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【系统结构】
9 u$ F5 j; j) i% f2 n 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。
& ]$ R$ |- D* C% c& O6 s5 w【系统原理】( m- E: e% r$ b* \ C, B
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。
3 ]& {$ s% J, s6 g, K9 l【结构数据】
" j7 G8 w" v1 F/ r6 @5 p# B浮体:5×1×0.15m3 k% O( P0 _; t
绳外径:12mm
6 z7 o' ?7 r# }% C; O% i转筒径:200mm/ F3 ]& X, }1 S) G5 q8 R
转筒宽:100mm
% ~5 N( y0 n& o& w; S轴径:48mm# g1 x- e" v8 P; j; |9 _6 W1 t
棘轮顶圆直径:192mm
7 E4 M5 ]: D5 u1 c4 H棘轮宽度:24mm
0 e# z% C& W9 A7 y3 ~轴向柱塞泵液压:50Mpa. |$ |+ n1 |: d
缸数:8
; p% Z0 s) g2 e缸内径:15mm
g- Z0 `# e- Z1 S斜度:15°; w9 u0 x" Y9 _+ K( H: l
油管:Oil pipe$ N* h1 S; s7 g& n/ V. B
轴向柱塞泵:axial plunger pump
( W+ o9 Z( K" c0 t, @" m$ c& [尼龙绳:Nylon rope
/ C; Q4 p# l6 K8 R棘轮:ratchet wheel* c/ @% H4 L3 g; e; x1 v& C! h
蓄能器:accumulator
5 S- }/ U' Q' }7 ` x6 {" z1 M$ U易弯面:Surface apt to be crooked5 Q$ v" Q- m. y& f! g
发条:Clockwork spring. h) c7 N: ` p, E* K4 }$ u
发电机:Generator, G9 A. G8 o6 T) E( v
油缸:Oil vat
7 }! I0 [0 p/ L) @) O- L转轮:rotational Wheel
' p5 l6 V" j0 r浮体:; o( d& C" _2 G3 Q# t
弹性衔接面! M7 c5 r0 S* g" s" B
柱塞泵
$ @8 B" e `' E" _9 }8 B/ X高压油管/ E( V3 k3 w' p
液压马达
. A- {# r) y3 C3 q) f7 b4 O回油管
2 [% w2 W! T9 v) D; \/ g& e, b【工作运行情况分析】
+ n9 B3 u& a/ O5 AF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N) }& Y0 f+ Z5 [ d, K6 y: b
对于1米多高的海浪,有2 L$ X4 B9 t3 ?% _& x# ?6 A; J; B
E=h×F=1m×5000N=5000焦' p% a7 u% ?8 P. U
如果海浪周期为5秒,有
2 [ \+ I1 q' I4 OP=E/t=5000J/5s=1KW
3 ~9 Y/ W/ J% h# k5 [7 H# B$ h! }【转换效率】
# u* M: V) Y. T# q- O- S. ~ n$ \6 b绳轮:95%
' ?) a. X U: e& {7 S& k轴向柱塞泵效率:85%
) y9 a3 a _5 l% b) W液压管路中途损失:5%
; R5 n8 T% e3 k; j7 a1 O8 _液压马达转换效率:86%
# y; e+ U; N2 k) w# ^ o9 K发电机效率:96%
, Q$ A7 P3 a' m6 T* t- l" }$ t6 c电网中途损耗:6%
" {# W' ~# _& k2 u; z- }总转换效率:60%( j9 w0 h1 g a' m% p; l$ j
【经济分析】5 O1 }; J2 l8 `' ]
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。
7 H0 e$ m6 u, c3 J该系统如工作海域平均波高为1米多高,' k% @4 k$ ~; n, p* g
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
5 I% h0 J k% z' Y% O年收益率=1728/5000=34.56%7 g+ U" M4 A3 H) m! k) ^ m
【系统特点】
+ [2 c# n# k2 S+ |/ }& p% O' W2 S1、生存性强,抗风浪能力非常好:8 h+ t/ W0 ?) k; S% [7 w
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。
* Z) \- L! M+ P7 ~* Y0 Y% 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。3 H1 T, i; l, u- y. Y
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。5 w: h. V! G$ U% B/ ?2 W
4)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。( O9 G8 ?* |! I' P1 u& Q' r
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。
* }' B7 ?/ l' m+ S) b. K3、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。
' n" R8 M, |/ h0 l1 ?7 \4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
4 z' O7 J, c4 G) O% U: f9 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。7 c. o& ?* ^; m
2)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。7 a- E7 y7 i( |6 \- r" b+ g
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。/ h: Z. \2 v [- [
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。! C" Q& L4 o+ W, ^4 I
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