安装在水道内的水力发电机制造技术

一种适于安装在水道(10)内具有半潜式转子的水力发电机(1)，其包括固定平台(2)、用于将流体(10A)的动能转换成电能的转子装置(3、13)，其特征在于，所述水力发电机还包括用于调节所述转子装置(3、13)的位置的调节装置(4、4B、5、6)。用于调节位置的所述调节装置(4、4B、5、6)约束于所述固定平台(2)，并且以可控制的方式使所述转子装置(3、13)相对于所述固定平台(2)移动至少一个自由度，以相对于水(10A)的主流动方向(D)至少改变所述转子装置(3、13)的转子的轴线(A)的方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】安装在水道内的水力发电机
本专利技术涉及一种适于安装在水道内的具有半潜式转子的水力发电机。半潜式转子意指只有一部分转子的叶片是浸没在水道内。更具体地说，本专利技术涉及一种适于安装在低水流速度的河流内的水力发电机。
技术介绍
众所周知，水力发电机是一种将流体的动能转换成电能的机械，通常是通过由转子驱动的交流发电机来实现，该转子再通过作用于转子本身的流体而转动。此外，公知的是转移到机械的动能与质量成比例，并且与由转子拦截的流体的速度的平方成比例。因此，显而易见的是，如果水道的流体具有缓慢的流速，则机械可获得的动能会明显减小。为了克服这个缺点，需要操纵动能的其它上述参数，即转子拦截的流体质量。第一种增加这种参数的方法包括将转子完全地浸没，优选地将发电机固定在河床上。这种方法确保了有较大的转子表面与流体接触，但是在设计、安装和保养上是非常复杂。事实上，机械的一些需要工作的部分总是被浸没，即在不利的环境中。此外，为了确保带已浸没的转子的发电机是可用的，必须将该机械安装在河流的某个位置，尤其是安装在河床上，在该位置，转子能够完全浸没在安全的环境中。另外，这种机械在很大程度上干扰水道。由于这种机械昂贵且适应性不佳，因此它们不能用于低流速的水道。为了克服这些缺点，已知的是制造一些适于安装在水道内的水力发电机，其中，转子的叶片被设计成半潜式，即仅有部分浸没在水中。在这种情况下，通常将发电机的结构固定到水道本身的一个或两个岸堤上。因此，如果转子不能被完全浸没，为了增加由发电机的转子拦截的流体质量，必须增加机械的尺寸，尤其是设计成用于拦截流体流动的叶片的尺寸。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，尺寸的增加会导致在水道内，具体地说在相对于水道本身的横向方向上，有庞大的发电机主体。另外，具有大尺寸的半潜式转子的机械还会涉及发电机的高噪音。最后，尺寸的增加导致机械的价格昂贵，并且难以安装、管理和保养。应当注意的是，更详细地说，使用具有半潜式叶片设计的以及具有相当大尺寸的转子，涉及转子相对于流体的主流动方向的角度误差更低，这也会导致水力发电机的效率较低和高噪音。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其允许在主体相对小的情况下产生高功率。本专利技术的另一个目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其操作时噪音低。本专利技术进一步目的是提供一种具有半潜式转子的水力发电机，其能够用于流体的流动速度低的水道中。本专利技术的这些和其它目的通过提供根据权利要求1所述的水力发电机来实现。优选的方面在从属权利要求中陈列。根据本专利技术的一种适于安装在水道内具有半潜式转子的水力发电机包括固定平台、用于将流体的动能转换成电能的转子装置，所述水力发电机还包括用于调节所述转子装置的位置的调节装置。用于调节位置的所述调节装置约束于所述固定平台，并且使所述转子装置相对于所述固定平台移动至少一个自由度，以相对于所述水道内的水体的主流动方向至少改变转子的轴线的方向。由于这种方案，能够当转子装置与流体接触时简单地且有效地改变转子装置的入射角，从而根据发电机的多种可能的操作情况下优化机械的效率。即使在尺寸受到限制的情况下，具有较高效率的水力发电机仍能够从水道得到高功率。因此，本专利技术使机械的制造和管理成本得到控制，因此即使将机械安装在水的流动速度较低的河流中也变得有利。所述调节装置提供了受控的运动。能够采用闭环控制，即是通过检测操作数据和作用于所述调节装置上，从而将所述转子装置设置在它们的效率最高的位置，这将在详细的叙述中作更好的说明。然而，甚至能够执行开环控制，根据该开环控制，所述调节装置能够以受控的方式被驱动，从而将所述转子装置设置在被认为是效率最高的位置。此外，通过限制转子的尺寸，再有利地限制了水力发电机的噪音。根据本专利技术的一个方面，所述转子装置能够设有至少一个叶片，所述叶片具有沿着所述转子的轴线以大体上螺旋形延伸的轮廓。根据本专利技术的另一个方面，所述固定平台可包括用于将所述固定平台稳定地锚定到地面的锚定装置。根据本专利技术的另一个方面，所述叶片的至少一部分由大体上柔性的材料制成。这方面使本专利技术的转子具有更大的使用灵活性，这将在下文作更好的说明。根据本专利技术的又一个方面，所述至少一个自由度可包括所述固平台与所述转子装置的转子之间的距离。根据本专利技术的另一个方面，所述至少一个自由度可包括调节浸没在所述流体中的所述转子装置的转子部分的体积与没有浸没在所述流体中的转子部分的体积之比值。根据本专利技术的另一个方面，所述水力发电机可包括调节装置，用于调节所述固定平台相对于地面的高度和/或倾斜度。本专利技术还叙述了一种通过水力发电机将水道的水的动能转换成电能的方法，其中，所述水力发电机设有用于将流体的动能转换成电能的转子装置，通过相应的用于调节位置的调节装置使所述转子装置相对于固定平台移动至少一个自由度，所述用于调节位置的调节装置约束于所述固定平台。具体地说，所述方法包括以下步骤：a)稳定地安装所述固定平台；b)以受控的方式调节水力发电机的转子装置的位置，以至少使所述转子装置的转子轴线相对于水流方向定向，并且将所述转子装置设置成半浸没于水道的流体中。根据本专利技术的另一个方面，所述调节所述转子装置的位置的步骤可包括调节所述转子与所述固定平台之间的距离。根据本专利技术的另一个方面，所述调节所述转子装置的位置的步骤可包括调节浸没在流体中的转子部分的体积与没有浸没在流体中的转子部分的体积之比值。根据本专利技术的另一个方面，上述方法可包括调节所述固定平台相对于地面的高度和/或倾斜度。根据本专利技术的又一个方面，上述方法可包括相对于水的主流动方向调节所述固定平台的位置。附图说明本专利技术的进一步特征和优点将通过以下的叙述并结合附图而变得更加显而易见，以下叙述仅以说明为目的而并非对本专利技术作限制，其中：图1是根据本专利技术的水力发电机的实施例的示意前视图；图2是图1所示的发电机的示意平面图；图3是根据本专利技术的水力发电机的替代实施例的示意前视图；图4是图3所示的水力发电机的示意平面图；图5是图3所示的水力发电机的转子叶片进入水中的示意图；图6是根据本专利技术水力发电机的又一个实施例的示意前视图；图7是根据本专利技术的又一个实施例的示意平面图。具体实施方式参照图1和图2，水力发电机1(在下文称为发电机1)由用于将发电机1约束于地面11的固定平台2、以及用于转换水道10的流体10A(在下文称为水10A)的动能的转子装置3组成。平台2的结构适于将机器稳定地锚定到地面，以及与此同时支承转子装置3并且抵消作用在转子装置3它们本身上的力。在附图所示的实施例中，该结构由一组梁元件2A、2B和2C组成，甚至，明确的是，有可能是不同的结构形状。发电机1包括用于调节转子装置3的位置且约束于固定平台2的调节装置4、5、6。调节装置4、5、6为转子装置3提供至少一个自由度。具体地说，调节装置4、5、6允许改变至少转子装置3的轴线A相对于水10A的主流动方向D的方向。为了实现这种功能，本领域已知有多种运动学系统。在所示的实施例中，转子装置3与梁元件2C整体转动，从而围绕销9.1刚性地转动。起重机6与梁元件2A铰接，从而控制梁元件2C和转子装置3的转动。其它可移动装置也可以约束于固定平台2，因而为转子装置3提供进一步的自由度。具体地说，在本文所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于安装在水道(10)内并具有半潜式转子的水力发电机(1)，其包括固定平台(2)、用于将流体(10A)的动能转换成电能的转子装置(3、13)，其特征在于，所述水力发电机(1)还包括用于调节所述转子装置(3、13)的位置的调节装置(4、4B、5、6)，用于调节位置的所述调节装置(4、4B、5、6)约束于所述固定平台(2)，并且以可控制的方式使所述转子装置(3、13)相对于所述固定平台(2)移动至少一个自由度，以相对于所述水道(10)内的水(10A)的主流动方向(D)至少改变所述转子装置(3、13)的转子的轴线(A)的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.18 IT MI2013A0002171.一种适于安装在水道(10)内并具有半潜式转子的水力发电机(1)，其包括固定平台(2)、用于将流体(10A)的动能转换成电能的转子装置(3、13)，所述水力发电机(1)还包括用于调节所述转子装置(3、13)的位置的调节装置(4、4B、5、6)，用于调节位置的所述调节装置(4、4B、5、6)约束于所述固定平台(2)，并且以可控制的方式使所述转子装置(3、13)相对于所述固定平台(2)移动至少一个自由度，以相对于所述水道(10)内的水(10A)的主流动方向(D)至少改变所述转子装置(3、13)的转子的轴线(A)的方向，其特征在于，所述至少一个自由度包括调节浸没在所述流体(10A)中的所述转子装置(3、13)的转子部分的体积与没有浸没在所述流体(10A)中的转子部分的体积之比值。2.根据权利要求1所述的水力发电机(1)，其特征在于，所述转子装置(3、13)设有至少一个叶片(3A、13A)，所述叶片的至少一部分具有沿着所述转子装置的所述轴线(A)螺旋形状延伸的轮廓。3.根据权利要求2所述的水力发电机(1)，其特征在于，所述叶片的至少一部分由大体上柔性的材料制成。4.根据权利要求1-3中任一项所述的水力发电机(1)，其特征在于，所述固定平台(2)包括用于将所述固定平台稳定地锚定到地面的锚定装置。5.根据权利要求1-3中任一项所述的水力发电机(1)，其特征在于，所述至少一个自由度包括所述固定平台(2)与所述转子装置(3、13)的转子之间的距离。6.根据权利要求1-3中任一项所述的水力发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷迪斯·辛克，
申请(专利权)人：格雷迪斯·辛克，
类型：发明
国别省市：意大利;IT