一种基于磁流体共振的波浪能发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，包括振动单元和发电单元，振动单元包括一端连接有浮子且另一端连接有活塞的竖杆和容置活塞的气缸，发电单元包括多个发电管道，发电管道包括横截面为矩形水平区段，水平区段的一组相对的壁面外表面上均安装有磁铁，另外的一组相对壁面上分别安装有电极。浮子浸没在海水中随海水波浪上下运动，带动活塞在气缸内往复运动而使其内气体压强增大或者缩小，压强的变化使与气缸连通的发电管道的水平区段内的液体金属往复振荡，以切割磁铁产生的磁感线而产生电能，电能被电极收集。本实用新型专利技术发电装置用于将波浪蕴藏的机械能转变为电能，其能量转化效率高，且适用多种频率的波浪。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁流体共振的波浪能发电装置
本技术属于海洋可再生能源利用领域，更具体地，涉及一种基于磁流体共振的波浪能发电装置。
技术介绍
海洋的波浪蕴藏的能量巨大，其如风能、太阳能一样是自然界存在的绿色能源，可被持续利用，能被用于进行发电。“九五”期间，在科技部攻关计划支持下，广州能源研究所在广东汕尾市遮浪研建了 10kW振荡水柱式波力电站，该电站可实现与电网并网运行。天津国家海洋技术所研建的10kW摆式波力电站，已在1999年9月在青岛成功运行。我国计划在2020年，在上海、海南、广东各建一座100kW级的岸基式波力电站，以实现对海洋波浪能的广泛利用。 岸基式波力电站具有多种形式的能量转换装置，其常见的一种转换装置为振荡水柱波能式的装置，该转换装置中具有气室，在波浪力作用下，气室下部水柱被强迫振动，从而压缩气室内的空气往复通过喷嘴，即将波浪能转换成空气的压力势能和动能，具有势能和动能的空气带动透平机，透平机与发电机共轴从而带动发电机发电。 振荡水柱波浪发电装置具有复杂的机械结构，机械转化环节较多，其需要进行多次能量转换，而多次能量转换使得装置中易损件较多，且能量在转化过程中的损失也较多，导致发电效率较低。此外，振荡浮子和振荡水柱式发电装置自身具有固有频率，且该固有频率无法调节，只能对海域内与自身固有频率可产生共振的波浪进行能量转换，虽然其他频率的波浪仍然携带很大部分的机械能，但是却得不到利用，其波浪能利用效率十分低下。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，其目的在于通过调节自身固有频率来适应不同频率波浪而达到两者共振，以充分利用各种频率的波浪能进行发电，且其能量转换次数较少，能量损失小，由此解决传统振荡水柱波浪发电装置的转换效率低，能量损失大以及不适用多种频率波浪的技术问题。 为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，用于将海洋中波浪蕴藏的动能转变为电能，其特征在于，其包括 振动单元，所述振动单元包括处于海面且中间具有通孔的起支撑作用的海上平台，穿过所述通孔且一端连接有浮子另一端连接有活塞的竖杆，容置所述活塞的气缸，与气缸顶部连通的多通管道，所述多通管道包括一个中心接口和多个周边接口，所述气缸与其中心接口连通，所述浮子浸没在海水中随海水波浪浮动而上下运动，并通过所述竖杆带动活塞在气缸内往复运动而使气缸内气体压强增大或者减小； 发电单元，所述发电单元包括被所述海上平台支撑的多个外形呈字母“U”形的发电管道，所述发电管道包括位于其底部的水平区段和分别位于所述水平区段两侧且在其端部具有端口的两个竖直区段，所述水平区段横截面为矩形，所述发电管道的水平区段用于容置导电液体金属，所述水平区段的相对两个面上均安装有磁铁，所述位于同一个面上的磁铁的极性相同，所述水平区段的相对的另两个面上分别安装有电极； 所述发电管道竖直区段的端口与所述多通管道的周边接口连通，以使所述气缸与所述发电管道通过所述多通管道连通，所述气缸内的气体压强增大或者缩小后使与气缸连通的发电管道水平区段内的导电液体金属往复振荡，以切割所述磁铁产生的磁感线而在与磁感线垂直的方向上产生电势差，该电势差被所述电极收集形成电能即实现发电。 进一步的,还包括调频单元,该调频单元包括 储液室，其为中空的容器，用于储存所述的导电液体金属； 储液连通室，其为中空的容器，其与所述储液室底部分别以排液管和注液管连通，且还与所述多个发电管道的水平区段分别通过多个输液管连通； 排液泵，其位于连通所述储液室与所述储液连通室的排液管上，该排液泵受外界控制以用于将所述储液连通室的导电液体金属排出到所述储液室，进而使与所述储液连通室连通的发电管道内的导电金属液体回流进入所述储液连通室，实现其质量减少且液柱高度降低； 注液泵，其位于连通所述储液室与所述储液连通室的注液管上，该注液泵受外界控制以用于将所述储液室的导电液体金属注入到所述储液连通室，进而实现与所述储液连通室连通的发电管道内的金属液体质量增加且液柱高度增加； 通过改变所述发电管道内的导电液体金属的质量和液柱高度，以使自身与所述振动单元共同组成的运动部分的固有频率改变，以与各种不同频率的波浪产生共振，以共振产生的导电液体金属的剧烈运动切割磁感线而高效产生电能。 进一步的，所述调频单元还包括电磁阀，其位于所述输液管上，每个所述的输液管上具有一个该电磁阀，所述电磁阀受外界控制以实现自身所在的输液管的开闭，以实现所述导电液体金属进入相应发电管道，实现该发电管道发电。 进一步的，所述调频单元还包括气阀，所述气阀位于所述储液室的盖子上，其用于连接大气与所述储液室的内部空间，用以平衡所述液态金属的液面变化时产生的气压差。 进一步的,还包括控制单元,其包括 超声波传感器，该超声波传感器位于所述储液室顶部，以用于测量所述储液室内部的导电液体金属质量； 压强频率传感器，该压强频率传感器浸没在海水中，以用于测量波浪的压强大小而得到波浪的频率； 微控制器，该微控制器分别与所述超声波液位传感器和所述压强频率传感器以电缆连接，且同时与所述排液泵和所述注液泵以电缆连接，用于接收来自所述压强频率传感器和所述超声波液位传感器的信号并进行处理，以根据处理结果控制所述排液泵或所述注液泵对所述发电管道进行排液或者注液，以控制其内导电液体金属质量和液柱高度，实现实时控制导电金属液体和所述振动单元共同组成的运动部分的固有频率的调节。 进一步的，所述导电液体金属为镓合金或汞的一种或者多种。 进一步的，所述发电单元的磁铁呈片状，所述片状磁铁贴合在所述发电管道中横截面呈矩形的水平区段的两个相对的外壁面上。 进一步的，所述发电单元的磁铁为永磁铁，优选为钕铁硼强磁铁。 进一步的，所述发电单元的金属电极具有多对，位于所述发电管道一个壁面的金属电极和另一个壁面金属电极中电势相等或者接近的电极相电连接，两个壁面上电势相差最大的电极分别连接外部蓄电池或者负载。 本技术中，磁流体发电原理为: 在波浪力的推动下，浮子在波浪浮力的作用下上下运动，浮子通过竖杆带动活塞在气缸内往复运动而产生对气缸内气体压缩。气缸内的气体受到活塞周期性地压缩，使得其压强周期性变化，气体压强的变化将带动与气缸连通的发电管道内液态金属来回振荡，在发电管道的水平区段的两个相对的管壁面上分别装有强磁铁，该磁铁产生的磁感线被来回振荡的金属进行切割。根据法拉第电磁感应定律，在该发电管道的水平区段会产生电动势也即电能，该电动势被该水平区段另两个相对壁面上的金属电极收集，即可将电动势中电能进行收集利用。 本技术中，固有频率调节原理为: 该技术装置发电管道内的导电液体金属质量或液柱高度可调，振动单元和导电液体金属共同组成了装置的的运动部分，而该运动部分的固有频率与自身的结构和液态金属的质量有关，从而可实现通过调节发电管道内液态金属的质量和液柱高度来调节运动部分的固有频率，具体规律是，液柱越高，固有频率越低，当运动部分的固有频率与波浪的频率一致或者相差不大时，液态金属振荡最剧烈，切割磁感线的速率最大，达到发电效率最闻。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，用于将海洋中波浪蕴藏的机械能转变为电能，其特征在于，其包括 振动单元，所述振动单元包括处于海面的起支撑作用的海上平台(101)，穿过所述海上平台且一端连接有浮子(102)另一端连接有活塞(103)的竖杆(104)，容置所述活塞的气缸(105)，与气缸顶部连通的多通管道(106)，所述多通管道(106)包括一个中心接口(107)和多个周边接口(108)，所述气缸与其中心接口连通，所述浮子浸没在海水中随海水波浪浮动而上下运动，并通过所述竖杆带动活塞在气缸内往复运动而使气缸内气体压强增大或者减小； 发电单元，所述发电单元包括被所述海上平台(101)支撑的多个外形呈字母“U”形的发电管道(201)，所述发电管道包括位于其底部的水平区段(202)和分别位于所述水平区段两侧且在其端部具有端口的两个竖直区段(203)，所述水平区段横截面为矩形，所述发电管道(201)的水平区段(202)用于容置导电液体金属(206)，所述水平区段(201)的相对两个面上均安装有磁铁(204)，所述位于同一个面上的磁铁的极性相同，所述水平区段(201)的相对的另两个面上分别安装有电极(205)； 所述发电管道(201)竖直区段(203)的端口与所述多通管道(106)的周边接口连通，以使所述气缸与所述发电管道通过所述多通管道连通，所述气缸(105)内的气体压强增大或者缩小后使与气缸连通的发电管道水平区段内的导电液体金属(206)往复振荡，以切割所述磁铁产生的磁感线而在与磁感线垂直的方向上产生电势差，该电势差被所述电极收集形成电能即实现发电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，用于将海洋中波浪蕴藏的机械能转变为电能，其特征在于，其包括 振动单元，所述振动单元包括处于海面的起支撑作用的海上平台(101)，穿过所述海上平台且一端连接有浮子(102)另一端连接有活塞(103)的竖杆(104)，容置所述活塞的气缸(105)，与气缸顶部连通的多通管道(106)，所述多通管道(106)包括一个中心接口(107)和多个周边接口(108)，所述气缸与其中心接口连通，所述浮子浸没在海水中随海水波浪浮动而上下运动，并通过所述竖杆带动活塞在气缸内往复运动而使气缸内气体压强增大或者减小; 发电单元，所述发电单元包括被所述海上平台(101)支撑的多个外形呈字母“U”形的发电管道(201)，所述发电管道包括位于其底部的水平区段(202)和分别位于所述水平区段两侧且在其端部具有端口的两个竖直区段(203)，所述水平区段横截面为矩形，所述发电管道(201)的水平区段(202)用于容置导电液体金属(206)，所述水平区段(201)的相对两个面上均安装有磁铁(204)，所述位于同一个面上的磁铁的极性相同，所述水平区段(201)的相对的另两个面上分别安装有电极(205)； 所述发电管道(201)竖直区段(203)的端口与所述多通管道(106)的周边接口连通，以使所述气缸与所述发电管道通过所述多通管道连通，所述气缸(105)内的气体压强增大或者缩小后使与气缸连通的发电管道水平区段内的导电液体金属(206)往复振荡，以切割所述磁铁产生的磁感线而在与磁感线垂直的方向上产生电势差，该电势差被所述电极收集形成电能即实现发电。2.如权利要求1所述的一种基于磁流体共振的波浪能发电装置，其特征在于，还包括调频单元，该调频单元包括 储液室(301)，其为中空的容器，用于储存所述的导电液体金属(206)； 储液连通室(302)，其为中空的容器，其与所述储液室(301)底部分别以排液管(322)和注液管(332)连通，且还与所述多个发电管道(201)的水平区段分别通过多个输液管(312)连通； 排液泵(303)，其位于连通所述储液室与所述储液连通室的排液管(322)上，该排液泵(303)受外界控制以用于将所述储液连通室的导电液体金属(206)排出到所述储液室，进而使与所述储液连通室连通的发电管道内的导电金属液体回流进入所述储液连通室，实现其质量减少且液柱高度降低； 注液泵(304)，其位于连通所述储液室与所述储液连通室的注液管(332)上，该注液泵(304)受外界控制以用于将所述储液室的导电液体金属(206)注入到所述储液连通室，进而实现与所述储液连通室连通的发电管道内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科研，李建兰，童文平，刘毅，索明琛，戴志翔，刘闵婕，陆洲，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42