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【系统结构】6 ~2 d9 E; F+ g- G, K9 q, h8 q
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 G# r2 o3 S/ K' n7 @
【系统原理】
4 K5 y& l$ _8 i& a# O4 I8 D$ d 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。
$ C% d! M0 d- a) y3 |. V【结构数据】4 ]* b8 b3 W( _% M- g: B1 A
浮体：5×1×0.15m
" A. n2 Z* I2 N3 H% F3 k1 Q" Y4 X绳外径：12mm
) U6 W7 A, H; g转筒径：200mm, t3 h2 K# _9 e$ L) D! B7 |
转筒宽：100mm0 w4 U P/ R" O% M" c- r/ l) g
轴径：48mm/ u3 W F! }: W/ o q
棘轮顶圆直径：192mm
) C' R& A( _/ L- f棘轮宽度：24mm
m- w) H8 E) V0 n7 k轴向柱塞泵液压：50Mpa) ^! E" g0 A6 |
缸数：8
1 w. q3 U+ }& K5 s$ R% j5 } ^8 ~缸内径：15mm" ?* ]- A; ]8 S- m& p* s
斜度：15°
6 V( `( A. G# n- _4 O. n% t油管：Oil pipe
" h' y, F' x# D轴向柱塞泵：axial plunger pump
5 J }0 m- E( D( T$ x8 z2 H尼龙绳：Nylon rope$ o! Y" T b$ M+ ~& G
棘轮：ratchet wheel9 j$ L. @# m& y# L+ o1 w
蓄能器：accumulator
: p# D9 C& G" @+ T8 n; u& y易弯面：Surface apt to be crooked ^: Q8 }2 t- X' ~3 ?, d- X
发条：Clockwork spring0 Y- g5 ]! W1 m* n) D* }( A4 _
发电机：Generator; O, ]* E; ~) B% R" p1 _
油缸：Oil vat
: k* K7 n$ l9 j: Y# ]转轮：rotational Wheel5 b6 t* q' Z/ ?! n* L
浮体：/ {: O/ o: l9 Y
弹性衔接面1 F% O/ z1 l) c# P
柱塞泵
N0 `$ J8 w+ T9 y" Q0 f0 W高压油管/ ^/ W/ H- z( y7 H2 P
液压马达& ~( N. c% E9 H5 M# }
回油管
9 d4 r/ f4 I% ~" e6 ^( X' ?【工作运行情况分析】
* f1 r5 d2 z$ S: b! }( b$ v; A/ _F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
& {, D' G, [& S; S9 U' o; x对于1米多高的海浪，有
- E- i& h7 |: M: B0 X% P8 gE=h×F=1m×5000N=5000焦- O% [) d, p, H6 y3 M1 W
如果海浪周期为5秒，有
8 ^! b$ i4 o. ^% i6 VP=E/t=5000J/5s=1KW. Z" W( V. a! r$ O5 k
【转换效率】
8 o1 ~$ I g5 o. n' L绳轮：95%3 y8 L' n' M# m" H
轴向柱塞泵效率：85%/ v# t) ~- F: L; B$ h& }* u( |
液压管路中途损失：5%/ D" c) l2 C. D( z' J
液压马达转换效率：86%, ~, h) S0 l+ B
发电机效率：96%
4 w0 k# u7 E) @4 N电网中途损耗：6%
/ I" Y u" i O7 E9 ^: W总转换效率：60%
* M* z' Q% R' m. E1 t【经济分析】
+ x1 C. }3 c$ \" r" p; f. F. P" f# A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。6 I' ~2 A8 c2 c
该系统如工作海域平均波高为1米多高，% ~7 t1 l2 K; \) v- a1 v& q* ?, p. W {
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
/ N1 c5 a8 X: A: N% ?$ Z年收益率=1728/5000=34.56%
* H: P9 H1 X6 a( Y) ?& `( L/ m 【系统特点】. O5 F. U& d" `* z
1、生存性强，抗风浪能力非常好：
7 q+ }' h9 n7 b1 D- S1）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 t( g8 G2 Q* 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。8 d! {/ f+ s, P9 ]( g: N6 |
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。7 z, l2 ^$ d# E, J6 [* |5 {
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。9 f2 E, O- j+ ~( Y2 m
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。
) n9 c/ x& \5 F, N& S: G3、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。
8 j4 S$ I% B! t8 k# G8 i4、该系统适应波形能力强、波浪能吸收转换效率高$ L, U. G7 }4 ?! S
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。/ x+ Q( p7 K# ]7 l
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 _* a2 {2 R) `4 e. h7 N$ ?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。 |6 @, y* G) `6 _
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发表于 2008-11-27 14:55:35
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