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【系统结构】5 L' C: b* X/ 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。1 L4 [% z* l2 ]. j
【系统原理】, E/ G* i. ]& T! @/ u/ Y9 X
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 A7 {* i! |2 J# y3 M q【结构数据】
+ v$ ~$ g: u; b. |浮体:5×1×0.15m
! y7 s0 i9 m* S( ~绳外径:12mm
, C1 l8 W; x3 j v" {9 s" B转筒径:200mm' ]) s" W7 _; u. ~7 Z t" i0 S
转筒宽:100mm
' w$ \# _5 A- e1 f: m轴径:48mm
" t$ J$ y5 K) `棘轮顶圆直径:192mm/ |( P$ b L6 X' d) A4 y
棘轮宽度:24mm
4 k" x: b, d6 \- A8 k9 C3 h- d% Z轴向柱塞泵液压:50Mpa
" W! \$ D: R) z! T缸数:8 d/ p* X. C7 j
缸内径:15mm7 l) ], a$ T5 u
斜度:15°
# D) I6 ?2 d1 T: H/ K& o油管:Oil pipe
% S7 G$ l9 k/ \; x$ W轴向柱塞泵:axial plunger pump
5 M' t" d V4 i尼龙绳:Nylon rope9 N. ?$ e/ L9 n5 B
棘轮:ratchet wheel7 s, C% Y ]- _4 b
蓄能器:accumulator
9 o9 [4 ^9 ]+ O' P9 R( h易弯面:Surface apt to be crooked
- l. h! W4 t1 q5 Z' q发条:Clockwork spring7 u/ @8 A, J4 z7 |
发电机:Generator# U; I7 T4 H6 e8 q0 }6 n; v
油缸:Oil vat* K/ w' j6 ?: m5 B; o( W
转轮:rotational Wheel
& [+ e3 W/ R0 N( e/ { e, C$ e& z* u浮体:
7 H* T$ ]3 u1 K弹性衔接面$ L8 D* e3 G) n+ N' d
柱塞泵
6 \9 N$ i& ?5 u# b高压油管% w% {) P4 T, q0 T: H
液压马达
N1 A% r8 b* i3 l$ }7 B% {" P回油管
- G2 w0 G! R; Z( o3 N8 u* E" U% ~【工作运行情况分析】: Q: K0 q- h: v. m6 k* {
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N( i/ J, u5 m* Q- c q
对于1米多高的海浪,有
% f# O0 d$ I7 i, O9 ]7 |E=h×F=1m×5000N=5000焦
1 k) l, }" K6 k* O/ `如果海浪周期为5秒,有, C9 F. N' A4 I
P=E/t=5000J/5s=1KW
/ n4 }! t1 u* L3 u【转换效率】# w- @. f% l( Z! l
绳轮:95%
) v) }. _7 K4 s. [! Y轴向柱塞泵效率:85%
7 ?" B0 n ~6 B6 L, N, d液压管路中途损失:5% q2 T6 V/ Z9 j- ~' T) G: Q
液压马达转换效率:86%
" ~. ~3 ^* ?9 \发电机效率:96%) W& F9 A$ C! u: H
电网中途损耗:6%0 f, U) q& t9 R
总转换效率:60%
- |" h. q% n2 g0 T4 ^3 [【经济分析】, q" Z/ R- `, x8 f
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。* z' C3 V! [) t
该系统如工作海域平均波高为1米多高,# q/ | j1 g' r5 c
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
7 r# H2 @# L A1 O( i年收益率=1728/5000=34.56%
( o7 {+ X% A# H5 O- J+ f4 B 【系统特点】$ K/ i% K! Z h1 _
1、生存性强,抗风浪能力非常好:
$ K# l5 O0 [6 ^: k% D) F& L1)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。$ ~9 s$ `, y! O: C' h9 V
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。
5 ?4 C9 J" O- x9 O# r9 ~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。( J0 l' w9 c. U9 U
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。; j' e5 V; _5 O8 d4 D; a6 Q) g
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。
2 b8 m7 |( ~8 P' }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。
; N5 S$ E6 ^8 ^3 J, b; _! ` }' |4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高. ^9 N$ p/ t0 F* l! n6 L5 _( n( {; K
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。
" Z7 S; T/ e' @) b2)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。
; r; O6 q0 b$ n1 b) C5、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。4 U- @0 i/ F% @% \( x8 U
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。% n5 }& B& R i3 h( D
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