[发明专利]一种无气室振荡水柱发电装置构成法及装置

说明书

本发明公开了一种无气室振荡水柱发电装置构成法及装置，获取大自然中的可再生能源——海浪能为人类社会文明进步所用，将海浪能导入无气室振荡水柱发电机装置，运行中转换成电能。传统的振荡水柱发电装置是有设计缺陷的，最大的发电工艺设计缺陷是运行过程中将水工质变成气工质，所携能量被降至原值的七百之一，从海浪中获得振荡水柱，振荡水柱压缩腔内空气，鼓胀空气驱动透平机，透平机带动发电机，水变气，引发能损为设计缺陷。本发明的发电过程中工质不变，海浪迫使浪涌振荡水柱抽水机将水抽到高处的调节稳流池内，池水匀速地进入流指放大器，经过放大的水体流速能够长期稳定地匀速地驱动涡轮机，涡轮机转速稳定，发电机与之同速，电力品质稳定。

技术领域

本发明属于可再生能源开发利用技术领域——将自然界中可再生能源非稳态的流体能量转换成能够长时间内稳定发出电力的技术。

背景技术

众所周知，人们利用自然界的可再生能源，将流体动能转换成人们需要的能量形式是悠久的事了。譬如，古代人利用风车抽水。当今人们最需要的是稳定的电能。因自然界中可再生能源具有随机性、波动性、变向性、时大时小、时有时无等特性，故使要求驱动力恒定的发电机无法正常工作，其结果是发电装置的能量利用率和转换率都很低，性价比很低。

为了提高发电装置的能量利用率和转换率以及性价比，近期公开了“一种时变扭矩时变负载电机及制作法202010257592.2”、“一种汇流绕射法及汇流绕射发电机202011275061.0”和“一种稳态流能发电装置构成法及稳态流能发电装置(202110700733.6)”所公开的针对可再生能源特定的涡轮机专利技术和发电机专利技术。但是，在可再生能源的振荡水柱发电装置领域里，当前占主流地位的有气室振荡水柱发电机装置、双气室振荡水柱发电机装置，它们的发电效率之所以仍然令人不满意，这类发电装置中还有缺陷需要弥补，其缺陷之一就是这类发电装置的发电工艺过程中出现运行工质出现变换的现象，即聚能开始时，人们聚集的是携带水体动能的波浪，紧接着形成振荡水柱，振荡水柱的运动过程中，振荡水柱如同注射器的活塞来回抽插的运动过程，振荡水柱在挤压管筒上方的空气，被挤压的空气在向上运动时吹动透平机叶片，透平机的转轴即向发电机的转轴输出转动。这样的发电过程中就出现运行工质由水工质变换成气工质的事实。众所周知，水的密度1000kg/m³，空气的密度1.29kg/m³。水的密度是空气的密度775倍。也就是说，同样流速时，水体携带的动能比气体携带的动能多多了。用气工质替代水工质是不利的做法。

发明内容

针对海浪能开发应用中的三个必须解决的问题：一是，海浪能具有强烈的随机性、波动性，造成驱动源的不稳定性，不能满足发电机正常旋转的驱动要求；二是，在发电工艺设计上就要摒弃运行工质上将水工质更换为气工质的不利发电工艺。三是，提高发电装置的微动性和稳定性。在近期公开的、针对可再生能源特定的涡轮机专利技术和发电机专利技术的基础上，完成海浪能开发应用中的三个必须解决问题的任务。

为了实现上述目的，采用无气室振荡水柱发电装置构成法，即针对波浪的随机性、时大时小和时有时无的不稳定性、方向不确定性、波长杂乱性、纵波横波共生性、入射波反射波相干性的各种运动特征的波浪能，方法步骤一：采用喇叭管形的、由自然动力的伺服机构自动调整拾能器的进水口随着水面高低变化可自动跟踪水体表层、确保始终吸取水体表层波浪功率密度最大的波浪层功能的拾能器之聚能法，并采用波纹软管连通技术，将拾能器的出水口与浪涌振荡水柱抽水机的进水口连通起来，令拾能器的进水口在一定范围内具备上下自动跟踪水体表层的功能；方法步骤二：从捕捉波浪能到驱动发电机组转轴的换能装置运行全过程中，采用同一种流体作为换能装置的运行工质；方法步骤三：将稳流调节池技术、多层涡轮机技术串层运行技术构成多层重力势能水体功率密度放大器再加上特定几何形状的容器构成水体功率密度放大技术与所公开的特定专利涡轮机技术和发电机技术结合起来之方法。