摆式波浪发电装置结构设计.doc

1、摘 要波浪能转换技术作为一种具有广阔应用前景的绿色可再生新能源技术，得到世界诸国越来越多的关注与研究。转换技术的研究主要集中在不同形式转换装置的研究与应用上。本文简要介绍了波浪能转换技术的研究背景及现阶段国内外研究现状，深入分析了各种不同形式的波浪能转换装置的原理及特性。在此基础上提出了一套新型的波浪能转换装置的设计方案。通过参考实验室试验研究取得的成果、理论分析与计算以及计算机辅助建模与仿真分析等研究方式，具体开展并完成了以下几个方面的研究工作：通过研究提出了各种波浪能装置国外海洋能的特点，这改变机械结构和工作原理，转换效率变化大部分理论或初步设计。通过利用海浪能量的技术是比较新的，对相关设

2、备进行了优化设计还是比较小的，类似的研究一直领先意义的优化器件的设计。关键词：摆式发电装置，齿轮传动，波浪能AbstractGreen wave energy converter technology as having broad application prospects of new renewable energy technologies to givemore and more attention and research world countries. Conversion technology research focused on different forms of co

3、nversion means research and application on.This paper briefly introduces the background research status of wave energy conversion technology and domestic and international stage, in-depth The principle and characteristics of different forms of wave energy conversion device. On this basis, a set of T

4、he new design of wave energy conversion device. By the results of the reference made in laboratory, theory Analysis and Calculation of research methods and computer-aided modeling and simulation analysis, carried out and completed the following specific .Several research work:By studying various pro

5、posed ocean wave energy characteristics of foreign energy devices, efficiency changes or preliminary design. Through the use of wave energy technology is relatively new, related equipment optimized design is still relatively small, similar research has been leading the significance of optimizing the

6、 devices design.Keywords: Tilting power generation device, gear, wave energy目 录摘 要IIIAbstractIV1 绪论11.1课题背景及研究意义11.2 国内外研究现状11.2.1 波浪能装置漂浮式的典型形式21.2.2 固定式波浪能装置的典型形式41.3 本文主要研究内容51.4 本文主要研究的重点62 摆式波浪能发电装置方案设计72.1 概述72.2 方案设计72.3 整体方案论证103 摆式波浪能发电装置的结构设计113.1 漂浮系统的设计113.2 主体结构的设计113.3 各组成零件的设计11总 结15参

7、考文献16致 谢1715 第1章 绪论1 绪论1.1课题背景及研究意义 由于传统石化能源的日益短缺与社会经济发展对能源的旺盛需求之间的矛盾更显尖锐。因此为了解决能源问题，替代，寻求可再生能源已成为全球共识。在此背景下，许多国家开始海洋能源的研究。地球实际上是水球，地球表面的海水比例占地球面积的70以上。海水波浪能，潮汐能，海流能成为了人类的研究重点。在不同的波浪能利用技术当中,本论文选取摆板式波浪能利用装置进行研究。摆板式波浪能利用装置就是通过摆板与波浪的相互作用,从而使得摆板左右摆动,从而将波浪能转换为摆板的动能,从而达到将波浪能进行利用的效果。通过分析摆板式波浪能利用装置的原理和系统组成,

8、可知摆板式波浪能利用装置的关键技术在于对摆板的动力特性分析。全球海洋的波浪能理论蕴藏量达700亿千瓦,但可供开发利用的波能仅为20亿千瓦30亿千瓦,每年发电量可达5亿千瓦时左右,是目前全球发电量的7倍多。我国沿海的波浪能源较丰富,蕴藏量约0.7亿千瓦。早在200多年前,人们就探索利用波浪能发电1。1.2 国内外研究现状 为了研究波浪能投资最大的英国早在1990年和1994年在英国的苏格兰兰伊莱斯岛蓝斯普雷建成了波浪能研究站。此外，英国也都在原型波能发电机组和导航浮标波能发电机组进行改进，利用波浪能的技术处于世界领先地位而且已经商业化了。英国波能的发展目标是发电设备20000千瓦能力，创建一个网

9、格系统和地面网络，目前已完成的研究项目的目标。1984年和1985年，在挪威卑尔根振荡水柱波能电厂建立在一个小岛上，它一直在收集两种不同形式的波浪能。它的容量是当前设置为500千瓦和350千瓦，运行情况良好，取得了良好的经济效益。在商业和工业的发展，沿海开发和商业化挪威能源技术已达到成熟地步。日本的研究和波浪能开发使用也很活跃。该国的研究和开发几十个工人分工明确，相互合作的，做了一系列的重要研究成果。在波浪能转换技术上的实际问题，日本专注于生产和应用的技术改造。从1980年到现在，日本的技术人员已经建成40到125千瓦的土地固定防波堤和波浪能电厂，目前运行情况良好2。自20世纪70年代以来，国

10、内科研单位在1975年，对海洋尝试的第一次波能量转换装置，但是没有得到科学和商业的利用价值。波浪能量转换研究在今天已经扩展到全国各大高校，此刻，多家科研机构和大学正在进行相关研究。 20世纪下半叶，中国已经走上了百千瓦波能量转换装置的发展，电厂已经顺利完成，现已处于发电工作状态3。1.2.1 波浪能装置漂浮式的典型形式 1)点头鸭式波浪能转换装置 英国的Salter教授在 1974 年开发了点头鸭式波浪能量转换装置，其转换的效率已达到90%以上。如图所示，入射流体力学的运动可以有效地促进机体鸭，此外，在近静压浮体的喙的变化做升降绕轴线运动旋转。由于由运动所产生的两种类型的压力是在相同的阶段，该

11、装置出通过在变换的同时将液压运动和势能可被转化为电能。 图 1-1 点头鸭式波浪能转换装置点头鸭式波能量转换装置的重心位置设计质量可调中心，以便最大限度地利用波浪能的，可以是自然循环和波周期相匹配。然而，它可以是系统的非常低的不规则波效率。其结果是，理想的操作条件下，它的工作效率意味着几乎90。鸭翼是波能量转换装置的一个有效手段。但是它也有一个严重的缺点：当恶劣的海洋环境不好，很容易损坏器件的可靠性。所以，它不被广泛推进。2）筏波能量转换装置科克雷尔哈伦教授还提出了使用该装置的一个方法，如筏波能量转换装置。如图1-2所示，通过铰链的筏，铰接到彼此，所述能量转换装置设置在每个铰链的，输出机器反复

12、沿着所生成的铰链的旋转引起的筏波从而压缩液压活塞的能量。三重筏筏最简单的波浪能转换器的装置，例如是理论和实验研究不是由设备的研究人员进行了广泛。的系统，以实现最高效率，鸭设备，当它是与输出波的频率相一致，就可以操纵的相同的特性的固有频率。如果除了在筏波装置运行时，效率，预计将超过100。这是因为当接近自然频率是从入射波的频率之间的相互作用，以及发生在几乎聚集效应筏和辐射波事件。 图 1-2 筏式波浪能转换装置原理示意图特别是必要的，更大的表面积筏系统成为波能量密度小的区域，首先，筏实体过大，是一方面问题：筏波能量转换装置在海洋环境中，对于这样一个大木筏系统，系泊问题是最严重的考验。因此，尽管较

13、高的转换效率筏波能的设备，但它的固定，并为筏系费用，过高的显著减少筏波能量转换装置的可用性4。3）振荡浮子式波浪能转换装置如图1-3所示，为了能量转换时，通过在机械或液压装置的岸浮子吸收，使用浮子振动波能量转换装置设置成浮波作为能量吸收机构装置。该装置中，浮子是由变速器的若干部分，和发电机保护机构。但从主点浮动型振动波能量转换装置是利用运动产生的功率，这就意味着它和鸭式转换装置、筏式转换装置相类似。 图 1-3 振荡浮子式波浪能转换装置原理示意图目前，研究人员已经相对发达的多个议案的浮动基准点固定或浮动式发电波浪能转换装置进行了研究。位于广州的国家能源研究所已经开发出这种类型的发电装置和振动试

14、验浮动海岸的波浪能转换装置，并已经做这类研究转换装置的物理模型。 1.2.2 固定式波浪能装置的典型形式 1)振荡水柱式波浪能转换装置 振荡水柱波能量转换装置，主要是在前港，气室，并且涡轮机和发电机，如图1-4中示出的其他部件构成。通过海浪的作用，该水柱的气体室，涡轮成驱动发电机的涡轮机的机械能，以通过波能量转换来回振荡的气体的压缩。这意味着，你可以依靠加强对水上运动的共振波。如果固有频率和波在向上水柱的作用下波频率的气室是类似于水柱，本身，往复运动向下气体室，在气体腔室中的水柱由系统的振幅具有固有频率增加，共振。研究，因为该设备是在综合效应波波室内空气波和高水柱的行进方向受试者发现，当在共振

15、状态增加，电磁波的背面高度与单元，从而波增加功率的能量转换装置的减少能量转换效率5。 图 1-4 振荡水柱式波浪能转换装置示意图该装置振荡水柱波浪能转换器的优点如下。即不与波浪接触，并与只气体接触来回流动的涡轮机的相对较弱的机械零件。以这种方式，直接将波能量转换装置的形式，比与低故障率的直接接触相对较好。该装置的缺点如下。建设成本昂贵，低转化效率意味着波浪能转化为电能的效率只有10至30。2)摆式波浪能转换装置 摆式波浪能转换装置原理是利用装置的摆式机构将波浪能转换成机械能或势能，从而直接对外做功或转换为电能。如在图1-5中，该装置中，三部分摆机构示出。摆机构波能量转换过程，实现了机械能，用于实现机械能转换机构的机构被转换成电能引擎进程，实现动力传递机构的发电和配电它是该机制。摆动机构，以提高水的功率的能量转换效率，和转换装置，一个重要的研究和实验研究，其特征在于研究活动的焦点。 图 1-5 摆式波浪能转换装置原理示意图摆式波浪能转换装置跟其他类型的装置相比具有许多优势：装置所采用的成本较低，结构相对而言比较简单，能够较好地适应复杂的海洋环境，其装置的转换效率较高。1.3 本文主要研究内容 在