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【系统结构】" G- v0 X4 I, O1 P" v
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。
* X% S( V: t* y9 b _【系统原理】# t. c5 o0 F6 J0 h6 z. L) j
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。) D- [4 ^3 W: L3 q* p
【结构数据】
- w0 e4 M9 R, q6 q+ K% x浮体:5×1×0.15m
1 X/ o8 o4 w. _1 ]9 e6 K绳外径:12mm
+ W7 b( L2 O3 |转筒径:200mm3 K2 `5 w2 f0 L
转筒宽:100mm
# p K& z9 z* Z" P6 r/ ]5 @轴径:48mm7 L+ ]0 H+ @( t5 u
棘轮顶圆直径:192mm2 A8 x6 f* n6 v' L& [) B
棘轮宽度:24mm
0 Y4 t6 u( w6 ]) q轴向柱塞泵液压:50Mpa
! L% i4 \, w7 E7 j缸数:81 x* x! g9 }9 t5 B9 ?+ Q
缸内径:15mm
; s" v3 _2 V, U/ m$ n8 l+ J斜度:15°5 Y& W6 {: c( Z" E+ k
油管:Oil pipe2 M2 A, i1 u1 j$ D0 V: ]: C
轴向柱塞泵:axial plunger pump
3 b9 I' Y0 c5 r: S, H8 k尼龙绳:Nylon rope, c" ~" Q- A3 c/ K: e
棘轮:ratchet wheel
: z+ X6 W& u: e, v+ R' ^蓄能器:accumulator
" }5 I/ [8 Q# ]; |易弯面:Surface apt to be crooked
# d5 x4 `. E+ s8 E6 U/ h- z/ C5 `, }发条:Clockwork spring
% q8 ~) [ d' `( h8 M发电机:Generator
6 w( `6 E' j. b; A! a: g* D' Z油缸:Oil vat1 ?) m) l: N, M
转轮:rotational Wheel
+ H7 P! q" }1 j( n, N9 E浮体:5 o3 Y) W2 |9 P( s4 x2 m! d# N" p$ c$ ^
弹性衔接面8 M7 _* B8 T3 p! n) C2 G
柱塞泵
2 U2 F9 T: G8 G" c9 x7 Q' \2 j4 [ N( i高压油管
( v' e N- F/ p5 y液压马达
+ Z$ g9 l5 c8 E- t回油管
& N5 d3 Z. Y. ]6 h4 @' _【工作运行情况分析】
# b: W: j- ~1 cF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N; r! H* H) |! y5 g2 ^5 {" t
对于1米多高的海浪,有' Z6 O) P+ F6 y2 k
E=h×F=1m×5000N=5000焦. [3 n2 ~ u7 U/ y! m0 _5 B5 m% p' e
如果海浪周期为5秒,有) ?9 V& B* H. n
P=E/t=5000J/5s=1KW
$ [* Y6 @' f' G( T1 V; t【转换效率】7 Q" ~! Z; c6 U* I
绳轮:95%: H7 }2 }. l& \/ V$ B( P
轴向柱塞泵效率:85%- {/ s, _& [0 q, e. W; @( q) o
液压管路中途损失:5%
+ t( ]1 J& T# ]: {% \) m液压马达转换效率:86%; s0 t$ `) v, @+ ^; |
发电机效率:96%
8 Q+ g+ H( h4 {# P1 p电网中途损耗:6%
& s8 Z( U* r/ `7 H总转换效率:60%0 ]( B5 D2 e* j y
【经济分析】
/ g8 E8 ^$ P0 d1 H% ?/ r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。
/ Q6 i" I2 @& T; h" A- B该系统如工作海域平均波高为1米多高,; K+ I# n6 Q# |: @9 k
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 O" U# U3 G4 R- i4 i2 @7 }- C/ V( M
年收益率=1728/5000=34.56%/ a" q+ V, j, B& j
【系统特点】 I# Z9 `; R: B& g2 r
1、生存性强,抗风浪能力非常好:
' U; A) L& ^" a$ f4 B2 Z8 A: t1)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。# t1 a2 }( F8 _2 X( Q0 I- P
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。
8 a% A+ f: G {& q' M6 h g3)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。2 y1 M, @4 I/ `) ^ J+ }5 m6 |$ Z
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。
3 G0 b1 u8 u; \7 \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。; H5 [6 c* E A& X2 F
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。
$ s. Z2 B) B6 i* [ y2 X9 v* G4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高9 z# U( x. u$ u8 \
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。
2 r0 a- F% v ~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。
( p/ X' u( u# ?. g( G/ r5、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 X* A" X) x; {( l* I' o
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。
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