一种波浪能振荡浮子转换方式的研究
发布时间：2022-01-06 03:19
提出了一种阵列式同步带传动波浪能振荡浮子转换方式发电装置,研制内容包括:将齿条传动改为同步带传动;对单个振荡浮子采用2套同步带和2个超越离合器组合,实现振荡浮子上下运行双向做功;设计了振荡浮子导向机构;采用桁架结构将8个水槽8个振荡浮子组成的8套能量转换装置连接成为一个整体;通过8个动力输出轴的串联,将动力叠加传递给一个发电机;将能量输出点采用逐级加载方式,串联叠加输出功率;对理论设计运行特性与实测运行特性进行比较分析;对该波浪能转换装置运行进行考核;结果证明由多个水槽组成的造波装置可行,用同步带传动振荡浮子波浪能转换装置可行。通过机械串联将多个独立能量转换装置输出动力合成发电,增加了动力平稳性;该项研究为进一步进行实海况振荡浮子波浪能发电提供了相关数据、参考实物和宝贵的经验。
【文章来源】：海岸工程. 2018,37(01)
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
阵列水槽及发电装置总体设计图
1期闻福三，等:一种波浪能振荡浮子转换方式的研究3图1阵列水槽及发电装置总体设计图Fig．1Overalldesigndiagramofarrayflumesandpowergenerationdevice图2单元水槽管路结构Fig．2Structureoftheunitflumepipe2)正常工作阶段:打开电磁阀1-1和1-3，关闭电磁阀1-2和1-4，启动水泵，则5号水槽中的液体向1号水槽流动;打开电磁阀1-2和1-4，关闭电磁阀1-1和1-3，则左侧1号水槽中的液体向右侧5号水槽流动。电磁阀切换周期根据模拟波浪运动周期设定，电磁阀的切换有手动和自动两种。3)停止结束阶段:停止水泵，断电，关闭4个电磁阀(电磁阀设计为常闭型)。照此规律循环往复，设备正常运行。单元水槽工作原理:该装置用可编程控制器(PLC)进行控制，通过变频器控制带电动机的变量水泵，提供水流动力。通过电磁阀1-1，1-2，1-3和1-4控制经过管路的流体流动方向。流体通过管路分别与1号水槽和5号水槽相通。两个水槽如同连通器互为水源，水位一个上升，另一个相应下降，相位正好相差180°。水位上升、下降的方向由电磁阀控制，水位上升、下降的高度由液位传感器给出信号，由PLC控制切换电磁阀改变流体流动方向;水位升降速度由变量泵控制，变量泵由计算机控制的变频器改变水泵电机的频率实现。因而该水槽液位可以实现按照给定函数运动。1．4阵列水槽实验装置总体设计以单元水槽为基础，进行适当的组合，构成阵列水槽。如图2所示，将1号5号水槽组成为一个单元，定义为1单元，同样定义2-6，3-7和4-8水槽为2，3和4单元，图3为阵列水槽总体图(立面图和俯视图)，总体
4海岸工程37卷设计共有8个水槽，4个单元，4套水泵，模拟范围0～134π。该装置通过改变控制器的输入程序，可以实现不同升降高度、不同运动规律的液面升降运动，可以满足阵列式振荡浮子的实验要求。图3阵列水槽总体图Fig．3Overallmapofthearrayflumes将圆柱水槽排成阵列，以水槽液面圆心点为基准点，每一点都遵守波阵面函数［7］，每个水槽液面中心点可以认为是连续波阵面上的对应点。当ωt=0时，波阵面函数阵列水槽模型如图4所示，将坐标系原点设在1号水槽底部，波阵面函数为Z=H2sin(ωt+θi)+C，(1)式中，ω为角速度;θi为第i个水槽的初相角;C点为ωt+θi=0时1号水槽水位高度，通过C点的水平线为中位线。图中每个水槽都有编号，每个相邻的水槽相位差为π/4。1号水槽、2号水槽……n号水槽，采样点波阵面函数为Z1=H2sinωt+CZ2=H2sinωt+π()4+C?Zn=H2sinωt+(n－1)π[]4+C。(2)当每个水槽液面按照相应波阵面函数上下运动时，整个阵列的水槽液面模拟波浪将会以相速c水平移动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]振荡浮子波能发电装置浮子运动性能的试验研究[J]. 史宏达,曲娜,曹飞飞,韩桂萍. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]“十三五”期间我国海洋可再生能源发展的几点思考[J]. 金翔龙. 海洋技术学报. 2016(05)
[3]点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望[J]. 杨绍辉,何宏舟,李晖,张军. 海洋技术学报. 2016(03)
[4]波浪能振荡浮子转换方式实验装置的研究与设计[J]. 闻福三,伍时和,吴乐贤,李社蕾,王连胜,赵京明,丁学用,任丙南,王玲玲,汪源,何彦廷,李政清. 海岸工程. 2016(01)
[5]阵列式波浪能发电装置的水动力分析[J]. 何光宇,杨绍辉,何宏舟,王凤银. 水力发电学报. 2015(02)
[6]世界海洋波浪能发电技术研究进展[J]. 李成魁,廖文俊,王宇鑫. 装备机械. 2010(02)
[7]改进的理论风浪频谱[J]. 文圣常,张大错,郭佩芳,陈伯海,王伟,台伟涛. 海洋学报(中文版). 1990(03)
本文编号：3571622
【文章来源】：海岸工程. 2018,37(01)
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
阵列水槽及发电装置总体设计图
1期闻福三，等:一种波浪能振荡浮子转换方式的研究3图1阵列水槽及发电装置总体设计图Fig．1Overalldesigndiagramofarrayflumesandpowergenerationdevice图2单元水槽管路结构Fig．2Structureoftheunitflumepipe2)正常工作阶段:打开电磁阀1-1和1-3，关闭电磁阀1-2和1-4，启动水泵，则5号水槽中的液体向1号水槽流动;打开电磁阀1-2和1-4，关闭电磁阀1-1和1-3，则左侧1号水槽中的液体向右侧5号水槽流动。电磁阀切换周期根据模拟波浪运动周期设定，电磁阀的切换有手动和自动两种。3)停止结束阶段:停止水泵，断电，关闭4个电磁阀(电磁阀设计为常闭型)。照此规律循环往复，设备正常运行。单元水槽工作原理:该装置用可编程控制器(PLC)进行控制，通过变频器控制带电动机的变量水泵，提供水流动力。通过电磁阀1-1，1-2，1-3和1-4控制经过管路的流体流动方向。流体通过管路分别与1号水槽和5号水槽相通。两个水槽如同连通器互为水源，水位一个上升，另一个相应下降，相位正好相差180°。水位上升、下降的方向由电磁阀控制，水位上升、下降的高度由液位传感器给出信号，由PLC控制切换电磁阀改变流体流动方向;水位升降速度由变量泵控制，变量泵由计算机控制的变频器改变水泵电机的频率实现。因而该水槽液位可以实现按照给定函数运动。1．4阵列水槽实验装置总体设计以单元水槽为基础，进行适当的组合，构成阵列水槽。如图2所示，将1号5号水槽组成为一个单元，定义为1单元，同样定义2-6，3-7和4-8水槽为2，3和4单元，图3为阵列水槽总体图(立面图和俯视图)，总体
4海岸工程37卷设计共有8个水槽，4个单元，4套水泵，模拟范围0～134π。该装置通过改变控制器的输入程序，可以实现不同升降高度、不同运动规律的液面升降运动，可以满足阵列式振荡浮子的实验要求。图3阵列水槽总体图Fig．3Overallmapofthearrayflumes将圆柱水槽排成阵列，以水槽液面圆心点为基准点，每一点都遵守波阵面函数［7］，每个水槽液面中心点可以认为是连续波阵面上的对应点。当ωt=0时，波阵面函数阵列水槽模型如图4所示，将坐标系原点设在1号水槽底部，波阵面函数为Z=H2sin(ωt+θi)+C，(1)式中，ω为角速度;θi为第i个水槽的初相角;C点为ωt+θi=0时1号水槽水位高度，通过C点的水平线为中位线。图中每个水槽都有编号，每个相邻的水槽相位差为π/4。1号水槽、2号水槽……n号水槽，采样点波阵面函数为Z1=H2sinωt+CZ2=H2sinωt+π()4+C?Zn=H2sinωt+(n－1)π[]4+C。(2)当每个水槽液面按照相应波阵面函数上下运动时，整个阵列的水槽液面模拟波浪将会以相速c水平移动。
【参考文献】：
期刊论文
[1]振荡浮子波能发电装置浮子运动性能的试验研究[J]. 史宏达,曲娜,曹飞飞,韩桂萍. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]“十三五”期间我国海洋可再生能源发展的几点思考[J]. 金翔龙. 海洋技术学报. 2016(05)
[3]点吸收式波浪能发电技术的研究现状与展望[J]. 杨绍辉,何宏舟,李晖,张军. 海洋技术学报. 2016(03)
[4]波浪能振荡浮子转换方式实验装置的研究与设计[J]. 闻福三,伍时和,吴乐贤,李社蕾,王连胜,赵京明,丁学用,任丙南,王玲玲,汪源,何彦廷,李政清. 海岸工程. 2016(01)
[5]阵列式波浪能发电装置的水动力分析[J]. 何光宇,杨绍辉,何宏舟,王凤银. 水力发电学报. 2015(02)
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[7]改进的理论风浪频谱[J]. 文圣常,张大错,郭佩芳,陈伯海,王伟,台伟涛. 海洋学报(中文版). 1990(03)
本文编号：3571622
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