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【系统结构】- ~& ^$ q' w r6 n; L% M
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。 H) P1 o8 ^; A) @% V
【系统原理】
( T3 |0 |' b/ U5 U' ~+ @. P2 _% p 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 M8 p9 |! V* I- B% x2 j/ S
【结构数据】
, J) e% S. e; w1 Y, v4 }浮体：5×1×0.15m$ k/ {2 _7 F ?
绳外径：12mm
% Y/ J1 Y$ J. t5 p" l转筒径：200mm+ i2 J$ C, z5 p* a3 O2 L1 h
转筒宽：100mm% L' S9 d2 i5 i. P) Z
轴径：48mm
5 X8 z' k, N8 v% q3 z" S0 k棘轮顶圆直径：192mm
0 O, R0 W8 g& [" O2 D1 n棘轮宽度：24mm
( H# }& M; K# Q9 f; |# p轴向柱塞泵液压：50Mpa
9 X( x9 |* j1 @- m缸数：8* P0 s; a W" q
缸内径：15mm6 S$ _9 m+ |4 j! H2 I0 f) g
斜度：15°
) |, T0 o* e: u) z" C油管：Oil pipe& \2 J7 i3 S; c5 ?/ ^) n$ f! ?% c' ~
轴向柱塞泵：axial plunger pump
4 }" F; I4 D. K" [/ h: N% {$ t尼龙绳：Nylon rope
; K( R+ f. W2 D4 |5 n, C% U2 j棘轮：ratchet wheel) n' H- `6 a- W% g! E
蓄能器：accumulator
- n& d5 L ^3 R% ]% O$ ~易弯面：Surface apt to be crooked! c5 B- X$ Z' P7 E" |2 c
发条：Clockwork spring* Z1 o0 D; {& J- g. i
发电机：Generator" j' Z# x3 ]% |6 ^+ a% i/ w
油缸：Oil vat7 C0 f" `/ T6 F' j, [
转轮：rotational Wheel
( |! h: K3 o# T4 C; z8 M7 g浮体：' l, p* R4 o# T. t$ m8 c
弹性衔接面
8 u! O" m$ N9 |* A1 [3 L柱塞泵
; T3 ], d( A, N高压油管
) |1 q9 S; v" N% a; K液压马达
. T6 g- d9 E* n回油管' ~& U) z' v$ A# L; a' q- @9 e6 t
【工作运行情况分析】
, ?. K; z8 Y* X6 `, e5 I: KF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
$ p9 @4 y$ ~) h$ ^2 O5 @2 B' C3 f对于1米多高的海浪，有, V, L1 D, v& v. F
E=h×F=1m×5000N=5000焦
6 F0 `$ M* m+ ~/ O% u7 J如果海浪周期为5秒，有
/ w; G% E V* N- D. C0 I0 b" g- gP=E/t=5000J/5s=1KW
* R+ M7 o* K8 L( Y5 W【转换效率】# m" U5 k- F& I+ z+ ]# p
绳轮：95%
6 I$ k, N* M( T) R1 j& v轴向柱塞泵效率：85%
) i' b( C* k% t; e. A, O$ \液压管路中途损失：5%: _) L$ W, ~6 w8 \
液压马达转换效率：86%8 S/ d2 k1 {) C3 _+ n$ ^. D
发电机效率：96%) I ]% E7 D; a! \
电网中途损耗：6%" k0 A: l0 J! _! Y% x! @- S
总转换效率：60%+ M* Q$ h+ J% x7 q
【经济分析】
! x m% [0 M: w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。+ q2 w* Q: L' ~ y& t" I
该系统如工作海域平均波高为1米多高，3 t/ Y0 m, p3 j+ v8 K" P/ I
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
( N2 C- `% l9 S ~年收益率=1728/5000=34.56% e R- I( p4 J9 p
【系统特点】$ O8 R, @' f6 c
1、生存性强，抗风浪能力非常好：
4 ^, ^+ Y7 [7 I6 h* K6 U1）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。, n% Q- y9 U( @/ ^/ E9 Y- 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。' H3 C& M; N0 E, C3 `7 k- o
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。
# D9 d# O& c, D* M8 p4）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 C2 g' e: M3 V% M7 H' u& T
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。
k- m' ^9 F, H, C# o+ 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。 Z! L2 a# c, ?" Q7 P1 { K
4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
# y' g' M6 c: }; |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。
1 n; F" k) w) d3 @$ R8 g2）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。! r9 \, y6 @+ j s
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。; R, S7 E6 h0 [2 o1 ~ k$ L r
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4 z. t8 G/ G" R2 [% c0 A- a9 @( Z
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发表于 2008-11-27 14:55:35
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