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【系统结构】, w) u1 F0 Z1 j% L
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。
p, Q# z8 \% F3 a2 j【系统原理】! m& e/ S. A( x% @$ A
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。
8 x( d" b$ _2 b0 ?% I# Q3 T【结构数据】
+ v% J* [' j6 {/ H浮体:5×1×0.15m
' B) }6 n0 `8 c绳外径:12mm
$ I% Q# ~# z% m' s0 _- y转筒径:200mm* J3 [( W& R( M5 D# ^
转筒宽:100mm
4 i( S6 O8 {5 K6 N/ L$ _+ C# I轴径:48mm
) p/ w2 ^( y* {' _. O, m9 v, E棘轮顶圆直径:192mm; t3 O9 y0 f0 @8 l' M
棘轮宽度:24mm( U0 K; C/ l3 N9 z
轴向柱塞泵液压:50Mpa+ ~3 o5 p8 w2 h( D
缸数:8
% h# g! k4 g, y* c5 A* P' g* W* x缸内径:15mm
, t) j- C/ K8 T) h7 h& n) }斜度:15°
5 N' U9 `: J/ j$ C4 t油管:Oil pipe( x5 [/ ?2 {( Q5 A
轴向柱塞泵:axial plunger pump2 \) T' ?+ E$ _4 t- _! u) I
尼龙绳:Nylon rope0 F! R' y( f) R* j8 R8 J
棘轮:ratchet wheel
K) X2 `7 x7 O8 s( p蓄能器:accumulator
2 x# q9 r- u! W/ L# |8 ?, y- L' w易弯面:Surface apt to be crooked4 m( t/ ~& e3 k; q$ T& e, G( y; c
发条:Clockwork spring
/ @9 U0 _$ x; ~. e- m. ^& N% b发电机:Generator
( S& g5 ^4 ~0 j; X6 i, O. a8 q' B! ?油缸:Oil vat
: f- Y6 ~3 A: c: F$ E转轮:rotational Wheel
7 S+ u. Q; A) g1 [7 [" [) f; B浮体:( P! B6 |0 C4 F
弹性衔接面6 C& r5 w6 |5 ^
柱塞泵0 ^3 X e9 \, v) i6 c
高压油管- A# x: R8 f% ~8 L A
液压马达
8 X& u Y8 O4 I+ @6 {. }回油管
1 s9 g( `( }. _$ \) N1 |【工作运行情况分析】. s9 U7 k$ `' P
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
. p5 j* {$ ?& r3 ]% t, n/ e$ d# [% h对于1米多高的海浪,有0 b" q2 m" u$ C
E=h×F=1m×5000N=5000焦6 h1 q' k0 q: g3 |# g4 b; r& y
如果海浪周期为5秒,有$ i( ?' w- S2 q# G+ W! g5 F
P=E/t=5000J/5s=1KW; F1 i7 a+ G$ W3 D
【转换效率】6 S# E5 h* t% [) K0 x
绳轮:95%
`7 C5 z' F; t1 k( w1 q轴向柱塞泵效率:85%
; x7 h" D8 W/ g k# q1 u; j液压管路中途损失:5%2 r5 k4 j% m& B. m6 F4 R
液压马达转换效率:86%3 \9 F, k$ I4 I* W* Z. Z7 T# {9 I
发电机效率:96%
7 K6 L* W# p5 i1 N' p& ]4 t电网中途损耗:6%
+ W0 v! D; `' }5 e6 F5 O总转换效率:60%
. ^2 I4 [ ^/ M9 i2 R; i【经济分析】
" m g9 `' R) j$ }% u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。) G8 g: G W! T5 y! V! M) @% i
该系统如工作海域平均波高为1米多高,8 b e' Q' b% q1 @
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0 w; x; j% R7 O1 _, y+ g
年收益率=1728/5000=34.56%5 t0 Z1 C# O1 B) E) j
【系统特点】& k& f. f2 A4 w& b3 v
1、生存性强,抗风浪能力非常好:
$ b. ^& I: J" |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。6 t( ~ E8 d1 A2 h$ G! j
2)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。
+ |- v X; X% v7 y1 U. w+ q7 ]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。
9 h2 b# v: ?" S/ u: A U4)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。4 P1 h0 P4 f/ X% {" f; i2 Y$ S0 ~
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。 }- [+ V8 s& r. x
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。
Y: {% f5 O- Y! v) _# Z4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高9 Z/ D* C0 R( @6 ~
1)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。
# t, L' ~/ i# r- t2)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。& l5 F8 j; R0 m. \/ c8 j$ z
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。3 _: I! Q% e6 z. K a- `1 R
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。 a* O: q" r8 g* B# M. J) I& ~
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