專利名稱：海水靜壓與海流聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是同時利用海水靜壓和海流兩種海洋能源的新型水力發(fā)電系統(tǒng)，屬新能源利用和水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
目前，海洋能做為新的能源，成為人們開發(fā)研究的重點(diǎn)之一。潮汐、波浪和海流能的開發(fā)利用已見成效，而蘊(yùn)藏量巨大的海水靜壓勢能沒有得到開發(fā)利用。海洋中，海水靜壓處于平衡狀態(tài)，陸地上利用水位落差的水力發(fā)電方式難以利用，影響了海水靜壓勢能的開發(fā)利用。
本發(fā)明推出一種同時利用海水靜壓勢能與海流動能的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其目的是通過利用海流能量為動力的集流擴(kuò)散式排水裝置將水輪機(jī)尾水排出后形成水位落差，以實(shí)現(xiàn)把海水靜壓勢能轉(zhuǎn)換成水流動能而發(fā)電。
本發(fā)明把海水靜壓勢能和海流動能的開發(fā)利用結(jié)合一起，根據(jù)兩種能源形式的各自特點(diǎn)，并互為利用條件，從而提取和轉(zhuǎn)換出更多的能量。
本發(fā)明所述的海水靜壓和海流聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)外型成船體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有兩部分上部為發(fā)電部分，下部為排水部分，見附圖
。
發(fā)電部分包括進(jìn)水管(2)、水輪機(jī)(4)、發(fā)電機(jī)(7)和尾水管(5)。進(jìn)水管(2)的進(jìn)水口位于海平面1米以下。排水部分為集流擴(kuò)散式排水裝置，包括尾水箱A(10)、尾水箱B(8)、排水管(14)和集流擴(kuò)散器。集流擴(kuò)散器位于船體的底部，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為文丘里噴管形式，由集流器(11)、喉管(13)和擴(kuò)散器(17)構(gòu)成。集流器和擴(kuò)散器外端管徑大，內(nèi)端管徑小并與喉管相接，以便在喉管中央形成噴射流速最大的斷面。尾水箱A(10)和尾水箱B(8)分別設(shè)置通氣閥A(3)和通氣閥B(9)。兩個尾水箱上部與尾水管(5)相通，尾水管(5)分別通過供水閥A(6)和供水閥B(16)控制與尾水箱A(10)和尾水箱B(8)連通。排水管(14)與兩個尾水箱底部相通，并分別通過排水閥a(12)和排水閥b(15)控制與尾水箱A(10)和尾水箱B(8)連通。排水管(14)的出口安裝在集流擴(kuò)散器喉管(13)的中央，而且與集流器(11)、喉管(13)和擴(kuò)散器(17)是同軸聯(lián)結(jié)。所有的閥門，即供水閥A、B和排水閥a、b以及通氣閥A、通氣閥B等，根據(jù)兩個尾水箱供排水的要求均采用自動控制方式。尾水箱A(10)和尾水箱B(8)交替處于供水和排水工作狀態(tài)。當(dāng)尾水箱A(10)處于供水狀態(tài)時，供水閥A(6)和通氣閥A(3)打開，排水閥a(12)關(guān)閉，同時，供水閥B(16)和通氣閥B(9)關(guān)閉，排水閥b(15)打開，尾水箱B(8)與排水管(14)相通并處于排水狀態(tài)。當(dāng)尾水箱A(10)完成供水進(jìn)入排水狀態(tài)時，供水閥門A(6)和通氣閥A(3)關(guān)閉，排水閥a(12)打開，同時，供水閥B(16)和通氣閥B(9)打開，排水閥b(15)關(guān)閉，尾水箱B(8)與尾水管(5)相通并處于供水狀態(tài)。通氣閥A和通氣閥B與尾水箱體接觸時保持氣密附圖為海水靜壓與海流聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
圖中，1-船體，2-進(jìn)水管，3-通氣閥A，4-水輪機(jī)，5-尾水管，6-供水閥A，7-發(fā)電機(jī)，8-尾水箱B，9-通氣閥B，10-尾水箱A，11-集流器，12-排水閥a，13-喉管，14-排水管，15-排水閥b，16-供水閥B，17-擴(kuò)散器，18-船錨。
本發(fā)明所述的海水靜壓與海流聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)用船錨錨定在海中，集流器(11)和進(jìn)水管(2)的進(jìn)水口迎面對著海流方向。
當(dāng)海流進(jìn)入集流器(11)內(nèi)，流速逐漸增大，流經(jīng)喉管(13)時，流速增加到最大值。然后流入擴(kuò)散器(17)內(nèi)，逐漸減速擴(kuò)壓排出去。
在喉管(13)內(nèi)，由于流速的增大，使安裝在喉管(13)中央的排水管(14)出口斷面上出現(xiàn)負(fù)壓。如果排水管(14)與兩個尾水箱中的一個相通，例如與尾水箱B(8)相通，則通氣閥B(9)和供水閥B(16)關(guān)閉，排水閥b(15)打開，在喉管(13)內(nèi)負(fù)壓的作用下，尾水箱B(8)中的水就通過排水管(14)被抽吸到喉管(13)中，然后在高速海流的挾帶下，經(jīng)擴(kuò)散器(17)排出。
當(dāng)尾水箱B(8)內(nèi)的水排完時，關(guān)閉排水閥b(15)，打開供水閥B(16)和通氣閥B(9)，開始進(jìn)水。同時，關(guān)閉尾水箱A(10)的通氣閥A(3)和供水閥A(6)，打開排水閥a(12)，尾水箱A開始排水。這樣，通過供水閥和排水閥以及通氣閥的自動控制，兩個尾水箱交替供水和排水。
在高速射流狀態(tài)下，由于集流擴(kuò)散器喉管中央所形成負(fù)壓的抽吸作用，使尾水箱排水量等于或略大于供水量。因此，這兩個尾水箱的交替供水和排水，在海平面至進(jìn)水管(2)進(jìn)口的深度之間產(chǎn)生了一定的水位落差，使從海平面至進(jìn)水管(2)進(jìn)口深度的海水靜壓轉(zhuǎn)換成水流動能。一定流速的水流通過進(jìn)水管(2)驅(qū)動水輪機(jī)(4)轉(zhuǎn)動，由發(fā)電機(jī)(7)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。水輪機(jī)(4)的尾水通過尾水管(5)，由供水閥A、B和排水閥a、b及通氣閥A、B的自動控制，連續(xù)地向兩個尾水箱A、B泄水。而兩個尾水箱又如上所述交替地供水和排水。這樣，就實(shí)現(xiàn)了利用海水靜壓和海流的聯(lián)合發(fā)電。
本發(fā)明所述的海水靜壓和海流聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)集中一船體內(nèi)，錨定海中，使用方便。水輪發(fā)電機(jī)組安裝在船上，而水下的集流擴(kuò)散式排水裝置無任何機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，操作、維修和管理方便，具有推廣應(yīng)用價值，為開發(fā)利用藏量巨大的海水靜壓勢能開辟了新的前景。
權(quán)利要求
1.一種水流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于由水輪發(fā)電機(jī)組和集流擴(kuò)散式排水裝置組成，水輪機(jī)的尾水通過集流擴(kuò)散式排水裝置排出。
2.一種水流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于水輪機(jī)進(jìn)水管管口位于海平面1米以下。
3.如權(quán)利要求1所述的水流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于水輪機(jī)的尾水管通過供水閥與兩個尾水箱連通。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的水流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于尾水箱通過供水閥和排水閥以及通氣閥的自動控制交替進(jìn)出水。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的水流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于尾水箱的排水管與集流擴(kuò)散器相連通，排水管出口安裝在集流擴(kuò)散器喉管中央流速最大的斷面上，并與集流器、喉管和擴(kuò)散器同軸聯(lián)結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明是同時利用海水靜壓勢能和海流動能的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。整個系統(tǒng)呈船體結(jié)構(gòu)，錨定海中使用。該系統(tǒng)通過利用海流能量為動力的集流擴(kuò)散式排水裝置將位于水下一定深度的水輪機(jī)尾水排出后形成水位落差，以實(shí)現(xiàn)把海水靜壓勢能轉(zhuǎn)換成水流動能而發(fā)電。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，操作、管理方便，具有推廣應(yīng)用價值，為開發(fā)利用蘊(yùn)藏量巨大的海水靜壓勢能開辟了新的前景。
文檔編號F03G7/04GK1088661SQ9211446
公開日1994年6月29日 申請日期1992年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月19日
發(fā)明者王金龍 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所