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【系统结构】
+ m3 j, {8 f t% I) C# C. p! a 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。$ ^6 {9 R- v7 w2 o* ^
【系统原理】
9 ~& f3 I' d" U5 \7 z2 P6 C/ C$ V 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。* z+ p$ w% p! H; b6 G! N- l
【结构数据】8 G3 K9 y9 P8 I) D
浮体:5×1×0.15m
. ?8 I* S6 N ^: b8 V) Q. c4 H5 I绳外径:12mm
1 q/ i% x5 V6 i2 A转筒径:200mm
7 {+ g! f- Y2 q: I2 P; |/ I! p转筒宽:100mm
, o. O2 y3 S b( y轴径:48mm
5 p, c9 u" x; y) i) f0 W, E; I棘轮顶圆直径:192mm* b7 s5 L5 J% y3 S) [
棘轮宽度:24mm+ A$ L1 c- D# {/ W6 f2 w( ^6 L
轴向柱塞泵液压:50Mpa* b9 q o x3 m E
缸数:8
5 @! u. w5 y V: L1 g4 w, z缸内径:15mm! h$ r5 U4 R+ B7 g3 Q |
斜度:15°. e4 M* ~: u; U4 T1 g4 i/ \; @, }
油管:Oil pipe
8 l+ I# c; W# n2 d轴向柱塞泵:axial plunger pump; K$ G( Z( H5 ?
尼龙绳:Nylon rope
( I5 k1 ~, Q9 Q棘轮:ratchet wheel% v6 V% j! g" S) {# e
蓄能器:accumulator8 G. C3 ^2 h6 i+ D0 v. F
易弯面:Surface apt to be crooked
; d5 h4 ]' ~/ ^: D发条:Clockwork spring
' M& ? ^: g! |/ P' l( h发电机:Generator* E- z! l! F$ l) j3 P: N5 C
油缸:Oil vat
Z. R& u6 u; r* x# n转轮:rotational Wheel5 i8 [2 \2 t5 R2 y" @7 x
浮体:
3 g$ J# N8 k. T/ x% R) Q弹性衔接面
x4 _+ u' ]5 x7 S柱塞泵
6 p6 s2 d1 S r+ T4 d高压油管
% K2 d' k7 T. H液压马达
" _' k+ O# H8 A# s4 o/ S回油管# p3 T8 e# w# E& O. L t2 |
【工作运行情况分析】/ X$ P5 {3 E$ Z/ }. K; m7 l
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
: x. @' X5 w/ T8 W4 i* w& e对于1米多高的海浪,有# T! Q# c0 H3 M* v
E=h×F=1m×5000N=5000焦
' S) A6 U1 K. K; Y如果海浪周期为5秒,有
# ?, t% ?! Y T! Z! Q: ]P=E/t=5000J/5s=1KW
% A$ K# K/ \) l: s3 I7 R2 o【转换效率】
: K, a( W" k& @绳轮:95%
6 c/ v: y0 Q1 i5 W轴向柱塞泵效率:85%) }) }' k, P1 D2 q
液压管路中途损失:5%: g/ f1 Y {0 w8 k6 k5 Y
液压马达转换效率:86%, M" J+ I& d6 b0 [
发电机效率:96%) v0 i% l) c5 L( G- m
电网中途损耗:6%
x1 |% Q! ? S2 e" c总转换效率:60%" j& i0 F+ k4 Y% c
【经济分析】
( q: Z9 I X6 P2 I' G4 }3 A" l0 F& O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。
( x+ h6 T1 s9 G7 f' q% }) U* K) B该系统如工作海域平均波高为1米多高,
j4 }5 w c- ]4 A, y4 Q0 q( D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 A+ V$ C& l4 X) s年收益率=1728/5000=34.56%, B7 J& {! f8 a/ q1 c
【系统特点】
6 w3 q# T: P- I0 S1、生存性强,抗风浪能力非常好:
! E' T& A; U! v- J1)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。
0 C% \8 @7 `' Q2)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 w0 G0 F" l. Z3 p* j' b3)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。
) g+ B8 P4 l" ]4 W) H) G% I0 y4)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。5 x" M7 X, L/ I9 z. B3 I8 t) A# o
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。
1 _# N% Z) b4 v3、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; Y9 j/ R5 k8 Q+ r2 P2 U4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高% R* y0 i9 M3 L) `7 ]2 P/ {# b4 B
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。
& [5 a; v. z+ t2 y6 I a2)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。( g2 X/ k& q# ^
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。# s8 p2 g+ i) T4 X3 z
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。; W* t* I2 \; Y: ^, T. m4 |
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