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【系统结构】
; P, m G W1 k9 \7 B5 ^ 浮体上系有绳,绳缠绕在转轮上,转轮与发条、棘轮轴联,棘轮与轴向柱塞泵轴联,轴向柱塞泵为液压系统的输入端,液压系统的输出端为液压马达,其与发电机联接。
0 N+ g7 D1 `( |8 X+ S6 ]) k( ?【系统原理】$ ]$ m4 D6 w1 A2 I( j/ U! f
浮体上升时,拉动转轮,转轮带动棘轮,进而带动柱塞泵;浮体下落时,在发条作用下,转轮反转,将绳收回,因棘轮缘故,不带动柱塞泵反转。柱塞泵将机械能转换成液压能,液压马达将液压能转换成机械能输出给发电机,发电机发电。; \( `2 r( s' b/ [- |
【结构数据】
. a0 t! L8 h2 n# O8 t浮体:5×1×0.15m
2 q# O7 v4 l$ L4 @2 U% n, y绳外径:12mm& z4 i% S3 ^) ]9 E$ p- C- H: L A
转筒径:200mm
5 n" ]3 S) T# O" x* u转筒宽:100mm
; ?6 \/ ]' r% O9 z g# u+ p/ n5 J1 ]1 k( T轴径:48mm$ U8 w: |2 E- I
棘轮顶圆直径:192mm
# i5 D# m' s j棘轮宽度:24mm
7 F9 P5 \4 F" a- L) D轴向柱塞泵液压:50Mpa! X; K) j' e; t
缸数:8
E/ {- ^. f; e# m! o% R缸内径:15mm% K8 ?0 Y5 t& M& p4 W I+ c
斜度:15°
6 z# I( E* \5 r4 e# s油管:Oil pipe
5 b) A" }2 p6 [, m& L轴向柱塞泵:axial plunger pump4 ?. ?& e! u9 D# j1 m1 x6 h
尼龙绳:Nylon rope1 a" u) e; y- H2 F* |" x* P
棘轮:ratchet wheel
" v' _+ c9 R8 x2 o$ ~8 x$ p7 V" {1 F蓄能器:accumulator( O4 h- X" Q1 Q( K3 t7 V2 n
易弯面:Surface apt to be crooked
( U+ X/ X1 p" H3 T发条:Clockwork spring
7 U% k7 `5 h o6 z9 v, Q! s; J发电机:Generator
, k3 s" d9 v9 v Z7 D2 _! [2 \油缸:Oil vat
- N- S' h9 W2 X7 \转轮:rotational Wheel* w4 W' }& _1 r2 w
浮体:! F% O0 O* m0 b* y5 g
弹性衔接面
5 _$ x# `2 }+ y# z: M7 o柱塞泵$ o. O4 m7 P5 d3 h8 x! z
高压油管
2 _( I6 U4 z" e2 B液压马达
7 W' ]7 Q6 V O& [$ |6 \0 {0 i回油管
) q- ~: F: r( ]( n' u! F+ Q' }: E【工作运行情况分析】" G+ F4 A: c# B
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
" d! m# _* A3 t: T对于1米多高的海浪,有
' l1 q$ X5 t0 X% I, b6 T- A ?) F* oE=h×F=1m×5000N=5000焦2 _. T! e3 w7 D0 i
如果海浪周期为5秒,有
7 w) X9 O e6 I; g; PP=E/t=5000J/5s=1KW J1 |# m4 \$ \
【转换效率】6 f. {9 K2 W" T& |! F" g/ g1 \
绳轮:95%
9 R" e9 D' o* |% H7 z轴向柱塞泵效率:85%
" T/ J3 K6 Z9 D9 f) K/ O8 m液压管路中途损失:5%1 c+ L k7 a v: s% L
液压马达转换效率:86%+ Y5 x1 f1 ^6 [" H
发电机效率:96%
, w. y! T7 M4 y* z! J" T) f/ I% T6 `电网中途损耗:6%
2 l1 E, p$ E$ A: N: p1 c总转换效率:60%
/ h; z$ O9 Z6 R5 g8 `. |. V: j2 l- e【经济分析】% D+ a$ L9 `, S3 B; E" w
浮体+绳轮+柱塞泵转换单元造价:3000元,液压系统、发电机摊派成本:2000元。
$ h" l, ~0 K& \3 V0 ^3 h4 j该系统如工作海域平均波高为1米多高,
1 [# w- B$ C# R% {则:年收益=俘获功率×转换效率×工作时间×上网电价=1kw×60%×24小时×300天×0.4元=1728元
4 P+ k( ?7 C, l2 h9 G( f9 p年收益率=1728/5000=34.56%. o% V$ w* y8 W$ p! a, W4 q
【系统特点】
$ l9 ^3 ?7 h. j& ^/ Q1、生存性强,抗风浪能力非常好: c* W! f- A, q' p% Q
1)该系统,核心部分在海面以下几十米深处,这里比较安静,尽管海面波涛汹涌,主体部分在水下依然安然无恙,继续发电。
& i* P' I3 U# b+ t' l2)绳、浮体受力大小取决于负载的多少,而与波浪大小无关。好比一个履带车拖着一个拖车,尽管履带车的发动机马力非常大,但拖车上如果是空的话,拖车与履带车的连接处受力并不大,它只等于拖车所受的摩擦力。但如果拖车满载,这时候,受力就相当大了。# x# k; L/ `. Z I. L! u
3)绳的收放距离可以很长(可以达到十米以上),这就大大延长了波浪冲击过程中缓冲距离,减小了瞬时冲击力,抗风浪能力由此得以增强。
" E9 k) Y# C4 l- J4)对于水上部分的易弯面,由于其本身具有弹性和延展性,可以起到保护易弯面的作用。即使易弯面被灾害性的海浪击毁,由于易弯面的成本很低廉,且可以修补,所以不会有很大损失。, r: @! O3 w( c1 d# M/ i
2、防锈性能良好:机器的核心部分都在箱体内,只有浮体、绳、外涂防腐材料的转轮、轴、机器外壳浸在海水里,而它们都是不怕海水的,所以该系统的抗腐能力没问题。' I% }9 O$ @! Y1 j& e
3、成本低廉:该系统,没有庞大的混凝土室,没有昂贵的不锈钢,没有劳民伤财的土木工程。该系统的主要部件包括:一个作为平台的水泥板及锚、一个展开易弯面用的框架、多个浮板+尼龙绳+转轮+棘轮+轴向柱塞泵的单元、一套液压管路+蓄能器+油缸+发电机。/ G6 g, i1 c; p+ R; V
4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
9 d7 P- ]. X3 C! A2 a" P' W1)浮体、绳与转轮的组合,非常灵活,适应各种波形,尽管这种组合仅能吸收波浪在一个方向上的推力,但这可以通过增加绳、轮组合来弥补,绳可以与易弯面成各种角度由于适应各种波浪,其作业时间也增长。
1 x. r7 j' H- I7 j* L, _$ W2)易弯面呈整个面,与波浪接触,提高了波浪能的接触受力面积。易弯面连续、不漏水,这在很大程度上避免了波浪绕走带来的能量流失。易弯面可以随波起伏,其易弯特性使它能够适应各种波形。0 F7 k1 t+ o. U/ _* u) l6 `
5、可以离岸到深海作业:因为水泥基板底座悬吊于水中,这样就摆脱了对陆地的依赖。拖船可以拖着一整排该发电系统到处走,由此可以移动作业。9 J8 G ~! J0 |" S; [: o3 Q
本人所研究的海浪发电技术成果,如有意投资合作请联系我,QQ:403544931。* Q4 o6 _" @% Z5 u; L/ H ?
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