阅读说明：本技术 一种具有发电装置的防波堤 (Breakwater with power generation facility ) 是由 陈杰 肖尹 边城 邹亮 梁海 蒋超 孙加林 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明设计了一种具有发电装置的防波堤,包括波浪打气装置、储气罐、电磁旋转装置、自动控制系统、混凝土蜗壳、发电机叶轮、发电机、变压器与连续性储电装置。波浪打气装置通过进气管与储气罐相连,储气罐另一端通过排气管与电磁旋转装置连接,电磁旋转装置与混凝土蜗壳通过排气管相连接,排气管末端设有发电机叶轮。发电机叶轮通过转轴与发电机连接,而后与变压器和连续性储电装置通过导线依次连接。该装置通过波浪打气装置将空气输送至储气罐内,通过自动控制系统来控制空气压缩与排放过程。排放出的压缩空气通过排气管喷出后带动发电机叶轮转动,从而由转轴带动发电机发电,并通过导线将电能储存至连续性发电设备中。(The invention designs a breakwater with a power generation device, which comprises a wave inflating device, an air storage tank, an electromagnetic rotating device, an automatic control system, a concrete volute, a generator impeller, a generator, a transformer and a continuous power storage device. The wave inflating device is connected with the air storage tank through an air inlet pipe, the other end of the air storage tank is connected with the electromagnetic rotating device through an exhaust pipe, the electromagnetic rotating device is connected with the concrete volute through the exhaust pipe, and the tail end of the exhaust pipe is provided with a generator impeller. The generator impeller is connected with the generator through a rotating shaft and then sequentially connected with the transformer and the continuous electricity storage device through leads. The device is through wave device of inflating to carry the air in the gas holder, controls air compression and discharge process through automatic control system. The discharged compressed air is sprayed out through the exhaust pipe to drive the impeller of the generator to rotate, so that the generator is driven by the rotating shaft to generate electricity, and the electric energy is stored in the continuous power generation equipment through a wire.)

一种具有发电装置的防波堤

技术领域

本发明涉及一种新型发电式防波堤，属于港口水利工程技术领域

背景技术

传统能源面临日益枯竭、环境保护、安全供应等问题，可再生能源成为了重要的替代能源。海洋覆盖了地球表面70％以上的面积，被认为是储量最大的可再生能源储存地之一。波浪能作为一种清洁、无污染的可再生能源，分布广阔、能量巨大，具有广阔的开发前景。

防波堤作为一种防御波浪入侵，消减波浪能的沿岸水工建筑物，早已成为沿海港口的重要组成部分。但是防波堤消除的波浪能常常得不到有效利用，造成大量的能量浪费。若能够充分利用好这一部分波浪能，将会在一定程度上环节能源压力，所以对波浪撞击防波堤的动能的利用具有很大的必要性。

我国海岸线十分长，防波堤布设范围也十分广泛。沿岸防波堤照明电力供给已是一大难题，孤立岛屿上的防波堤供电更加困难。如果能有效利用波浪动能进行发电，供给防波堤岸上用电设施，就可免去单独架设电缆等问题，也为节能环保做出一定贡献。

波浪撞击防波堤的动能，是一次次不连续的小型波浪的动能之和。若单纯依靠不连续的能量进行发电，会很大程度上影响发电机的发电效率。因此，要提高能量的利用率，尽可能减少发电过程中的能量消耗，就必须做到连续性发电。

发明内容

本发明提出了一种有效将波浪动能转化为电能的可连续工作的发电防波堤。

为了实现上述目标，采取如下的技术解决方案：

一种具有发电装置的防波堤，包括波浪打气装置，储气罐，电磁旋转装置，自动控制系统，和发电装置。波浪打气装置通过进气管与储气罐相连，进气管上设置有电磁阀。自动控制系统通过导线与电磁阀、储气罐与电磁旋转装置相连，发电装置包括发电机叶轮、发电机、变压器与连续性储电装置。其特征在于：该装置通过波浪打气装置将空气输送至储气罐内，通过自动控制系统来控制空气压缩与排放过程。排放出的压缩空气通过电磁旋转装置带动发电机叶轮转动，从而由转轴带动发电机发电，并通过导线将电能储存至连续性发电设备中。

所述具有发电装置的防波堤，其特征在于：波浪打气装置挡板置于防波堤表面，与内部结构通过钢管相连接。钢管外布置一圈弹簧用以增加弹性。波浪打气装置与进气管相连，进气管上设有过滤网，并且进气管在通过滤网后一分为三，分别与三个储气罐相连。

所述具有发电装置的防波堤，其特征在于：储气罐数量为两个及以上，并且呈空间堆叠排列，截面上呈圆形。储气罐内置压力感应装置，实时监测储气罐内气压变化。

所述具有发电装置的防波堤，其特征在于：电磁旋转装置可通过旋转依次与各储气罐排气管相连接。电磁旋转装置内部排气口为转折形，折前段与各储气罐排气口圆心至截面圆心的距离保持一致，折后段位于电磁旋转装置中心

所述具有发电装置的防波堤，其特征在于：所述自动控制装置由电脑程序控制。进气管与排气管上的电磁阀、储气罐上的压力感应装置、电磁旋转装置均通过导线与自动控制系统进行连接。

所述具有发电装置的防波堤，其特征在于：发电机叶轮由混凝土蜗壳保护，混凝土蜗壳与电磁旋转装置通过排气管进行连接。排气管末端设有高压喷嘴，喷出高速压缩气体，在喷嘴另一边设有出风口，排出气体。

本发明的有益效果为：(1)该种防波堤可充分利用波浪动能，将波浪连续撞击防波堤的动能转化为电能，同时通过自动控制系统、储气罐与电磁旋转装置的联合作用，可保证叶轮持续转动，带动发电机持续工作，以达到持续发电目的。所发电量可供给防波堤沿岸设施使用，节约能源，实现节能减排。(2)中国专利授权公开号CN106523311A，授权公开日2016年12月2日，公开了一种基于空气泵系统的充电装置，包括减速带、活塞装置、进气阀、气缸、增压罐、发电机叶轮、发电机、稳压充电器、储能装置等部分。减速带与位于路面下方的活塞装置相连，活塞装置与进气阀相连，进气阀通过进气管与气缸相连，气缸通过设有排气阀的排气管与增压罐相连，增压罐的另一端通过排气管与喷嘴相连，喷嘴出口设有发电机叶轮，高速气流冲击叶轮带动发电机转动，从而进行发电。该发明的不足之处是当储气罐内部气压不足时无法带动叶轮发电，储气罐在加压过程中无法保证发电机叶轮持续转动，所以无法进行连续发电，发电效率低下。本发明通过自动控制系统，将电磁阀、储气罐、电磁旋转装置智能结合起来，做到储气罐储气加压与排气发电同步进行，使发电机叶轮连续转动，以保证发电机连续工作，从而达到连续发电，提高发电效率与能量转化率。

附图说明

图1是本发明所述的一种具有发电装置的防波堤的结构示意图。

图2为本发明所述的一种具有发电装置的防波堤储气罐正视图。

图3为本发明所述的一种具有发电装置的防波堤电磁旋转装置正视图。

图4为本发明所述的一种具有发电装置的防波堤电磁旋转装置侧视图。

图中，本发明的各组成部分为：1-防波堤；2-波浪打气装置；3-防水圈；4-弹簧；5-进气管；6-过滤网；7-逆止阀；8-进气管电磁阀；9-储气罐；10-压力感应装；11-排气管；12-排气管电磁阀；13-电磁旋转装置；14-自动控制系统；15-高压喷嘴；16-混凝土蜗壳；17-发电机叶轮；18-发电机；19-变压器；20-连续性储电装置；21-用电设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种具有发电装置的防波堤，在防波堤1内部放置波浪打气装置2、进气管5、储气罐9、自动控制系统14、电磁旋转装置13、发电机叶轮17、发电机18、变压器19、连续性储电装置20，其中波浪打气装置2挡板外置于防波堤1表面，并且通过轴体与波浪打气装置其他部分相连。与防波堤1接触部分设有防水圈3，保证海水不进入防波堤1内部。进气管电磁阀8、压力感应装置10、排气管电磁阀12、电磁旋转装置13均通过导线与自动控制系统14连接。

本装置工作可分为四个阶段进行：

第一阶段：打气阶段。当波浪撞击到波浪打气装置2的外置挡板上时，波浪打气装置内部轴体向下压，将外界空气输送至进气管5中，此时波浪打气装置上的两部分弹簧4会起一定缓冲作用。当波浪作用力消失时，在弹簧4的作用下，波浪打气装置2的外置挡板逐渐恢复原位。由波浪打气装置2输送进入进气管5的空气，先进入过滤网6，滤清空气中的杂质与微粒。而后进气管5一分为三，外界空气此时也一分为三，进入三条进气管道。

第二阶段：分配气体阶段。储气罐9内都预置了压力感应装置10可以实时监测储气罐内的压力状态。当压力感应装置10检测到储气罐9内部压力值低于预设值范围下限时，通过自动控制系统14控制进气管电磁阀8打开，由一阶段的来气源源不断通过逆止阀7与进气管电磁阀8，流入储气罐9中。由于逆止阀7的存在，气体并不会逆流，只能单向流动。当压力感应装置10检测到出气管内部的压力值达到预设值范围上限值时，由自动控制系统14控制进气口电磁阀8关闭

第三阶段：排气阶段(以首次接入①号储气罐为例)。储气罐排气管11上放置着排气管电磁阀12，排气管11末端与电磁旋转装置13相连接。当电磁旋转装置13的接口接入①号储气罐9后，若进气管电磁阀7与排气管电磁阀12都保持关闭，自动控制系统14控制排气管电磁阀12开启，此时①号储气罐9内部的压缩气体经过排气管11以高速流出，流入电磁旋转装置13。随着①号储气罐9内压缩气体不断流出，①号储气罐9内部压力不断减小，当压力感应装置10检测到①号储气罐9内的压力值小于预设值下限时，自动控制系统14控制进气口电磁阀8打开，此时自动控制系统14内的程序检测到进气管电磁阀8与排气管电磁阀12同时开启，则控制排气管电磁阀12关闭，同时控制电磁旋转装置13逆时针旋转120°，接入②号储气罐。重复此过程，并往复循环，以保障储气罐9能够连续排气。

第四阶段：发电阶段。流入电磁旋转装置13的压缩空气转变为高速气流，通过排气管11，穿过包裹发电机叶轮的混凝土蜗壳16，通过高压喷嘴15以30°的角度高速冲击发电机叶轮17，发电机叶轮17转动，通过转轴带动发电机18发电。所产生的电能通过导线传递至变压器19，将电压转换为安全电压后，通过导线传输至连续性储电装置20中，再通过导线给岸上各个用电设施21供电。

本装置通过设计进气管5与排气管11半径，高压喷嘴15喷出速率来保证由储气罐9排出气体的降压时间远大于储气从预设值下限值储气值上限的时间，以保证其连续性。运用自动控制系统14与各电磁装置，达到自动控制，无需人为操作，可以广泛推广。