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1、10申请公布号CN104196669A43申请公布日20141210CN104196669A21申请号201410425819222申请日20140826F03B13/00200601F03B13/26200601F03B11/0020060171申请人刘硕珣地址710126陕西省西安市西沣路兴隆段266号西安电子科技大学南校区海棠10号楼二区32472发明人刘硕珣54发明名称应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置57摘要本发明涉及一种运用于海水中潮流、海流的运行可靠、检修、维护方便的卧轴贯流式水轮发电机组装置。本发明装置结构主要分为两种1由拦污栅、事故检修闸门、卧轴贯流式水轮发电机组构。
2、成。2由拦污栅、可控制沉浮的水舱、卧轴贯流式水轮发电机组构成。卧轴贯流式水轮发电机组包括灯泡式、竖井式、全贯流式。发电机可以用永磁直驱发电机。在潮流方向发生变化时，船型结构物及浮式结构物发电装置的流道进水口面向潮流方向。51INTCL权利要求书2页说明书6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页10申请公布号CN104196669ACN104196669A1/2页21一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为底部封闭的筒形结构物固定于海水中，流道位于水线以下，筒形结构物外壁流道进水口与流道尾水口处设有拦污栅，拦污栅与流道进水口、拦污栅与流道尾水。
3、口间均设置事故检修闸门，卧轴贯流式水轮发电机组位于流道进水管与流道尾水管间。2一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为船型结构物，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于水线以下，船型结构物外侧流道进水口及流道尾水口处设置拦污栅，流道进水口事故检修闸门、流道尾水口事故检修闸门位于船型结构物外壁与拦污栅间，卧轴贯流式水轮发电机组位于流道进水管与流道尾水管间，船型结构物有锚系统。3一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为船型结构物，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于水线以下，船型结构物外侧流道进水口及流道尾水口处设置拦污栅，流道进水口事故检修闸门、流道尾水口事故检修闸门位于船。
4、型结构物外壁与拦污栅间，卧轴贯流式水轮发电机组位于流道进水管与流道尾水管间，船型结构物有泊系统。4一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为刚性板状底托结构物固定于海水中，主发电厂房建筑物的进水流道的外墙壁口及尾水流道的外墙壁口均设置拦污栅；拦污栅内侧的进水流道内墙壁上和拦污栅内侧的尾水管流道的内墙壁上均安置事故检修闸门，卧轴贯流式水轮发电机组位于进水流道事故检修闸门与尾水管流道事故检修闸门的流道之间；卧轴贯流式水轮发电机组流道位于建筑物的水线以下。5一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为浮式结构物由纵横分布于其内的若干个舱格组成，部分舱格为水舱，在浮式结构。
5、物流道进水口及流道尾水口外壁设置拦污棚，当所有水舱注水时，浮式结构物下沉，卧轴贯流式水轮发电机组的流道位于浮式结构物水线以下；当所有水舱排出水后，卧轴贯流水轮发电机组的流道位于水线以上，浮式结构物具有锚系统。6一种应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置，其特征为浮式结构物由纵横分布于其内的若干个舱格组成，部分舱格为水舱，在浮式结构物流道进水口及流道尾水口外壁设置拦污栅，当所有水舱注水时，浮式结构物下沉，卧轴贯流式水轮发电机组的流道位于浮式结构物水线以下；当所有水舱排出水后，卧轴贯流水轮发电机组的流道位于水线以上，浮式结构物具有泊系统。7根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的应用于海流、。
6、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置的特征为永磁直驱发电机。8根据权利要求5或6所述的应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置的特征为浮船坞。9根据权利要求5或6所述的应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置的特征为双体船。10根据权利要求5或6所述的应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置的特征为单体船。11根据权利要求2、3、5或6所述的应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置的特征为与之系泊的位于水线上的桩、墩顶部中心设置可作360度旋转的轴，以轴为圆心的圆形导轨位于其顶部，供滚轮移动，刚性臂梁中点通过轴承与桩、墩顶部中心垂直轴铰链，刚性臂梁有滚轮，滚轮可沿封闭的圆形导轨移动。
7、，刚性臂梁纵轴与海流方向、潮流方向权利要求书CN104196669A2/2页3垂直时刚性臂梁由锁定装置固定，刚性臂梁纵轴与水线平行。权利要求书CN104196669A1/6页4应用于海流、潮流的卧轴贯流式水轮发电机组装置技术领域0001本发明涉及卧轴贯流式水轮发电机组装置，特别涉及应用于海水中潮流、海流中的卧轴贯流式水轮发电机组装置。背景技术0002众所周知，潮流、海流的海水流动方向规律性强，并储存有巨大的能量，卧轴贯流式水轮发电机组在潮汐发电中应用广泛，但其在海水中的海流、潮流中的应用一片空白。将卧轴贯流式水轮发电机组装置利用于海流、潮流发电拥有广阔的前景。由于远离海岸，应用于海流、潮流的卧。
8、轴贯流式水轮发电机组装置在运行、检修、维护方面均存在难题。发明内容0003本发明的目的为提供一种运行可靠、检修、维护方便的卧轴贯流式水轮发电机组应用于海水中的潮流、海流的发电装置。0004上述目的通过如下技术方案实现分别为筒形结构物发电装置、船型结构物发电装置、底托板状结构物发电装置和浮式结构物发电装置。1筒形结构物发电装置由固定于海水中的底部封闭的筒形结构物、卧轴贯流式水轮发电机组、筒形结构物外壁流道进水口与流道尾水口处的拦污栅和拦污栅与流道进水口、拦污栅与流道尾水口间设置的事故检修闸门组成。本发电装置流道位于水线以下，事故检修闸门开启时正常发电。两侧闸门关闭时可以进行检修、维护。2船型结构。
9、物发电装置由船型结构物、卧轴贯流式水轮发电机组、锚系统或泊系统、船型结构物外侧流道进水口及流道尾水口处的拦污栅、流道进水口事故检修闸门和流道尾水口事故检修闸门组成。本发电装置流道位于水线以下，事故检修闸门开启时正常发电。两侧闸门关闭时可以进行检修、维护。3底托板状结构物发电装置由刚性板状底托结构物、卧轴贯流式水轮发电机组主发电主厂房建筑物、卧轴贯流式水轮发电机组、主发电厂房建筑物的进水流道的外墙壁口及尾水流道的外墙壁口处的拦污栅、拦污栅内侧的进水流道内墙壁上和拦污栅内侧尾水管流道的内墙壁上的事故检修闸门构成。本发电装置流道位于水线以下，事故检修闸门开启时正常发电。两侧闸门关闭时可以进行检修、维。
10、护。4浮式结构物发电装置由纵横分布若干个舱格的浮式结构物、卧轴贯流式水轮发电机组、锚系统或泊系统、浮式结构物流道进水口及流道尾水口外壁处的拦污栅构成。舱格中部分为水舱，当所有水舱注水时浮式结构物下沉，卧轴贯流式水轮发电机组的流道位于浮式结构物水线以下，进行发电，当所有水舱排出水后，卧轴贯流式水轮发电机组的流道位于水线以上，可以进行检修、维护。0005本发明所利用的潮流能和海流能在海洋中贮备丰富，具有良好的可开发性。本发明中利用的施工技术已成熟地运用于海洋工程与造船技术中，并不会存在施工技术上的难点。本发明由于具有拦污栅结构用于滤除海中漂浮物，使得运行更加可靠。本发明具有优越的检修、维护性能。本。
11、发明适用于海水中发电领域，构造简明清晰，发电机组装机容量可依要求确定，具有普遍的适用性。说明书CN104196669A2/6页5具体实施方式0006下面详述本发明的具体实施方案。00071筒形结构物发电装置0008为了实现上述发电装置，将卧轴贯流式水轮发电机组的陆上技术，结合桥梁基础技术的沉井基础、管柱基础等技术，使卧轴贯流式水轮发电机组的发电站主厂房建造于沉井基础结构物内，卧轴贯流式水轮发电机组流道穿过沉井壁，流道位于水线下，沉井外壁的流道进水口、流道尾水口安装拦污栅，在沉井外壁的流道进水口、流道尾水口与拦污栅间设置事故检修闸门，流道进水口面向海流、涨潮流或落潮流方向。卧轴贯流式水轮发电机组。
12、位于沉井内的流道进水管与流道尾水管间。事故检修闸门正常开启时，因流道位于水线下，卧轴贯流式水轮发电机组正常运转，闸门外的拦污栅用来过滤海水中的漂浮物，避免其影响发电装置正常运行。当发生事故或进行检修时，事故检修闸门关闭，使两个闸门间的流道封闭，按行业常规检修操作，处理事故。操作完毕，事故检修闸门开启进行发电运行。0009在海底的岩石等沉井基础无法实施处，可采用管柱基础结构装置，并在其内安装卧轴贯流式水轮发电机组，具体操作同沉井基础结构装置。0010在具有顶盖的封闭底混凝土的筒结构内，与筒轴垂直方向在其内部安装卧轴贯流式水轮发电机组，流道管穿过筒壁，且位于水线下。筒外壁的流道进水口与流道尾水口安。
13、装拦污栅，在筒外壁的流道进水口、流道尾水口与拦污栅间设置事故检修闸门，流道进水口面向海流、涨潮流或落潮流方向。卧轴贯流式水轮发电机组位于筒内的流道进水管与流道尾水管间。当发生事故或检修时，事故检修闸门关闭，使两个闸门间的流道封闭，按行业常规检修操作，处理事故。操作完毕，事故检修闸门开启进行发电运行。0011另外，筒形结构物发电装置通过与之相连的桩固定在海水中。缆索将筒固定于桩体，或将混凝土固定于桩与筒形结构物间。0012上述三种发电装置实现发明任务具有如下共同特点固定于海水中的具有封闭底，内部安装卧轴贯流式水轮发电机组的筒形结构物，筒形结构物内的卧轴贯流式水轮发电机组流道穿过筒壁，筒外壁的流道。
14、进水口，尾水口位于水线下，筒外壁的流道进水口、流道尾水口均安装拦污栅，在筒外壁的流道进水口、流道尾水口与拦污栅间设置事故检修闸门，流道进水口面向海流、涨潮流或落潮流方向。所以这些特征为本发明保护的技术发案之一。00132船型结构物发电装置0014为了实现上述发电装置，根据安装卧轴贯流式水轮发电机组及辅助设施的质量、安装位置，设计选择相应的船型，通过船舶工程相应计算方法，明确卧轴贯流式水轮发电机组流道中轴线与水线平行的工程要求，安排相应船舶结构，符合行业标准要求指标，委托经验丰富的船舶生产公司按要求指标制造。结构指标为船型结构物壳外壁卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口与尾水口安装事故检修闸门，在事。
15、故检修闸门的外侧设置拦污栅，流道中轴线与水线平行，船型结构物壳外的流道进水口与流道尾水口位于水线以下；卧轴贯流式水轮发电机组位于船型结构物壳内的流道进水管与流道尾水管之间。在船型结构物上安装锚设备或泊设备。流道进水口面向海流或潮流方向，抛锚或系泊单桩、多桩稳定船型结构物，实现发电运行。事故检修闸门正常开启时，因流道位于水线下，卧轴贯流式水轮发电说明书CN104196669A3/6页6机组正常运转，闸门外的拦污栅用来过滤海水中的漂浮物，避免影响发电装置正常运转。当发生事故或进行检修时，事故检修闸门关闭，使两个闸门间的流道封闭，按行业常规检修操作，处理事故。操作完毕，事故检修闸门开启进行发电运行。。
16、0015下面详述锚系统、泊系统、单桩定位系统、多桩定位系统和墩定位系统在本发电装置中的具体实现。0016锚系统卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与船型结构物的长轴方向一致时，锚设备布置于船型结构物舷的两侧，对称安排，卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与船型结构物的长轴方向垂直时，锚设备布置于船型结构物的首、尾，对称安排。0017泊系统卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与船型结构物的长轴方向一致时，泊设备布置于船型结构物舷的两侧，对称安排，卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与船型结构物的长轴方向垂直时，泊设备布置于船型结构物的首、尾，对称安排。0018单桩定位系统水线上的桩顶部中心设置可作360度旋转的。
17、轴，以轴为中心具有封闭的圆形导轨，供刚性臂梁的滚轮移动，刚性臂梁中点通过轴承与桩顶部中心垂直轴铰链，刚性臂梁有滚轮，滚轮可沿封闭的圆形导轨移动。刚性臂梁纵轴与海流方向、潮流方向垂直时刚性臂梁由锁定装置固定，刚性臂梁纵轴与水线平行。船型结构物发电装置的两对称泊设备系泊于刚性臂梁。在刚性臂梁的以转轴对称的两侧可以同时系泊船型结构物发电装置。使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流、海流的方向。当潮流方向改变前的高潮期和低潮期时，由拖船提供动力，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流方向。固定锁定装置，使刚性臂梁保持稳定。0019多桩定位系统线性排列的若干个固定于海底的桩用于系。
18、泊船型结构物发电装置，若干个桩排列形成的直线与潮流、海流方向垂直，通过船型结构物泊设备系泊海中的桩。舷的两侧或船型结构物的首、尾的泊设备两个对称系泊于桩，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流、海流的方向。两个以上的桩可以系泊两个以上船型结构物发电装置。当潮流方向改变前的高潮期、低潮期时，由拖船提供动力，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流方向。0020墩定位系统本系统结构与桩定位系统相同，具体参考单桩定位系统和多桩定位系统。00213底托板状结构物发电装置0022为了实现上述发电装置，底托板状结构物发电装置由刚性板状底托结构物、卧轴贯流式水轮发电机组主发电厂房建筑物。
19、及卧轴贯流式水轮发电机组构成。刚性板状底托结构物固定于海水中，主发电厂房建筑物位于刚性板状底托结构物上，主发电厂房建筑物的进水流道的外墙壁口及尾水流道的外墙壁口均设置拦污栅；拦污栅内侧的进水管流道内墙壁上和拦污栅内侧尾水管流道的内墙壁上均安置事故检修闸门，卧轴贯流式水轮发电机组位于进水流道事故检修闸门与尾水流道事故检修闸门的流道之间；卧轴贯流式水轮发电机组流道位于建筑物的水线以下。事故检修闸门正常开启时，因流道位于水线下，卧轴贯流式水轮发电机组正常运转，闸门外的拦污栅用来过滤海水中的漂浮物，避免影响发电装置正常运转。发生事故或进行检修时，事故检修闸门关闭，使两个闸门间的流道封闭，按行业常规检修。
20、操作，处理事故。操作完毕，事故检修闸门开启进行发电运行。底托板状结构物在岸边生产制造，采用海上浮运法托至施工地点进行安装。底托板状结构物发电装置通过沉井说明书CN104196669A4/6页7基础结构或海底的桩固定于海水中。00234浮式结构物发电装置0024为了实现上述发电装置，本装置具有水舱控制浮沉的浮式结构物内安装卧轴贯流式水轮发电机组，流道进水口、流道尾水口均设置拦污栅，纵横分布于浮式结构物内的舱格，其中部分舱格为水舱。当所有水舱注水时，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于水线下，流道进水口面向海流方向或潮流方向，抛锚或系泊单桩、多桩稳定浮式结构物，实现发电运行。当发生事故或检修时，浮式结构。
21、物所有水舱排出水时上浮，流道进水口、流道尾水口位于水线上，按行业常规事故处理及检修方式操作。操作完毕，所有水舱注水，浮式结构物下沉，流道进水口、流道尾水口位于水线下，进行发电运行。具有纵横舱格结构可沉浮的单体船、浮船坞、双体船为具体技术方案。0025浮船坞技术方案为安装卧轴贯流式水轮发电机组于坞底上的两侧坞墙之间，锚设备或泊设备安装于浮船坞的两侧坞墙对称位置，流道进水口、流道尾水口均设置拦污栅，纵横分布的舱格位于浮船坞体内，其中部分舱格为水舱。当所有水舱注水时，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于水线下，流道进水口面向海流方向或潮流方向，抛锚或系泊单桩、多桩稳定浮船坞，实现发电运行。当发生事故或检修。
22、时，浮船坞所有水舱排出水时，流道进水口、流道尾水口位于水线上，按行业常规检修操作，处理事故。操作完毕，所有水舱注水，浮船坞下沉，流道进水口、流道尾水口位于水线下，进行发电运行。0026双体船技术方案为安装卧轴贯流式水轮发电机组于两个船单体之间，锚设备或泊设备安装于船舷的两侧对称位置，流道进水口、流道尾水口均设置拦污栅，纵横分布的舱格位于双体船内，其中部分舱格为水舱。当所有水舱注水时下沉，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于水线下，流道进水口面向海流方向或潮流方向，抛锚或系泊单桩、多桩稳定双体船。实现发电运行。当发生事故或检修时，双体船所有水舱排出水时上浮，流道进水口、流道尾水口位于水线上，按行业常规。
23、事故处理及检修方式操作。操作完毕，所有水舱注水，双体船下沉，流道进水口、流道尾水口位于水线下，进行发电运行。0027单体船技术方案为将卧轴贯流式水轮发电机组安装于单体船内，卧轴贯流式水轮发电机组的纵轴与单体船长轴平行或与单体船长轴垂直，当卧轴贯流式水轮发电机组的纵轴与单体船长轴平行时，锚设备或泊设备安装于单体船的舷两侧对称位置；当卧轴贯流式水轮发电机组的纵轴与单体船长轴垂直时，锚设备或泊设备安装于单体船的首与尾对称位置，抛锚或系泊单桩、多桩稳定单体船。流道进水口、流道尾水口均设置拦污栅，纵横分布的舱格位于单体船内，其中部分舱格为水舱。当所有水舱注水时，单体船下沉，卧轴贯流式水轮发电机组流道位于。
24、水线下，流道进水口面向海流方向或潮流方向，抛锚或系泊单桩，多桩稳定单体船，实现发电运行。当发生事故或检修时，单体船所有水舱排出水时，单体船上浮，流道进水口，尾水口位于水线上，按行业常规事故处理及检修方式操作。操作完毕，所有水舱注水，单体船下沉，流道进水口，尾水口位于水线下，进行发电运行。0028因为可以如同陆上固定卧轴贯流式水轮发电机组发电站一样发电运行；同样将卧轴贯流式水轮发电机组安装于浮式结构物上，流道位于水线下，用锚、泊、单桩、多桩、墩定位系统固定浮式结构物方向，使流道进水口面向海水中的潮流、海流的方向，实现发电，检修时，通过关闭事故检修闸门或排出浮式结构物水舱内水，使浮式结构物上浮，流。
25、道位于水线上有利于检修，处理事故。说明书CN104196669A5/6页80029下面详述锚系统、泊系统、单桩定位系统、多桩定位系统和墩定位系统在本发电装置中的具体实现。0030锚系统1卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与单体船长轴方向一致时，锚设备布置于单体船的舷的两侧，对称安排，卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与单体船的长轴方向垂直时，锚设备布置于单体船的首、尾，对称安排；2双体船的锚设备安装于船舷的两侧对称位置；3浮船坞的锚设备安装于浮船坞的两侧坞墙对称位置。0031泊系统1卧轴贯流式水轮发电机组的流道轴线与单体船长轴方向一致时，泊设备布置于单体船的舷的两侧，对称安排，卧轴贯流式水轮发电机。
26、组的流道轴线与单体船长轴方向垂直时，泊设备布置于单体船的首、尾，对称安排；2双体船的泊设备安装于船舷的两侧对称位置；3浮船坞的泊设备安装于浮船坞的两侧坞墙对称位置。0032单桩定位系统水线上的桩顶部中心设置可作360度旋转的轴，以轴为中心具有封闭的圆形导轨，供刚性臂梁的滚轮移动，刚性臂梁中点通过轴承与桩顶部中心垂直轴铰链，刚性臂梁有滚轮，滚轮可沿封闭的圆形导轨移动。刚性臂梁纵轴与海流方向、潮流方向垂直时刚性臂梁由锁定装置固定，刚性臂梁纵轴与水线平行。浮式结构物发电装置两对称泊设备系泊于刚性臂梁。在刚性臂梁的以转轴对称的两侧可以同时系泊浮式结构物发电装置。使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海。
27、水中的潮流、海流的方向。当潮流方向改变前的高潮期和低潮期时，由拖船提供动力，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流方向。固定锁定装置，使刚性臂梁保持稳定。0033多桩定位系统线性排列的若干个固定于海底的桩用于系泊浮式结构物发电装置，若干个桩排列形成的直线与潮流、海流方向垂直，通过浮式结构物泊设备系泊海中桩，单体船的首、尾或舷两侧、浮船坞的坞墙的两侧、双体船的舷两侧的泊设备两个对称系泊于桩，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水口面向海水中的潮流、海流的方向。两个以上的桩可以系泊两个以上浮式结构物发电装置。当潮流方向改变前的高潮期、低潮期时，由拖船提供动力，使卧轴贯流式水轮发电机组流道进水。
28、口面向海水中的潮流方向。0034墩定位系统本系统结构与应用与桩定位系统相同，参考单桩定位系统与多桩定位系统。0035本发明潮流、海流发电装置根据其结构特征，发电装置海域的水文资料，海底地貌结构特点如岩石、泥沙等海底情况，海流速度，潮流速度，选择电力设计公司提供的依据海域的水文资料等计算分析论证的卧轴贯流式水轮发电机组型号。明确卧轴贯流式水轮发电机组及辅助设备的质量，结合锚泊设备等按发电装置特征要求指标，满足行业海洋工程要求，合理安排卧轴贯流式水轮发电机组及辅助设备等在水工建筑物或结构物中设置。进一步选择经验丰富的水工建筑物公司或船舶生产公司，以及电力设备安装施工企业实施，也可以实施联合招标。本。
29、发明的装置，由成熟的产品性能组合而来，经过长期实践证明可靠。因此，将装置特点指标委托相关有质资公司实施即可0036目前，永磁直驱风力发电技术应用实践表明，永磁直驱风力发电机组可以在额定转速的30120范围内工作并网发电，提高了风能高效利用范围。故障率低，维护省时简单。永磁直驱风力发电机组的设计与技术，贾大江编著中国电力出版社2012年10月第一版，P1由于海流速度、潮流速度与风速变化类似，相对不稳定，因此永磁直驱风力发电技术应用海流、潮流发电同样可以提高海水动能利用范围。所以本发明的发电机应用永磁直说明书CN104196669A6/6页9驱风力发电机，效果好，可以利用在发电机中。0037本发明的卧轴贯流式水轮发电机组包括灯泡式、竖井式、全贯流式。灯泡式、竖井式、全贯流式水轮发电机组由专业水电设计安装公司实施。0038锚系统、泊系统、单桩定位系统、多桩定位系统、墩定位系统委托造船厂或海洋工程企业加工制作。说明书CN104196669A。