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【系統(tǒng)結(jié)構(gòu)】
6 |% R6 A( f( U; K 浮體上系有繩,繩纏繞在轉(zhuǎn)輪上,轉(zhuǎn)輪與發(fā)條、棘輪軸聯(lián),棘輪與軸向柱塞泵軸聯(lián),軸向柱塞泵為液壓系統(tǒng)的輸入端,液壓系統(tǒng)的輸出端為液壓馬達(dá),其與發(fā)電機聯(lián)接。
, q# C Q! |( ^7 U# g【系統(tǒng)原理】/ \0 I' B' g' O$ `
浮體上升時,拉動轉(zhuǎn)輪,轉(zhuǎn)輪帶動棘輪,進而帶動柱塞泵;浮體下落時,在發(fā)條作用下,轉(zhuǎn)輪反轉(zhuǎn),將繩收回,因棘輪緣故,不帶動柱塞泵反轉(zhuǎn)。柱塞泵將機械能轉(zhuǎn)換成液壓能,液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能輸出給發(fā)電機,發(fā)電機發(fā)電。: u# Q2 X2 f) {. I1 w4 h' `% K
【結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)】% z9 V2 ~5 C. N7 r4 C& F( p6 o" v
浮體:5×1×0.15m a6 L) p# a2 t
繩外徑:12mm9 j# T5 A, i( o5 U) H% L0 s9 h
轉(zhuǎn)筒徑:200mm
# H. O4 D6 {& t, F! ?$ K/ }轉(zhuǎn)筒寬:100mm8 ]; v1 B; M' T+ X
軸徑:48mm
4 }4 s4 \1 H$ y; W& b7 M* Z* Y d2 Y棘輪頂圓直徑:192mm
; o) R! k# U9 \- e: x棘輪寬度:24mm
( ^! k% j9 g* F" o7 @6 g軸向柱塞泵液壓:50Mpa
; |% _# W- r: z' y0 a缸數(shù):8 C; ~: V5 a. Z X. P
缸內(nèi)徑:15mm9 c* } k; L/ Z3 J/ p$ j, V, j- l
斜度:15°$ J) K! z$ o! Q8 U
油管:Oil pipe
s& F2 z; H+ Z/ G Q }軸向柱塞泵:axial plunger pump3 I1 s) m9 k1 R4 ]/ M3 D0 V5 I' Y+ O
尼龍繩:Nylon rope3 D- R. X% N a! @
棘輪:ratchet wheel3 U- w# C; B# U$ D% I' d
蓄能器:accumulator
; a! M, W4 R: L5 m9 D: d- u8 i易彎面:Surface apt to be crooked$ M1 `+ A v4 v( N
發(fā)條:Clockwork spring
+ n: V% Y7 [, d R$ i0 G5 e6 }* E0 f發(fā)電機:Generator
- W, J6 _( P/ E5 c油缸:Oil vat+ S0 v& ]0 J. n; j; z
轉(zhuǎn)輪:rotational Wheel
% J2 W6 s3 o, l# a" X% p浮體:! u7 x: A& |/ }; T$ Q" p- J
彈性銜接面4 {/ A; e" r4 Z; O3 b
柱塞泵% S! h( I" h0 }" p! m) m. n
高壓油管
3 ~: ?9 L X. x' L/ o" t9 Y5 _液壓馬達(dá)" ~- G9 v! ?4 ^1 }6 B, P7 Q
回油管$ l, B5 [$ g: ?
【工作運行情況分析】
8 _' {! O- e, a3 y NF=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N" Y5 {, w }. K# _$ |% L
對于1米多高的海浪,有
4 k. `2 b/ y {% N; b& u+ EE=h×F=1m×5000N=5000焦
8 m! v9 ~% w! f# `, d如果海浪周期為5秒,有
9 L/ G ^/ c. w% J1 h1 j6 lP=E/t=5000J/5s=1KW
6 L5 N1 ]. y* K5 M U5 F: o7 F【轉(zhuǎn)換效率】
( q4 \! `" ~6 ^; D繩輪:95%8 v0 `2 u& f; x1 H9 B
軸向柱塞泵效率:85%
! b' k2 c" I$ A; @液壓管路中途損失:5%
; t+ ^9 D, |- K) G液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)換效率:86%
+ _- }$ O8 M$ Z5 X' K發(fā)電機效率:96%
% S3 e) q# v9 C$ V7 y/ O6 y. V電網(wǎng)中途損耗:6%, m7 l- ~9 r, [0 a! u( t% w
總轉(zhuǎn)換效率:60%0 G: d3 m3 T8 U. p
【經(jīng)濟分析】
. U; f4 b, R9 H( W: {" @浮體+繩輪+柱塞泵轉(zhuǎn)換單元造價:3000元,液壓系統(tǒng)、發(fā)電機攤派成本:2000元。# C3 ]3 D1 r. R: F: d
該系統(tǒng)如工作海域平均波高為1米多高,/ m. j+ z& F2 \ s0 o `+ F
則:年收益=俘獲功率×轉(zhuǎn)換效率×工作時間×上網(wǎng)電價=1kw×60%×24小時×300天×0.4元=1728元" _. G$ X" m: Q7 |6 G
年收益率=1728/5000=34.56%+ l% L2 M6 n3 m: H$ b! f1 \ M
【系統(tǒng)特點】7 g+ s1 f' c6 L8 \: k8 ^
1、生存性強,抗風(fēng)浪能力非常好:
* k5 X1 ]0 `: Q7 V3 S, N7 U1)該系統(tǒng),核心部分在海面以下幾十米深處,這里比較安靜,盡管海面波濤洶涌,主體部分在水下依然安然無恙,繼續(xù)發(fā)電。, Z s; ?7 s4 l4 {9 ~
2)繩、浮體受力大小取決于負(fù)載的多少,而與波浪大小無關(guān)。好比一個履帶車拖著一個拖車,盡管履帶車的發(fā)動機馬力非常大,但拖車上如果是空的話,拖車與履帶車的連接處受力并不大,它只等于拖車所受的摩擦力。但如果拖車滿載,這時候,受力就相當(dāng)大了。
8 B5 G/ h X6 x" U: v& M2 _8 {3)繩的收放距離可以很長(可以達(dá)到十米以上),這就大大延長了波浪沖擊過程中緩沖距離,減小了瞬時沖擊力,抗風(fēng)浪能力由此得以增強。# [$ C4 W D- h8 F) y) [; d
4)對于水上部分的易彎面,由于其本身具有彈性和延展性,可以起到保護易彎面的作用。即使易彎面被災(zāi)害性的海浪擊毀,由于易彎面的成本很低廉,且可以修補,所以不會有很大損失。" j8 a! c, b/ D& }
2、防銹性能良好:機器的核心部分都在箱體內(nèi),只有浮體、繩、外涂防腐材料的轉(zhuǎn)輪、軸、機器外殼浸在海水里,而它們都是不怕海水的,所以該系統(tǒng)的抗腐能力沒問題。" d+ V5 X- A0 V" l) ? q% Q
3、成本低廉:該系統(tǒng),沒有龐大的混凝土室,沒有昂貴的不銹鋼,沒有勞民傷財?shù)耐聊竟こ獭T撓到y(tǒng)的主要部件包括:一個作為平臺的水泥板及錨、一個展開易彎面用的框架、多個浮板+尼龍繩+轉(zhuǎn)輪+棘輪+軸向柱塞泵的單元、一套液壓管路+蓄能器+油缸+發(fā)電機。
* |. J! r) U! \; E: ~ Y; o$ X: U4、該系統(tǒng)適應(yīng)波形能力強、波浪能吸收轉(zhuǎn)換效率高
( e' ]; a- m. }! S; V1)浮體、繩與轉(zhuǎn)輪的組合,非常靈活,適應(yīng)各種波形,盡管這種組合僅能吸收波浪在一個方向上的推力,但這可以通過增加繩、輪組合來彌補,繩可以與易彎面成各種角度由于適應(yīng)各種波浪,其作業(yè)時間也增長。$ o* I' l+ `) O( D
2)易彎面呈整個面,與波浪接觸,提高了波浪能的接觸受力面積。易彎面連續(xù)、不漏水,這在很大程度上避免了波浪繞走帶來的能量流失。易彎面可以隨波起伏,其易彎特性使它能夠適應(yīng)各種波形。
4 J" e2 W5 m( k, m5、可以離岸到深海作業(yè):因為水泥基板底座懸吊于水中,這樣就擺脫了對陸地的依賴。拖船可以拖著一整排該發(fā)電系統(tǒng)到處走,由此可以移動作業(yè)。3 I1 K' t/ N' Y) R! K! z
. Y, Z% v; l5 u/ v, I8 y- ^0 I" `
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