CN106286104B - 双桨叶双向水平轴海流能发电装置 - Google Patents

Abstract

双桨叶双向水平轴海流能发电装置，包括连接在第一主轴前端的第一桨叶，连接在第二主轴前端的桨叶，第一桨叶和第二桨叶的工作方向相反，第一主轴穿设在为空心的第二主轴内，第一主轴的后端作为输入轴连接第一离合器，第二主轴的后端作为输入轴连接第二离合器，第一离合器和第二离合器共用一输出转轴，该共用的输出转轴通过增速箱连接发电机的输入轴，该海流能发电装置还包括采用液体粘性传动的减速刹车离合器；发电方式可以是永磁发电机配置全功率变流器并网，若第一、第二离合器为粘液离合器时，发电方式可采用同步发电机发电并网。本发明提供一种可在双向来流的作用下发电、双向发电时无需变桨距机构的双桨叶双向水平轴海流能发电装置。

Description

双桨叶双向水平轴海流能发电装置

技术领域

本发明属于海流能发电领域，具体涉及一种水平轴海流能发电装置，适合于海流能的双向来流发电。

背景技术

在可再生能源领域中，海流能是一种清洁可再生能源，我国海流能储量丰富，其开发利用潜力巨大。海流能具有能量密度大、可预测性强等优点，水平轴海流能发电装置是将海流能转换成电能的装置，现有的水平轴海流能发电装置多为单向发电，也即在单向来流的推动下发电，单向发电技术上比较容易，但近海很多地形潮涨潮落，要提高发电量，必须实现双向发电。而实现水平轴海流能发电装置双向发电的控制方法则是对桨叶进行变桨距控制。海流能单向发电装置是定距桨装置，海流能双向发电装置是变桨距装置。

海流能发电装置的变桨距机构主要具备以下功能：首先，通过变桨距机构可以驱动桨叶绕其参考线方向旋转180°来适应海流方向的变化；其次，变桨距机构可以通过旋转桨叶使桨叶在最佳的攻角下工作，充分吸收海流能量，达到最佳的输出功率；除此之外，在遭受恶劣海况海流超过极限速度时，变桨距机构使叶片偏离最佳工作点，从而将叶片的捕获功率稳定在额定功率附近。

根据动力部件的不同，现有的变桨距机构可以分为电动变桨距驱动和液压变桨距驱动，电动变桨距驱动采用电机连接减速箱的结构形式，液压变桨距驱动采用液压缸连接推杆的结构形式或者液压马达驱动形式。在实际应用中二者各有优缺点，比如液压变桨距驱动具有传递扭矩大、便于集中布置等优点，而电动变桨驱动则不存在非线性、泄漏、卡涩等现象。

但是现有的电动变桨距机构和液压变桨距机构通常结构比较复杂，可靠性较差，整个变桨距系统造价昂贵，整体鲁棒性较差。变桨距机构要考虑到的问题有：海水密封问题，即桨叶和轮毂间的密封；桨叶和桨毂之间的轴承问题；进油系统、供电系统、以及检测桨叶位置的传感器的布置要避免复杂；电机、液压马达、油缸要占较大空间。尤其在海上出现故障，修理较困难，会产生较大的修理费用。

也有不通过变桨距方式现双向发电的固定桨双向发电装置，其结构为，桨叶、主轴、增速箱、联轴器、发电机、联轴器、增速箱、主轴、桨叶依次相连，相当于采用两台固定桨单向发电装置（二者对应于不同的海流流向）尾部和尾部对接，只是二者共用一个发电机，省略了一个发电机。但是这种固定桨双向发电装置长度较长，整体刚性较差，体积较大，安装使用不方便。

发明内容

为了克服现有的水平轴海流能发电存在的上述问题，本发明提供一种可在双向来流的作用下发电、双向发电时无需变桨距机构、刚性好、体积相对更小、运行平稳可靠的双桨叶双向水平轴海流能发电装置。

本发明采用以下的技术方案：

双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其箱体外设有由海流推动旋转的第一桨叶和第二桨叶，所述第一桨叶连接在第一主轴的前端，所述第二桨叶连接在第二主轴的前端，第一桨叶位于第二桨叶前方，所述第一主轴穿设在为空心的第二主轴内，支承第一主轴的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承,支承第二主轴的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承；

第一主轴的后端作为输入轴连接第一离合器，第二主轴的后端作为输入轴连接第二离合器，第一离合器和第二离合器共用一输出转轴，当第一离合器接合或者第二离合器接合时，均可使该共用的输出转轴旋转；所述共用的输出转轴连接增速箱的输入轴，所述增速箱的输出轴连接发电机的输入轴；

所述第一桨叶和第二桨叶的工作方向相反，第一桨叶在正方向流向的海流推动下旋转，第二桨叶在反方向流向的海流推动下旋转；

当海流为正方向流向时，第一桨叶被推动旋转，此时使第一离合器接合，第二离合器脱开，第一离合器带动所述共用的输出转轴旋转；当海流为反方向流向时，第二桨叶被推动旋转，此时使第二离合器接合，第一离合器脱开，第二离合器带动所述共用的输出转轴旋转；

所述双桨叶双向水平轴海流能发电装置还包括可进行减速及刹车的减速刹车离合器，该减速刹车离合器通过液体粘性传动进行减速及刹车。

进一步，所述减速刹车离合器连接在所述共用的输出转轴上，或者连接在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上；或者，所述减速刹车离合器连接在增速箱和发电机之间的转轴上。

进一步，所述第一主轴作为第一离合器的中心转轴，所述第二主轴作为第二离合器的中心转轴，第一离合器和第二离合器共用同一离合器外壳，该离合器外壳为第一离合器和第二离合器的所述共用的输出转轴；

或者，所述第一主轴作为输入轴连接第一离合器的外壳，所述第二主轴作为输入轴连接第二离合器的外壳，第一离合器和第二离合器的所述共用的输出转轴为其二者共用的中心转轴。

优选地，所述发电机为永磁发电机，并配置全功率变流器，故该双桨叶双向水平轴海流能发电装置启动后低转速时即能并网发电；

或者，所述发电机为同步发电机，此时第一离合器和第二离合器为粘液离合器，同步发电机的转速由电网拖动，恒速运行；第一离合器控制第一主轴的转速，第二离合器控制第二主轴的转速，使第一主轴或第二主轴产生的扭矩达到最大值，即发电量最大，此时第一离合器和第二离合器采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式；在传递至发电机的扭矩超过额定扭矩时，控制第一离合器或第二离合器，或者启动减速刹车离合器，降低传递到发电机的扭矩到额定值。

作为可选择的一种方案，所述减速刹车离合器包括外壳、动摩擦片、静摩擦片、减速刹车活塞、减速刹车活塞杆、减速刹车返回弹簧，动摩擦片和静摩擦片交替设置且呈环形结构，输入轴伸入该环形结构内并与动摩擦片花键可滑动连接，静摩擦片与所述外壳为花键可滑动连接，工作油液推动所述减速刹车活塞前进，通过减少动摩擦片和静摩擦片之间的粘液厚度实现对动摩擦片的减速，减速刹车活塞进程越大，粘液厚度越小，动摩擦片减速越大，当工作油液回流时，在减速刹车返回弹簧作用下动摩擦片和静摩擦片逐渐复位；

所述减速刹车离合器的动、静摩擦片采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式，并且钢片摩擦片和纸基摩擦片之间的动、静摩擦系数相同或相近，以避免减速刹车离合器打滑时产生爬行现象，产生很大的振动。

进一步，所述减速刹车离合器既可实现无级变速，也可实现柔性刹车。

作为可选择的一种方案，所述第一离合器、第二离合器为液压离合器，所述第一离合器和第二离合器分别包括离合器外壳、主动摩擦片、从动摩擦片、活塞、活塞杆、返回弹簧，主动摩擦片和从动摩擦片交替设置且呈环形结构，待减速刹车的转轴伸入该环形结构内并与主动摩擦片花键可滑动连接，从动摩擦片与所述离合器外壳为花键可滑动连接，在工作油液作用下活塞推动主动摩擦片和从动摩擦片压紧并一起旋转，所述离合器外壳随从动摩擦片一起旋转，该离合器外壳即为所述共用的输出转轴，当工作油液回流时，在返回弹簧作用下主动摩擦片和从动摩擦片分离。

进一步，给第一离合器、第二离合器、减速刹车离合器供油的液压泵站设于所述箱体上，液压泵站通过液压滑环给第一离合器和第二离合器提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器提供润滑油液，减速刹车离合器从其外壳进入工作油液；

当减速刹车离合器位于低速端时，给第一离合器、第二离合器提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器提供润滑油液的液压滑环安装在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上，当减速刹车离合器位于高速端时，给减速刹车离合器提供润滑油液的液压滑环安装在增速箱和发电机之间的转轴上，给第一离合器和第二离合器提供工作油液和润滑油液的液压滑环安装在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上。

优选地，所述第一离合器、第二离合器的用油包括工作油液和润滑油液，给第一离合器和第二离合器提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱、工作油路粗滤器、工作油路油泵、工作油路精滤器、工作油路减压阀、第一换向阀，所述工作油路精滤器的输出端和油箱之间连接工作油路溢流阀，所述第一换向阀用于给第一离合器的工作油腔进油、给第二离合器的工作油腔进油、以及第一离合器、第二离合器的工作油液的回油；

给第一离合器和第二离合器提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱、润滑油路粗滤器、润滑油路油泵、润滑油路精滤器，所述润滑油路精滤器的输出端和油箱之间连接润滑油路溢流阀，润滑油路精滤器的输出端油液用于润滑第一离合器以及第二离合器的摩擦副；

所述第一离合器和第二离合器还分别连接有可将工作油液速泄的速泄阀。

优选地，所述减速刹车离合器的用油包括工作油液和润滑油液，给减速刹车离合器提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱、工作油路粗滤器、工作油路油泵、工作油路精滤器、电液比例减压阀、第二换向阀，所述工作油路精滤器的输出端和油箱之间连接工作油路溢流阀，所述第二换向阀用于给减速刹车离合器的工作油腔进油、以及减速刹车离合器的工作油液的回油；所述电液比例减压阀通过输入电压来比例调节供油压力，从而控制减速刹车离合器的输出转速；

给减速刹车离合器提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱、润滑油路粗滤器、润滑油路油泵、润滑油路精滤器，所述润滑油路精滤器的输出端和油箱之间连接润滑油路溢流阀，润滑油路精滤器的输出端油液用于润滑减速刹车离合器的摩擦副；

所述减速刹车离合器还连接有可将工作油液速泄的速泄阀。

优选地，所述第一主轴由第一调心轴承和第一主轴轴承支承，该第一调心轴承先承受海流的轴向推力，然后第一调心轴承承受的轴向推力传递给支承第二主轴的推力轴承；所述第二主轴由第二调心轴承和推力轴承支承，第二主轴所受的海流轴向推力也由该推力轴承承受。

本发明的有益效果在于：

1、在正方向流向或反方向流向的海流能作用下均可发电，双向发电时无需变桨距机构使桨叶旋转180度来适应海流能方向的变化，运行平稳可靠，相对尾部对接的固定桨单向发电装置长度更短、刚性更好、体积相对更小；

2、作为一种优选，发电机为永磁发电机，并配置全功率变流器，故双桨叶双向水平轴海流能发电装置启动后即能并网发电；此时，第一离合器和第二离合器可以采用多种形式的离合器，除液压离合器外，还可采用牙嵌式离合器，单向离合器，电磁离合器、同步离合器等；

作为另一种优选，发电机为同步发电机，此时第一离合器和第二离合器为粘液离合器，同步发电机转速由电网拖动，恒速运行；由第一离合器/第二离合器控制第一主轴/第二主轴的转速，使产生的扭矩达到最大值，即发电量最大，此时第一离合器和第二离合器分别采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式；在传递至发电机的扭矩超过额定扭矩时，控制第一离合器或第二离合器，或者启动减速刹车离合器，降低传递到发电机的扭矩到额定值；

3、设计了给第一离合器、第二离合器、减速刹车离合器提供工作用油和润滑用油的油路，并通过液压滑环给第一、第二离合器工作用油和润滑用油、以及给减速刹车离合器提供润滑用油。

附图说明

图1为本发明双桨叶双向水平轴海流能发电装置实施例一的原理图。

图2为本发明双桨叶双向水平轴海流能发电装置实施例一的结构图。

图3为图2中的D部放大图。

图4为图2所示双桨叶双向水平轴海流能发电装置的头部结构图。

图5为本发明双桨叶双向水平轴海流能发电装置实施例二的原理图。

图6为本发明双桨叶双向水平轴海流能发电装置实施例二的结构图。

图7为图6中的E部放大图。

图8为图6中的F部放大图。

图9给第一离合器和第二离合器提供工作油液和润滑油液的油路图。

图10为给减速刹车离合器提供工作油液和润滑油液的油路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明作进一步详细说明，应当理解，此处描述的实施方式仅用于具体阐述本发明，并不构成对本发明的限制。

实施例一

参照图1-图4、图9-图10：双桨叶双向水平轴海流能发电装置，包括箱体1，所述箱体1外设有由海流推动旋转的第一桨叶2和第二桨叶3，所述箱体1内设有第一主轴4、第二主轴5、第一离合器6、第二离合器7、减速刹车离合器8、增速箱9、联轴器10、发电机11；

所述第一桨叶2连接在第一主轴4的前端，所述第二桨叶3连接在第二主轴5的前端，第一桨叶2位于第二桨叶3前方，所述第一主轴4穿设在为空心的第二主轴5内，支承第一主轴4的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承,支承第二主轴5的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承。图2中，第一主轴4由第一调心轴承12和第一主轴轴承13支承，该第一调心轴承12先承受海流的轴向推力，然后第一调心轴承12承受的轴向推力传递给支承第二主轴5的推力轴承15（由于第一调心轴承12的外圈与第二桨毂42固接，第二桨毂42又与第二主轴固接，见图4），第二主轴5由第二调心轴承14和推力轴承15支承，第二主轴5所受的海流轴向推力也由该推力轴承15承受；

第一主轴4的后端作为输入轴连接所述第一离合器6，第二主轴5的后端作为输入轴连接所述第二离合器7，第一离合器6和第二离合器7共用同一离合器外壳16(图1中红色部分)，该离合器外壳16为第一离合器6和第二离合器7的输出转轴，该离合器外壳16通过离合器轴承17可转动地支承在所述箱体1上，所述双桨叶双向水平轴海流能发电装置还包括可进行减速及刹车的减速刹车离合器8，该减速刹车离合器8通过液体粘性传动进行减速及刹车（为粘液离合器），本实施例中如图1、图2所示，该减速刹车离合器8套设在离合器外壳16上，可直接对离合器外壳进行减速及刹车，该减速刹车离合器8的外壳81固定在所述箱体1上，产生的热量可以由海水冷却带走；

增速箱9之前为低速端，增速箱9之后为高速端，当减速刹车离合器8安装在低速端时，除如图1、图2所示连接在离合器外壳16上之外，减速刹车离合器8还可套设在离合器外壳16和增速箱9之间的转轴上；

所述离合器外壳16通过联轴器10连接所述增速箱9的输入轴，所述增速箱9的输出轴通过联轴器10连接所述发电机11的输入轴，本实施例中的增速箱9采用增速齿轮箱；

所述第一桨叶2和第二桨叶3的工作方向相反，其安装角度相差180度，第一桨叶2在正方向流向的海流推动下旋转，第二桨叶3在反方向流向的海流推动下旋转；

当海流为正方向流向时，第一桨叶2被推动旋转，第二桨叶3不旋转，此时使第一离合器6接合，第二离合器7脱开，第一离合器6带动离合器外壳16旋转，离合器外壳16再带动增速箱9旋转，进而带动发电机11发电；当海流为反方向流向时，第二桨叶3被推动旋转，第一桨叶2不旋转，此时使第二离合器7接合，第一离合器6脱开，第二离合器7带动离合器外壳16旋转，离合器外壳16再带动增速箱9旋转，进而带动发电机11发电。

当海流流速过大时，减速刹车离合器8通过粘液剪切力的作用降低所套设的转轴的转速，进而降低发电机11的输入轴的转速至额定转速，避免发电机11产生过载现象；如果不发电时，增加油压到最大压强，使减速刹车离合器8作刹车使用，刹车完成后离合器外壳16不旋转，刹车时使油压缓慢增加，可起到柔性刹车的作用。

本实施例中，所述发电机11为永磁发电机，并配置全功率变流器，该双桨叶双向水平轴海流能发电装置启动后低转速时即能并网发电。

上述全功率变流器是一种由直流环节连接两组电力电子变换器组成的背靠背变频系统。这两组电力电子变换器分别为发电机侧变换器和电网侧变换器，发电机侧变换器接受发电机产生的有功功率，并将该有功功率通过直流环节送往电网侧变换器。这样发电效率比较高，低转速时也能发电。

永磁发电机的优点是低速发电性能好，发电效率高。

在发电机11为永磁发电机，并配置全功率变流器的情况下，第一离合器6和第二离合器7可以采用多种形式的离合器，只要达到离合的功能即可，第一离合器6、第二离合器7可采用液压离合器、牙嵌式离合器，单向离合器，电磁离合器、同步离合器等。

所述减速刹车离合器8为粘液离合器。本实施例中该减速刹车离合器8可实现无级变速，还可实现柔性刹车。

作为一种实施方式，如图10（仅示出了减速刹车离合器8的一半剖面图）所示，该减速刹车离合器8包括外壳81、动摩擦片82、静摩擦片83、减速刹车活塞84、减速刹车活塞杆85、减速刹车返回弹簧86，动摩擦片82和静摩擦片83交替设置，动摩擦片82和静摩擦片83呈环形结构，所套设的转轴伸入环形结构内并与动摩擦片82花键可滑动连接，所套设的转轴通过花键带动所述动摩擦片82一起转动，静摩擦片83与外壳81花键可滑动连接，工作油液推动所述减速刹车活塞84前进，通过减少动摩擦片82和静摩擦片83之间的粘液厚度实现对动摩擦片82也即所套设的转轴的减速，减速刹车活塞84进程越大，粘液厚度越小，动摩擦片82减速越大。当工作油液回流时，在减速刹车返回弹簧86作用下动摩擦片82和静摩擦片83逐渐复位。

本实施例中，减速刹车离合器8的动、静摩擦片采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式，可以是动摩擦片82为钢片摩擦片，静摩擦片83为纸基摩擦片，也可以是动摩擦片82为纸基摩擦片，静摩擦片83为钢片摩擦片；并且，减速刹车离合器8的钢片摩擦片和纸基摩擦片之间的动、静摩擦系数相同或相近，否则二者的动、静摩擦系数相差较大的话，减速刹车离合器8打滑时会产生爬行现象，产生很大的振动，会严重损坏增速齿轮箱。

作为一种实施方式，所述第一离合器6、第二离合器7为液压离合器，如图9所示（仅示出了第一离合器和第二离合器的一半剖面图），所述第一离合器6和第二离合器7分别包括离合器外壳16、主动摩擦片62、从动摩擦片63、活塞64、活塞杆65、返回弹簧66，主动摩擦片62和从动摩擦片63交替设置，主动摩擦片62和从动摩擦片63呈环形结构，输入轴（对于第一离合器6，输入轴为第一主轴4，对于第二离合器7，输入轴为第二主轴5）伸入环形结构内并与主动摩擦片62花键可滑动连接，从动摩擦片与所述离合器外壳16为花键可滑动连接，在工作油液作用下活塞64推动主动摩擦片62和从动摩擦片63压紧并一起转动，与从动摩擦片63花键连接的离合器外壳16随之转动，该离合器外壳16即为所述共用的输出转轴，当工作油液回流时，在返回弹簧66作用下主动摩擦片62和从动摩擦片63分离。

本实施例中，第一离合器6、第二离合器7的摩擦片可采用普通摩擦片，也即主动摩擦片62采用钢片摩擦片，从动摩擦片63采用铜基摩擦片。

给第一离合器6、第二离合器7、减速刹车离合器8供油的液压泵站18设于所述箱体1的尾部，由于第一离合器6、第二离合器7、以及所述离合器外壳16是旋转的，故液压泵站18通过液压滑环19给第一离合器6、第二离合器7提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器8提供润滑油液，由于减速刹车离合器8的外壳81静止，故从其外壳81进入工作油液；图3、图7、图8中，工作油液入口为A，润滑油液入口为B；

液压滑环19相当于介质的旋转接头，用于静止部件和转动部件之间的管道连接，以避免静止部件和转动部件之间的连接管道拧曲，通常包含位于外部的静止环和位于内部的转动环，本实施例中其转动环体现为所套设的转轴，所套设的转轴内的油路有工作油路和润滑油路。

当减速刹车离合器8位于低速端时，给第一离合器6和第二离合器7提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器8提供润滑油液的液压滑环19安装在离合器外壳16和增速箱9之间的转轴上。

本实施例中，所述第一离合器6、第二离合器7的用油包括工作油液和润滑油液，如图9所示，给第一离合器6和第二离合器7提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱21、工作油路粗滤器22、工作油路油泵23、工作油路精滤器24、工作油路减压阀25、三位三通换向阀26，所述工作油路精滤器24的输出端和油箱21之间连接工作油路溢流阀27，所述三位三通换向阀26的第一工位261用于给第一离合器6的工作油腔进油，第二工位262用于给第二离合器7的工作油腔进油，第三工位263用于第一离合器6以及第二离合器7的工作油液的回油；

所述第一离合器6和第二离合器7还分别连接有可将工作油液速泄的速泄阀87。

给第一离合器6和第二离合器7提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱21、润滑油路粗滤器32、润滑油路油泵33、润滑油路精滤器34，所述润滑油路精滤器34的输出端和油箱31之间连接润滑油路溢流阀35，润滑油路精滤器34的输出端油液用于润滑第一离合器6以及第二离合器7的主动摩擦片62和从动摩擦片63之间的摩擦副。

本实施例中，所述减速刹车离合器8的用油包括工作油液和润滑油液，如图10所示，给减速刹车离合器8提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱21、工作油路粗滤器22、工作油路油泵23、工作油路精滤器24、电液比例减压阀28、两位三通换向阀29，所述工作油路精滤器24的输出端和油箱21之间连接工作油路溢流阀27，所述两位三通换向阀29的第一工位291用于给减速刹车离合器8的工作油腔进油，第二工位292用于减速刹车离合器8的工作油液的回油；所述电液比例减压阀28通过输入电压来比例调节供油压力，从而控制减速刹车离合器8的输出转速；

所述减速刹车离合器8还连接有可将工作油液速泄的速泄阀87。

给减速刹车离合器8提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱21、润滑油路粗滤器32、润滑油路油泵33、润滑油路精滤器34，所述润滑油路精滤器34的输出端和油箱31之间连接润滑油路溢流阀35，润滑油路精滤器34的输出端油液用于润滑减速刹车离合器8的主动摩擦片82和从动摩擦片83之间的摩擦副。

第一离合器6、第二离合器7、减速刹车离合器8的上述工作油路和润滑油路均设于所述液压泵站18内，液压泵站18设于箱体1的尾部，液压泵站18外接控制信号线到控制台，控制台可位于海上试验平台上或者岸上。液压泵站18设于箱体1上而非海上试验平台或岸上，可以减小背压和沿程损失。

本实施例的工作原理在于：在空心的第二主轴5内穿设第一主轴4，第一主轴4前端固定连接第一桨叶2，第二主轴4前端固定连接第二桨叶3，第一桨叶2被正方向海流推动旋转，第二桨叶3被反方向海流推动旋转，当第一桨叶2旋转时，通过液压使第一离合器6接合，输出转动的离合器外壳16，当第二桨叶3旋转时，通过液压使第二离合器7接合，也输出转动的离合器外壳16，离合器外壳16再带动增速箱9旋转，进而带动发电机11发电；

当海流流速过大时，减速刹车离合器8通过液体粘性传动降低所套设的转轴的转速，使发电机11的输入轴的转速降低至额定转速，避免发电机11产生过载现象；如果不发电时，对减速刹车离合器8增加油压到最大压强，使减速刹车离合器8作刹车使用，此时离合器外壳16不旋转，此时可进行检修和提升机组性能等操作。

本实施例中，如图4所示，第一桨叶2连接在第一主轴4的前端，是指第一桨叶2连接在第一桨毂41上,第一桨毂41螺栓固定在第一主轴4的前端；第二桨叶3连接在第二主轴5的前端，是指第二桨叶3连接在第二桨毂42上,第二桨毂42螺栓固定在第二主轴5的前端。

第二桨毂42为空心结构，第一主轴4穿过第二桨毂42与第一桨毂41螺栓固定，第一主轴4的入口设有防止海水进入的第一密封43，第二主轴的入口设有防止海水进入的第二密封44。

本实施例中，给第一离合器6、第二离合器7、减速刹车离合器8供油的三位三通换向阀26、两位三通换向阀29，也可替换为其他实现同样功能的阀门。

实施例二

本实施例和实施例一的不同之处在于：

所述第一主轴4作为输入轴连接第一离合器6的外壳，所述第二主轴5作为输入轴连接第二离合器7的外壳，第一离合器6和第二离合器7的所述共用的输出转轴为其二者共用的中心转轴，当第一离合器6接合时，第一离合器6的外壳带动该共用的输出转轴旋转，当第二离合器7接合时，第二离合器6的外壳带动该共用的输出转轴旋转；该共用的输出转轴连接用于减速及刹车的所述减速刹车离合器8。

也即，第一离合器6、第二离合器7各自的外壳作为输入轴，第一离合器6、第二离合器7共用一中心转轴作为输出轴。和实施例一相比，第一离合器6、第二离合器7各自的输入部件和输出部件互换。

实施例三

参照图5-图10：本实施例和实施例一的不同之处在于：所述减速刹车离合器8安装在高速端，也即连接在增速箱9和发电机11之间的转轴上。减速刹车离合器8的外壳81也和箱体1固定。

当减速刹车离合器8位于高速端时，给减速刹车离合器8提供润滑油液的液压滑环19安装在增速箱9和发电机11之间的转轴上。同样，减速刹车离合器8从其外壳81进入工作油液。

和实施例一样，给第一离合器6和第二离合器7提供工作油液和润滑油液的液压滑环19安装在离合器外壳16和增速箱9之间的转轴上。

实施例四

本实施例和实施例一的不同之处在于：所述发电机11为同步发电机，此时第一离合器6和第二离合器7为粘液离合器，同步发电机的转速由电网拖动，恒速运行；当第一主轴4工作时，为粘液离合器的第一离合器6控制第一主轴4的转速，当第二主轴5工作时，为粘液离合器的第二离合器7控制第二主轴5的转速，使第一主轴4或第二主轴5产生的扭矩达到最大值，即发电量最大；此时第一离合器6和第二离合器7均采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式，可以是主动摩擦片为钢片摩擦片，从动摩擦片为纸基摩擦片，也可以是主动摩擦片为纸基摩擦片，从动摩擦片为钢片摩擦片；在传递至发电机11的扭矩超过额定扭矩时，控制第一离合器6或第二离合器7，或者启动减速刹车离合器8，降低传递到发电机11的扭矩到额定值。此过程中发电机11的输入轴转速由电网拖动维持不变。

以下以正方向海流为例说明工作过程：

当海流有小流速时，第一离合器6和第二离合器7处于脱开状态，海流流速增大时，以正方向海流为例，第一桨叶2逐渐加速，此时由于没有负荷，第一桨叶2很快加速到超过额定转速，此时第一离合器6启动，工作油液加压，使发电机11转速固定在额定转速，此时可以并网；然后控制第一离合器6的工作油压，使第一离合器6传递的扭矩为最大，此时则发电机11的发电功率为最大；当传递至发电机11的扭矩超过额定扭矩时，减小第一离合器6的工作油压，使第一离合器6传递至增速箱9的扭矩维持在额定值，或者启动减速刹车离合器8（特别是第一、第二离合器失效时），降低传递到发电机11的扭矩到额定值，消耗的部分扭矩变成热量。此过程中发电机11的输入轴转速由电网拖动维持不变。此后，当需要发电机组停止工作时，加大第一离合器6的工作油压，加大减速刹车离合器8的工作油压，使发电机11的输入轴停止转动，此时第一离合器6和减速刹车离合器8作刹车用。

采用同步发电机并网无需配置全功率变流器，成本较低。

由于第一离合器6、第二离合器7采用粘液离合器，则给其提供工作油液的工作油路和图9不同，应该参照图10内的工作油路给其提供工作油液，也即背压阀采用电液比例减压阀28，目的是提供工作油压连续变化的工作油液，以进行粘液无级调速。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：其箱体外设有由海流推动旋转的第一桨叶和第二桨叶，所述第一桨叶连接在第一主轴的前端，所述第二桨叶连接在第二主轴的前端，第一桨叶位于第二桨叶前方，所述第一主轴穿设在为空心的第二主轴内，支承第一主轴的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承,支承第二主轴的轴承中有可承受海流轴向推力的轴承；

第一主轴的后端作为输入轴连接第一离合器，第二主轴的后端作为输入轴连接第二离合器，第一离合器和第二离合器共用一输出转轴，当第一离合器接合或者第二离合器接合时，均可使第一离合器和第二离合器的共用的输出转轴旋转；所述共用的输出转轴连接增速箱的输入轴，所述增速箱的输出轴连接发电机的输入轴；

所述第一桨叶和第二桨叶的工作方向相反，第一桨叶在正方向流向的海流推动下旋转，第二桨叶在反方向流向的海流推动下旋转；

当海流为正方向流向时，第一桨叶被推动旋转，此时使第一离合器接合，第二离合器脱开，第一离合器带动所述共用的输出转轴旋转；当海流为反方向流向时，第二桨叶被推动旋转，此时使第二离合器接合，第一离合器脱开，第二离合器带动所述共用的输出转轴旋转；

所述双桨叶双向水平轴海流能发电装置还包括可进行减速及刹车的减速刹车离合器，该减速刹车离合器通过液体粘性传动进行减速及刹车。

2.如权利要求1所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述减速刹车离合器连接在所述共用的输出转轴上，或者连接在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上；或者，所述减速刹车离合器连接在增速箱和发电机之间的转轴上。

3.如权利要求1所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述第一主轴作为第一离合器的中心转轴，所述第二主轴作为第二离合器的中心转轴，第一离合器和第二离合器共用同一离合器外壳，该离合器外壳为第一离合器和第二离合器的所述共用的输出转轴；

或者，所述第一主轴作为输入轴连接第一离合器的外壳，所述第二主轴作为输入轴连接第二离合器的外壳，第一离合器和第二离合器的所述共用的输出转轴为其二者共用的中心转轴。

4.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述发电机为永磁发电机，并配置全功率变流器，故该双桨叶双向水平轴海流能发电装置启动后低转速时即能并网发电；

或者，所述发电机为同步发电机，此时第一离合器和第二离合器为粘液离合器，同步发电机的转速由电网拖动，恒速运行；第一离合器控制第一主轴的转速，第二离合器控制第二主轴的转速，使第一主轴或第二主轴产生的扭矩达到最大值，即发电量最大，此时第一离合器和第二离合器采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式；在传递至发电机的扭矩超过额定扭矩时，控制第一离合器或第二离合器,或者启动减速刹车离合器，降低传递到发电机的扭矩到额定值。

5.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述减速刹车离合器包括外壳、动摩擦片、静摩擦片、减速刹车活塞、减速刹车活塞杆、减速刹车返回弹簧，动摩擦片和静摩擦片交替设置且呈环形结构，待减速刹车的转轴伸入该环形结构内并与动摩擦片花键可滑动连接，静摩擦片与所述外壳为花键可滑动连接，工作油液推动所述减速刹车活塞前进，通过减少动摩擦片和静摩擦片之间的粘液厚度实现对动摩擦片的减速，减速刹车活塞进程越大，粘液厚度越小，动摩擦片减速越大，当工作油液回流时，在减速刹车返回弹簧作用下动摩擦片和静摩擦片逐渐复位；

所述减速刹车离合器的动、静摩擦片采用钢片摩擦片和纸基摩擦片配合的方式，并且钢片摩擦片和纸基摩擦片之间的动、静摩擦系数相同或相近，以避免减速刹车离合器打滑时产生爬行现象，产生很大的振动。

6.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述第一离合器、第二离合器为液压离合器，所述第一离合器和第二离合器分别包括离合器外壳、主动摩擦片、从动摩擦片、活塞、活塞杆、返回弹簧，主动摩擦片和从动摩擦片交替设置且呈环形结构，输入轴伸入该环形结构内并与主动摩擦片花键可滑动连接，从动摩擦片与所述离合器外壳为花键可滑动连接，在工作油液作用下活塞推动主动摩擦片和从动摩擦片压紧并一起旋转，所述离合器外壳随从动摩擦片一起旋转，该离合器外壳即为所述共用的输出转轴，当工作油液回流时，在返回弹簧作用下主动摩擦片和从动摩擦片分离。

7.如权利要求2所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：给第一离合器、第二离合器、减速刹车离合器供油的液压泵站设于所述箱体上，液压泵站通过液压滑环给第一离合器和第二离合器提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器提供润滑油液，减速刹车离合器从其外壳进入工作油液；

当减速刹车离合器位于低速端时，给第一离合器、第二离合器提供工作油液和润滑油液、以及给减速刹车离合器提供润滑油液的液压滑环安装在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上，当减速刹车离合器位于高速端时，给减速刹车离合器提供润滑油液的液压滑环安装在增速箱和发电机之间的转轴上，给第一离合器和第二离合器提供工作油液和润滑油液的液压滑环安装在所述共用的输出转轴和增速箱之间的转轴上。

8.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述第一离合器、第二离合器的用油包括工作油液和润滑油液，给第一离合器和第二离合器提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱、工作油路粗滤器、工作油路油泵、工作油路精滤器、工作油路减压阀、第一换向阀，所述工作油路精滤器的输出端和油箱之间连接工作油路溢流阀，所述第一换向阀用于给第一离合器的工作油腔进油、给第二离合器的工作油腔进油、以及第一离合器、第二离合器的工作油液的回油；

给第一离合器和第二离合器提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱、润滑油路粗滤器、润滑油路油泵、润滑油路精滤器，所述润滑油路精滤器的输出端和油箱之间连接润滑油路溢流阀，润滑油路精滤器的输出端油液用于润滑第一离合器以及第二离合器的摩擦副；

所述第一离合器和第二离合器还分别连接有可将工作油液速泄的速泄阀。

9.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述减速刹车离合器的用油包括工作油液和润滑油液，给减速刹车离合器提供工作油液的工作油路包括依次连接的油箱、工作油路粗滤器、工作油路油泵、工作油路精滤器、电液比例减压阀、第二换向阀，所述工作油路精滤器的输出端和油箱之间连接工作油路溢流阀，所述第二换向阀用于给减速刹车离合器的工作油腔进油、以及减速刹车离合器的工作油液的回油；所述电液比例减压阀通过输入电压来比例调节供油压力，从而控制减速刹车离合器的输出转速；

给减速刹车离合器提供润滑油液的润滑油路包括依次连接的油箱、润滑油路粗滤器、润滑油路油泵、润滑油路精滤器，所述润滑油路精滤器的输出端和油箱之间连接润滑油路溢流阀，润滑油路精滤器的输出端油液用于润滑减速刹车离合器的摩擦副；

所述减速刹车离合器还连接有可将工作油液速泄的速泄阀。

10.如权利要求1-3之一所述的双桨叶双向水平轴海流能发电装置，其特征在于：所述第一主轴由第一调心轴承和第一主轴轴承支承，该第一调心轴承先承受海流的轴向推力，然后第一调心轴承承受的轴向推力传递给支承第二主轴的推力轴承；所述第二主轴由第二调心轴承和推力轴承支承，第二主轴所受的海流轴向推力也由该推力轴承承受；

所述减速刹车离合器既可实现无级变速，也可实现柔性刹车。