一种潮汐能转化发电设备及其工作方法与流程

1.本发明属于潮汐发电设备技术领域，具体涉及一种潮汐能转化发电设备及其工作方法。


背景技术：

2.在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐，海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能，潮汐发电通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。
3.目前，专利号为cn201911139810.4的发明专利公开了一种用于沿海地区的潮汐能发电装置，包括潮汐堰坝主体，所述潮汐堰坝主体上开凿有多个发电室，且发电室贯穿潮汐堰坝主体，发电室的顶板上固定连接有发电装置，发电装置包括发电机主体，发电机主体内连接有传动轴，且传动轴为发电装置的动力输入端，传动轴远离发电机主体的一段固定连接有传动罩，传动罩的侧壁上固定连接的有多个扇叶，扇叶包括扇叶主体，扇叶主体内开凿有外活动槽和内活动腔，且外活动槽与外界相连通，外活动槽内滑动连接有延长板，延长板靠近外活动槽底板的一端固定连接有多个连接柱，且连接柱远离延长板的一段贯穿扇叶主体并延伸至连接柱内，连接柱远离延长板的一端固定连接有，连接柱的外侧套接有压缩弹簧，且压缩弹簧的两端分别与和内活动腔内壁固定连接，延长板远离连接柱的一端固定连接有推板，扇叶的侧壁上开凿有导流槽，实现通过改变扇叶的受力面积来减小扇叶在进程和回程过程中的受到水流冲击所造成的的阻力，大幅增加潮汐发电装置的工作效率，其为潮汐堰坝主体建设配套的防波堤，大幅降低海水对潮汐堰坝主体的冲击侵蚀，增加潮汐堰坝主体的使用寿命，但该发电装置没有导向机构，闸门在升降时位置易偏移，影响闸门的密封效果，且不具备海水淡化的功能，海湾处的海水盐度较高，长期运行会对发电设备造成侵蚀。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有问题，本发明的目的在于提供一种潮汐能转化发电设备及其工作方法，能够在闸门升降时防止偏移，保证闸门的密封效果；同时对进出的海水进行淡化，提高发电设备的使用寿命。
5.本发明通过以下技术方案来实现：
6.本发明公开的一种潮汐能转化发电设备，包括下坝体、上坝体、支撑架和升降控制组件；上坝体固定在下坝体上端，支撑架分别固定在上坝体的两侧，升降控制组件安装在支撑架内；
7.下坝体上开设有贯通的进出水通孔，下坝体两侧上端均开设有与进出水通孔相贯通的闸门口，闸门口内设置有与升降控制组件相连的升降闸门；进出水通孔内设置有检修井，检修井内安装有发电机，发电机的输出轴穿过检修井向外延伸，发电机的输出轴外侧安
装有水轮机；进出水通孔两端均开设有限位槽，限位槽内安装有过滤膜；下坝体两端均开设有前后对称分布用于固定过滤膜的锁止组件，上坝体上开设有与检修井相贯通的检修口；支撑架顶部下端固定连接有若干导向杆，升降闸门上端开设有与导向杆相匹配的导向孔。
8.优选地，上坝体的两侧固定有对称分布的外攀爬梯，检修口内壁安装有内攀爬梯。
9.优选地，若干导向杆在升降闸门的长度方向上等距分布。
10.进一步优选地，导向杆的数量≥3。
11.优选地，升降控制组件包括滚珠丝杠、安装在滚珠丝杠外侧的丝杠副和固定在支撑架上端用于驱动所述滚珠丝杠的伺服电机。
12.优选地，锁止组件包括u型卡块、插接述u型卡块内的挡块和固定在挡块外侧的挡板。
13.进一步优选地，u型卡块的上下两侧均开设有前后贯通的限位通孔，限位通孔内插接有限位杆，限位杆靠外一侧端头处固定连接有挡板，挡板和u型卡块之间固定连接有弹簧。
14.优选地，下坝体和上坝体设置在海湾或有潮汐的河口，且潮汐的幅度不小于3米。
15.优选地，过滤膜为海水淡化膜。
16.本发明公开的上述潮汐能转化发电设备的工作方法，包括
17.当海水位上涨到与水库低水位齐平时，升降控制组件启动，带动升降闸门升高，升降闸门内的导向孔沿导向杆方向向上移动，开启进出水通孔，海水流入水库内，水库水位逐渐升高，直至水库水位与高海水位平齐；再次启动升降控制组件，带动升降闸门下降，关闭进出水通孔，水库中的水位高度不变，过滤膜对进出的海水进行淡化处理；
18.当海水退潮，海水的水位与水库水位差不断增加，到达水轮机发电的最小水头时，升降闸门开启，水轮机旋转带动发电机旋转产生电能，水库内的水不断流向大海，海水的水位与水库水位差不断减小，直到等于水轮机最小发电水头时，停止发电，升降闸门关闭，水库再次和大海隔断，水库保持低水位不变，等待下一次潮汐。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明公开的一种潮汐能转化发电设备，通过导向杆和导向孔的设计，能够对闸门起到良好的导向的作用，在升降时可以防止闸门的位置易偏移，从而保证闸门的密封效果，且保证了闸门的使用寿命。通过设置过滤膜，对进出的海水进行淡化，从而降低海湾处的海水盐度，提高海湾处海水的利用率，提高发电设备的使用寿命。
21.进一步地，上坝体的两侧固定有对称分布的外攀爬梯，检修口内壁安装有内攀爬梯，便于日常的检修维护。
22.进一步地，若干导向杆在升降闸门的长度方向上等距分布，使升降闸门受力均匀、运行平稳。
23.进一步地，升降控制组件采用滚珠丝杠机构，运行平稳、控制精度高。
24.本发明公开的上述潮汐能转化发电设备的工作方法，自动化程度高，运行平稳。
附图说明
25.图1为本发明的立体结构示意图；
26.图2为本发明的正面结构示意图；
27.图3为本发明的侧面结构示意图；
28.图4为本发明的俯视结构示意图；
29.图5为本发明的锁止组件的组装示意图；
30.图6为本发明的工作流程图。
31.图中：1、下坝体；2、上坝体；3、支撑架；4、升降控制组件；41、滚珠丝杠；42、丝杠副；43、伺服电机；5、进出水通孔；6、闸门口；7、升降闸门；8、检修井；9、发电机；10、水轮机；11、限位槽；12、过滤膜；13、锁止组件；131、u型卡块；132、挡块；133、挡板；134、限位通孔；135、限位杆；136、弹簧；14、检修口；15、外攀爬梯；16、内攀爬梯；17、导向杆；18、导向孔。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
33.如图1～图4，本发明的一种潮汐能转化发电设备，包括下坝体1、固定在下坝体1上端的上坝体2、固定在下坝体1上端左右对称分布且与上坝体2相连的支撑架3、安装在支撑架3内的升降控制组件4；下坝体1上开设有左右贯通的进出水通孔5，下坝体1左右两侧上端均开设有与进出水通孔5相贯通的闸门口6，闸门口6内设置有与升降控制组件4相连的升降闸门7，进出水通孔5内设置有检修井8，检修井8内安装有发电机9，发电机9的输出轴穿过检修井8向外延伸，发电机9的输出轴外侧安装有水轮机10，进出水通孔5左右两端均开设有限位槽11，限位槽11内安装有过滤膜12，下坝体1左右两端均开设有前后对称分布用于固定过滤膜12的锁止组件13，上坝体2左端开设有与检修井8相贯通的检修口14，上坝体2左端固定连接有前后对称分布的外攀爬梯15，检修口14内壁安装有内攀爬梯16，支撑架3顶部下端固定连接有等距分布的导向杆17，升降闸门7上端开设有与导向杆17相匹配的导向孔18。
34.其中，升降控制组件4包括滚珠丝杠41、安装在滚珠丝杠41外侧的丝杠副42、固定在支撑架3上端用于驱动滚珠丝杠41的伺服电机43。
35.同时，如图5，锁止组件13包括u型卡块131、插接在u型卡块131内的挡块132、固定在挡块132外侧的挡板133，u型卡块131上下两侧均开设有前后贯通的限位通孔134，限位通孔134内插接有限位杆135，限位杆135靠外一侧端头处固定连接有挡板133，挡板133和u型卡块131之间固定连接有弹簧136。
36.另外，下坝体1和上坝体2设置在海湾或有潮汐的河口，且潮汐的幅度不小于3米，过滤膜12为海水淡化膜，导向杆17的数量不少于3个。
37.如图6，一种潮汐能转化用发电设备的安装及工作方法，其步骤如下：
38.步骤一：下坝体1和上坝体2建在海湾或有潮汐的河口，将海湾或河口与海洋隔开形成水库；
39.步骤二：在进出水通孔5内修建检修井8，从外攀爬梯15经检修口14和内攀爬梯16进入检修井8内，并在检修井8内安装发电机9，发电机9的输出轴穿过检修井8与水轮机10连接，向外拉锁止组件13，然后将过滤膜12放入限位槽11内，同时松开锁止组件13将过滤膜12固定；
40.步骤三：海水位上涨到与水库低水位齐平时，升降控制组件4启动带动升降闸门7升高，升降闸门7内的导向孔18沿导向杆17方向向上移动，从而开启进出水通孔5，海水流入
水库内，水库水位逐渐升高，直至水库水位与高海水位平齐时，再次启动升降控制组件4，带动升降闸门7下降，关闭进出水通孔5，水库中的水位高度不变，过滤膜12对进出的海水进行淡化处理；
41.步骤四：在月球位置变化导致引力变化的情况下，海水退潮，海水的水位与水库水位差不断增加，到达水轮机10发电的最小水头时，升降闸门7开启，水轮机10旋转带动发电机9旋转产生电能，水库内的水不断流向大海，海水的水位与水库水位差不断减小，直到等于最小发电水头时，停止发电，升降闸门7关闭，水库再次和大海隔断，水库保持低水位不变，等待下一次的潮汐时，海水位再次长高，海水进入水库，进行下一次的发电作业。
42.其中，水轮机10发电的最小水头位置为水轮机10叶片的最低点。
43.以上所述仅为本发明实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内可轻易想到的变化或者替换，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或直接、间接运用在其他相关技术领域的情况，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种潮汐能转化发电设备，其特征在于，包括下坝体(1)、上坝体(2)、支撑架(3)和升降控制组件(4)；上坝体(2)固定在下坝体(1)上端，支撑架(3)分别固定在上坝体(2)的两侧，升降控制组件(4)安装在支撑架(3)内；下坝体(1)上开设有贯通的进出水通孔(5)，下坝体(1)两侧上端均开设有与进出水通孔(5)相贯通的闸门口(6)，闸门口(6)内设置有与升降控制组件(4)相连的升降闸门(7)；进出水通孔(5)内设置有检修井(8)，检修井(8)内安装有发电机(9)，发电机(9)的输出轴穿过检修井(8)向外延伸，发电机(9)的输出轴外侧安装有水轮机(10)；进出水通孔(5)两端均开设有限位槽(11)，限位槽(11)内安装有过滤膜(12)；下坝体(1)两端均开设有前后对称分布用于固定过滤膜(12)的锁止组件(13)，上坝体(2)上开设有与检修井(8)相贯通的检修口(14)；支撑架(3)顶部下端固定连接有若干导向杆(17)，升降闸门(7)上端开设有与导向杆(17)相匹配的导向孔(18)。2.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，上坝体(2)的两侧固定有对称分布的外攀爬梯(15)，检修口(14)内壁安装有内攀爬梯(16)。3.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，若干导向杆(17)在升降闸门(7)的长度方向上等距分布。4.根据权利要求3所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，导向杆(17)的数量≥3。5.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，升降控制组件(4)包括滚珠丝杠(41)、安装在滚珠丝杠(41)外侧的丝杠副(42)和固定在支撑架(3)上端用于驱动所述滚珠丝杠(41)的伺服电机(43)。6.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，锁止组件(13)包括u型卡块(131)、插接述u型卡块(131)内的挡块(132)和固定在挡块(132)外侧的挡板(133)。7.根据权利要求6所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，u型卡块(131)的上下两侧均开设有前后贯通的限位通孔(134)，限位通孔(134)内插接有限位杆(135)，限位杆(135)靠外一侧端头处固定连接有挡板(133)，挡板(133)和u型卡块(131)之间固定连接有弹簧(136)。8.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，下坝体(1)和上坝体(2)设置在海湾或有潮汐的河口，且潮汐的幅度不小于3米。9.根据权利要求1所述的潮汐能转化发电设备，其特征在于，过滤膜(12)为海水淡化膜。10.权利要求1～9所述的潮汐能转化发电设备的工作方法，其特征在于，包括：当海水位上涨到与水库低水位齐平时，升降控制组件(4)启动，带动升降闸门(7)升高，升降闸门(7)内的导向孔(18)沿导向杆(17)方向向上移动，开启进出水通孔(5)，海水流入水库内，水库水位逐渐升高，直至水库水位与高海水位平齐；再次启动升降控制组件(4)，带动升降闸门(7)下降，关闭进出水通孔(5)，水库中的水位高度不变，过滤膜(12)对进出的海水进行淡化处理；当海水退潮，海水的水位与水库水位差不断增加，到达水轮机(10)发电的最小水头时，升降闸门(7)开启，水轮机(10)旋转带动发电机(9)旋转产生电能，水库内的水不断流向大海，海水的水位与水库水位差不断减小，直到等于水轮机(10)最小发电水头时，停止发电，升降闸门(7)关闭，水库再次和大海隔断，水库保持低水位不变，等待下一次潮汐。

技术总结
本发明公开的一种潮汐能转化发电设备及其工作方法，属于潮汐发电设备技术领域。下坝体上开设有贯通的进出水通孔并开设有与进出水通孔相贯通的闸门口，闸门口内设置有与升降控制组件相连的升降闸门；进出水通孔内设置有检修井，检修井内安装有发电机，发电机的输出轴外侧安装有水轮机；进出水通孔两端均开设有限位槽，限位槽内安装有过滤膜；下坝体两端均开设有前后对称分布用于固定过滤膜的锁止组件，上坝体上开设有与检修井相贯通的检修口；支撑架顶部下端固定连接有若干导向杆，升降闸门上端开设有与导向杆相匹配的导向孔。本发明能够在闸门升降时防止偏移，保证闸门的密封效果；同时对进出的海水进行淡化，提高发电设备的使用寿命。的使用寿命。的使用寿命。


技术研发人员：余阳 李太江 张瑞刚 宁望望 吴易洋 张小林 范锦兰 张阳
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/6