ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Волновая энергетическая установка с гидравлической системой
циклического действия
Полезная модель относится к области энергетики, использующей источники возобновляемой энергии, а именно к морским плавучим электростанциям и касается вопроса обеспечения электроэнергией труднодоступных населенных пунктов и вновь создаваемых производственных комплексов на арктическом и дальневосточном побережьях.
Известна морская плавучая электростанция (патент RU №2388933/С2 от 09.06.2008 "Инерционно-поршневая волновая энергетическая установка") - прототип.
Однако использовать известную инерционно-поршневую волновую энергетическую установку с пневматической системой с учетом климатических условий арктических регионов, а также гарантировать регулярное и непрерывное обеспечение электроэнергией потребителей не представляется целесообразным и экономически оправданным, так как установка с пневмоприводном имеет существенные недостатки по сравнению с гидравлической системой:
— возможность взрывного разрыва пневмоприводных трубопроводов, в связи с чем в них применяются небольшие давления рабочего газа (до 1 МПа), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно меньшие;
— для регулирования величины поворота штока привода необходимость использования дорогостоящих устройств - позиционеров;
— нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия и расширения приводят к возможности обмерзания пневмосистем и конденсации водяных паров из рабочего газа, поэтому возникает необходимость его осушения;
— относительно небольшой срок эксплуатации в связи с износом пружин подвеса инерционного блока.
Предлагаемая полезная модель позволит:
•       существенно повысить КПД установки, за счет:
— возможности получения больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;
— самосмазываемости трущихся поверхностей при применении минеральных и синтетических масел в качестве рабочих жидкостей;
2
-
уменьшить стоимость электроэнергии за счет упрощённости компоновки основных узлов гидропривода;
•       увеличить срок эксплуатации за счет:
- более простой конструкции;
- простоты управления и автоматизации;
- надежности эксплуатации.
Задачей предлагаемой полезной модели является преобразование энергии морских волн в электроэнергию для обеспечения ею труднодоступных населенных пунктов и производственных комплексов арктического и дальневосточного побережий.
Для этого предусматривается плавучая конструкция цилиндрической формы, состоящая из корпуса с системой якорного удержания и буя, соединенного с корпусом с помощью штока и перемещающегося внутри каркаса, который является частью корпуса и содержит внутри себя гидравлическую систему с гидроприводом и энергетический блок.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 схематично приведен общий вид предлагаемой волновой энергетической установки с буем (срез по ДП) в верхнем положении (на гребне волны); на фиг.2 - общий вид предлагаемой волновой энергетической установки с буем (срез по ДП) в нижнем положении (в седле волны); на фиг.З - вид А фиг.1, на фиг.4 - вид Б-Б фиг. 2, на фиг.5 -вид В-В фиг.4.
Конструкция волновой энергетической установки (Фиг. 1) состоит из корпуса 1, раскрепленного на мертвых якорях 2 посредством тросов 3, и буя 4, соединенного с корпусом штоком 5 и перемещающегося внутри каркаса 6, являющегося частью корпуса.
Внутри корпуса располагаются гидравлическая система и энергоблок.
Гидравлическая система, использующая принцип работы насоса двойного действия, обеспечивающего регулярную и беспрерывную подачу рабочей жидкости 7 к турбине 8, состоит из цилиндра 9 и обратных клапанов: при подъеме буя на гребень волны работают клапаны 24,25; при спуске буя в седло - 10,26.
В состав волновой установки также входят поршень 11, резервуар низкого давления 12, всасывающий верхний - 13 и нижний - 27, напорный 14 и сливной 15 трубопроводы и турбина, агрегированная с генератором 16.
Энергоблок, использующий принцип преобразования механической энергии в электрическую, состоит из генератора 16, преобразователя 17, стабилизатора напряжения 18, блока аккумуляторов 19 и силового кабеля 20.
Предлагаемая волновая энергетическая установка с двухфазовым циклом работает постоянно следующим образом.
3
При подъеме буя на гребень волны 21 шток 5 с поршнем 11 перемещаются в цилиндре 9 вверх. При этом рабочая жидкость 7 поступает из резервуара низкого давления 12 по всасывающему трубопроводу 27 через открытый обратный клапан 24 (обратный клапан 10 закрыт) в цилиндр 9 под поршень 11. Под давлением жидкость через открытый обратный клапан 25 (обратный клапан 26 закрыт) нагнетается в напорный трубопровод 14. Далее поток рабочей жидкости раскручивает турбину, агрегированную генератором 16 и по сливному трубопроводу 15 возвращается в резервуар низкого давления 12. Электрический ток, выработанный генератором после преобразователя 17 и стабилизатора напряжения 18, накапливается в аккумуляторах и передается по силовому кабелю на берег.
При спуске буя в седло волны 22 (Фиг. 2) шток 5 с поршнем 11 перемещаются в цилиндре 9 вниз, и при этом рабочая жидкость 7поступает из резервуара низкого давления 12 по всасывающему трубопроводу 13 через открытый обратный клапан 10 (обратный клапан 24 закрыт) в цилиндр 9 над поршнем 11. Под давлением с жидкость через открытый обратный клапан 26 (обратный клапан 25 закрыт) нагнетается в напорный трубопровод 14.
Далее процесс повторяется как при подъеме буя на гребень волны.
Полученная от волновой установки электроэнергия, через блок компенсирующих аккумуляторов 19, подается на береговую подстанцию с помощью подводного силового кабеля 23, заглубленного на дне.
Предлагаемая полезная модель волновой энергетической установки обеспечивает в навигационный период бесперебойную подачу электроэнергии к потребителям, расположенным на арктическом и дальневосточном побережьях. Использование в предлагаемой волновой энергетической установке автономной гидроэлектрической системы при преобразовании волновой энергии в электрическую является важным преимуществом по сравнению с существующими аналогичными установками, с учетом гарантированной подачи электроэнергии потребителям, что его выгодно отличает от прототипа.