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【系统结构】/ ?( i4 N$ a; i: 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。
9 ]6 Z) u2 c+ ?0 O【系统原理】5 E/ @8 C# k0 R j7 U
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 d5 I& N1 E7 a! k: y7 ?2 Z
【结构数据】) b3 a8 A$ d0 ?
浮体：5×1×0.15m
1 @% |: V8 o, o" z绳外径：12mm
1 ]2 h3 n$ X! Q: M+ Y- M. B转筒径：200mm) `# ]+ b1 k( i- s7 \6 U" q8 j7 q0 N t
转筒宽：100mm6 Q" Q+ D# S7 I Q0 o: f+ z
轴径：48mm
1 y6 E+ ~1 j. I" F* F棘轮顶圆直径：192mm; q" s0 Z: j4 r. _6 Y ?# L
棘轮宽度：24mm
0 d; ?* D3 Q4 {" d, m4 r/ |轴向柱塞泵液压：50Mpa
' }( G( y, s0 h/ x- P缸数：8
$ ?# q# R t# ?$ u8 C: `缸内径：15mm
, a% J |' C1 q斜度：15°
# A: R1 z( f5 s! y6 f! s油管：Oil pipe0 A' x {) o# R7 s3 ]: I
轴向柱塞泵：axial plunger pump
1 o! P9 ]# F5 ^尼龙绳：Nylon rope( Y) s: A8 Z" q8 A
棘轮：ratchet wheel2 |+ i+ s6 }: I/ J
蓄能器：accumulator& I) X! C5 ~% B1 }% H! r6 }, ]
易弯面：Surface apt to be crooked
. s* @8 S" a6 T5 V发条：Clockwork spring
6 l) g& `2 ?4 _; F发电机：Generator
) _7 x& [' @) l/ w) r' f油缸：Oil vat; v9 Y& ]/ S: g6 }4 d- [
转轮：rotational Wheel
* \7 m3 K: @- m( Z7 q6 I" n浮体：3 {1 \) p$ Z7 u1 b3 c. w
弹性衔接面6 Z/ ]* x+ u9 M2 Q2 q% r
柱塞泵* ~5 O9 h9 [. V% n7 Z: U
高压油管
6 |) |2 `4 a8 ~# Z/ o液压马达
' o' q" I$ P3 H9 e回油管4 Z3 ]* _0 m+ r# X
【工作运行情况分析】" D6 n2 g) p- q, J; q
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N: r! Y k2 w) H; a$ v& X& M7 Y
对于1米多高的海浪，有/ ^ _3 f1 X4 h( R
E=h×F=1m×5000N=5000焦
. T2 C+ R0 t5 [" `4 h R如果海浪周期为5秒，有8 R0 L# B) Q( X+ N
P=E/t=5000J/5s=1KW
. T, |( X" P. d9 [* d" P' S【转换效率】& x- a" I9 U- { ]; l( R! ?
绳轮：95%
: k- U; V+ V$ N" s8 A, m4 d, J轴向柱塞泵效率：85%
8 J0 G5 f/ B8 d0 W2 C2 t8 Q! S液压管路中途损失：5%. o/ D7 g4 f; t) W0 r
液压马达转换效率：86%4 T8 q U9 {! _# Z9 }
发电机效率：96%
( E" g3 h4 G% S; X% V电网中途损耗：6%
/ X2 F+ ]$ V. ^/ U1 A总转换效率：60%
9 q& E- a' l+ y T) v【经济分析】+ |" b6 H% a5 L6 M# P% S7 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。2 z4 P" t' F5 z$ G. Y! o# i2 S
该系统如工作海域平均波高为1米多高，" a; @1 I: |( R& @" q3 O) [
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1 r ]- G/ b2 l8 H5 G
年收益率=1728/5000=34.56%
# j* V r# v9 l; a 【系统特点】
' X& b$ M" L* ]& Q# W) ~2 }6 g1、生存性强，抗风浪能力非常好：
9 K) l1 {7 w3 x6 [0 ?5 y) Q7 I! b; d1）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。8 E3 `* K, }: F! q. C( b
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。' ^7 F0 Y& v# V( n% R% y
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。3 Q' K: t& u& w& C2 `
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。( x1 ]" O; @1 G' h2 u9 e5 J. s
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 z' c& \3 Y) c) A
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。1 `6 [/ U8 G& i! I
4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高
0 M! C" s5 w9 g/ U- F6 q/ t" j1）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。7 d3 M' ^ C4 u; u$ w9 ?' q6 o
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。5 w% h, k) V* ]( r7 P$ I
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。
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发表于 2008-11-27 14:55:35
