)速閥、15.浮體、16.樁柱、17.活塞。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置的具體實(shí)施方式，包括樁柱、浮體、蓄能單元和發(fā)電單元，所述蓄能單元和發(fā)電單元設(shè)置在所述樁柱或浮體上；所述樁柱的下端固定在水底，所述浮體活套在所述樁柱上；所述蓄能單元包括油箱、容積可變的上油缸、下油缸、蓄能油缸及設(shè)置在蓄能油缸上的加載箱，所述蓄能油缸的體積隨充入油量的多少變化；所述油箱、上油缸、下油缸、蓄能油缸分別設(shè)有進(jìn)油口、出油口，所述上油缸及下油缸的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥的油路管道分別與所述油箱的出油口連接，所述上油缸及下油缸的出油口通過(guò)具有單向閥的油路管道分別與所述蓄能油缸的進(jìn)油口連接；所述發(fā)電單元包括液壓馬達(dá)、與液壓馬達(dá)連接的發(fā)電機(jī)，所述液壓馬達(dá)設(shè)有出油口和進(jìn)油口，所述蓄能油缸的出油口與所述液壓馬達(dá)的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，所述液壓馬達(dá)的出油口與所述油箱的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述液壓馬達(dá)的傳動(dòng)軸連接；隨水位升降的浮體與所述樁柱產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變上油缸容積與下油缸容積的比例，油在油路管道中流動(dòng)，推動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

以下為本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施例：

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置的實(shí)施例1，包括兩根豎直設(shè)置的樁柱16、浮體15、蓄能單元和發(fā)電單元。兩根樁柱16的下端通過(guò)剛性連接固定在水底設(shè)置的基座上，兩根樁柱16的上端設(shè)置一管路平臺(tái)7，蓄能單元、發(fā)電單元及其油路管道直接設(shè)置在管路平臺(tái)7上。浮體15活套在兩根樁柱16上，在浮體15上設(shè)置浮動(dòng)框架6，浮動(dòng)框架6包括兩根立柱和一根橫梁，浮動(dòng)框架6兩根立柱的下端豎直固定在浮體15的頂面上，浮動(dòng)框架6橫梁兩端分別固定在兩根立柱的上端，管路平臺(tái)7活套在浮動(dòng)框架6兩根立柱中部，并可隨浮體15上下移動(dòng)。上述蓄能單元包括油箱2、容積可變的上油缸4、容積可變的下油缸5、蓄能油缸3及設(shè)置在蓄能油缸3上的加載箱1，蓄能油缸3的體積隨充入油量的多少變化。上述油箱2、上油缸4、下油缸5、蓄能油缸3分別設(shè)有進(jìn)油口、出油口，上油缸4的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥Ⅰ 8的油路管道與油箱2的出油口連接，下油缸4的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥Ⅱ 9的油路管道與油箱2的出油口連接；上油缸4的出油口通過(guò)具有單向閥Ⅲ 10的油路管道與蓄能油缸3的進(jìn)油口連接，下油缸5的出油口通過(guò)具有單向閥Ⅳ 11的油路管道與蓄能油缸3的進(jìn)油口連接。與油箱2連通的油路管道上的單向閥Ⅰ 8和單向閥Ⅱ 9使油只能從油箱2流向上油缸4或下油缸5，與蓄能油缸3連通的油路管道上的單向閥Ⅲ 10和單向閥Ⅳ 11使油只能從上油缸4或下油缸5流向蓄能油缸3。

上述發(fā)電單元包括液壓馬達(dá)12、與液壓馬達(dá)12連接的發(fā)電機(jī)13，液壓馬達(dá)12設(shè)有出油口和進(jìn)油口，蓄能油缸3的出油口與液壓馬達(dá)12的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，液壓馬達(dá)12的出油口與油箱2的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，發(fā)電機(jī)13的轉(zhuǎn)軸與液壓馬達(dá)12的傳動(dòng)軸連接。上油缸4及下油缸5均為上下伸縮式變?nèi)莞左w，上油缸的上下兩端分別固定在浮動(dòng)框架6的橫梁上和管路平臺(tái)7中間位置的頂部；下油缸5的上下兩端分別固定在管路平臺(tái)7中間位置的底部和浮體15頂面上。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明一種利用水位波動(dòng)轉(zhuǎn)化液壓蓄能的發(fā)電裝置的實(shí)施例2，包括一根豎直設(shè)置的樁柱16、浮體15、蓄能單元和發(fā)電單元。樁柱16的下端通過(guò)鉸接固定在水底設(shè)置的基座上，上述蓄能單元、發(fā)電單元及其油路管道直接設(shè)置在浮體15頂面上。上述蓄能單元包括油箱2、容積可變的上油缸4、容積可變的下油缸5、蓄能油缸3及設(shè)置在蓄能油缸3上的加載箱1，蓄能油缸3的體積隨充入油量的多少變化。上述油箱2、上油缸4、下油缸5、蓄能油缸3分別設(shè)有進(jìn)油口、出油口，上油缸4的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥Ⅰ 8的油路管道與油箱2的出油口連接，下油缸4的進(jìn)油口通過(guò)具有單向閥Ⅱ 9的油路管道與油箱2的出油口連接；上油缸4的出油口通過(guò)具有單向閥Ⅲ 10的油路管道與蓄能油缸3的進(jìn)油口連接，下油缸5的出油口通過(guò)具有單向閥Ⅳ 11的油路管道與蓄能油缸3的進(jìn)油口連接。

與油箱2連通的油路管道上的單向閥Ⅰ 8和單向閥Ⅱ 9使油只能從油箱2流向上油缸4或下油缸5，與蓄能油缸3連通的油路管道上的單向閥Ⅲ 10和單向閥Ⅳ 11使油只能從上油缸4或下油缸5流向蓄能油缸3。

上述發(fā)電單元包括液壓馬達(dá)12、與液壓馬達(dá)12連接的發(fā)電機(jī)13，液壓馬達(dá)12設(shè)有出油口和進(jìn)油口，蓄能油缸3的出油口與液壓馬達(dá)12的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，液壓馬達(dá)12的出油口與油箱2的進(jìn)油口通過(guò)油路管道連接，發(fā)電機(jī)13的轉(zhuǎn)軸與液壓馬達(dá)12的傳動(dòng)軸連接。

上述上油缸4與下油缸5為一體式剛性缸體，在所述一體式剛性缸體內(nèi)有一活塞17將一體式剛性缸體內(nèi)上下分隔開(kāi)成可變?nèi)莘e的上油缸4和下油缸5，樁柱16的上部穿過(guò)上油缸4及下油缸5并從上油缸4頂面伸出，活塞17直接固定在樁柱16中部，活塞17周邊與上油缸4及下油缸5內(nèi)壁緊密接觸，并可相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

上述兩個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選的，為了便于調(diào)節(jié)發(fā)電量，在液壓馬達(dá)12與蓄能油缸3連通的油路管道上設(shè)有調(diào)速閥14，在上油缸4與下油缸5之間設(shè)置開(kāi)關(guān)閥。當(dāng)開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)時(shí)，上油缸4與下油缸5之間連通，此時(shí)不蓄能；當(dāng)開(kāi)關(guān)閥關(guān)閉時(shí)，上油缸4與下油缸5分別獨(dú)立，可以蓄能。

優(yōu)選的，上述浮體15為中空腔體或者用比重小于水的材料制成,上述樁柱16為不銹鋼制成的管狀。

優(yōu)選的，上述加載箱1的內(nèi)容物通常為砂石、水等廉價(jià)且容易獲得的重物。浮體2通常為中空腔體或者其他密度比水小的材料，樁柱1為不銹鋼制成的管狀。

具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)潮汐、波浪的大小靈活配置樁柱16與浮體15的數(shù)量；同一浮體15也可以配置多套蓄能單元、發(fā)電單元及其油路管道。

實(shí)施例1的工作原理：

工作時(shí)，在潮汐和重力作用下，浮體15上下浮動(dòng)，在圖1中浮動(dòng)框架6隨浮體2上下浮動(dòng)，浮動(dòng)框架6帶動(dòng)上油缸4伸縮并改變?nèi)莘e大小，浮體15直接帶動(dòng)下油缸5伸縮并改變?nèi)莘e大小。使上油缸4的容積與下油缸5的容積比例發(fā)生變化。由于受單向閥Ⅲ 10和單向閥Ⅳ 11的限制，容積變小的上油缸4或下油缸5中的油只能流向蓄能油缸3，同時(shí)，容積變大的下油缸5或上油缸4內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，由于受單向閥Ⅰ 8和單向閥Ⅱ 9的限制，只能從油箱2中吸入油。水位波動(dòng)過(guò)程中，上油缸4與下油缸5容積比例大小交替變化，不斷地將油壓入蓄能油缸3中。蓄能油缸3在油進(jìn)入后油位上升且體積增大，使加載箱1的重力勢(shì)能增大，油在加載箱1的重力作用下流向液壓馬達(dá)12，推動(dòng)液壓馬達(dá)12傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)13轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)電。由于液壓馬達(dá)12的出油口與油箱2的進(jìn)油口連通，油又流回到油箱2中，如此循環(huán)便實(shí)現(xiàn)了連續(xù)發(fā)電。

實(shí)施例2的工作原理：

實(shí)施例2的上油缸4與下油缸5的容積比例大小變化方式與實(shí)施例1不同，在圖2中活塞17固定在樁柱1上，上油缸4與下油缸5隨浮體2上下移動(dòng)，而活塞17靜止不動(dòng)，活塞17使上油缸4與下油缸5的容積比例大小發(fā)生改變。而其他方面發(fā)電原理與實(shí)施例1基本相同，故不再贅述。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所作出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。