机械设计学三级项目.ppt

1 2 《机械设计学》项目汇报 ——海浪发电系统 1 2 研究背景 研究历史 研究现状 功能分析 方案一结构设计 方案一结构设计 方案比较及评估 总结感言 目录 1 2 研究背景 辽阔浩瀚的海洋，不仅使人心旷神怡，而且使人迷恋和陶醉。然而，大海最诱人的地方，还在于它蕴藏着极为丰富的自然资源和巨大的可再生能源。那波涛汹涌的海浪；一涨一落的潮汐；循环不息的海流；不同深度的水温；河海水交汇处的盐度差……都具有可以利用的巨大能量。另外，从占地球表面积约70％的海水中，还可以取得丰富的热核燃料和氢。 海洋能主要来源于太阳能。它的分布地域广阔，能量比较稳定，而且变化有一定规律，可以准确预测。例如，海水温差和海流随季节而变化，而潮汐的变化则具有一定的周期性。 我国海洋能资源非常丰富，而且开发利用的前景十分广阔。全国大陆海岸线长达一万八千多公里，还有五千多个岛屿，其海岸线长约一万四千多公里，整个海域达490万平方公里。如果将我国的海洋能资源转换为有用的动力值，至少可达1.5亿千瓦，相当于目前我国电力总装机容量的两倍多。在海洋能的开发利用方面，当前我国还仅仅处于起步阶段，一些沿海地区先后研制成了各种试验性的发电装置，并建成了试验性的潮汐电站，为今后进一步开发利用海洋能源打下了初步的基础。 1 2 研究历史 1964年，日本研制成了世界上第一个海浪发电装置——航标灯。虽然这台发电机发电的能力仅有60瓦，只够一盏灯使用，然而它却开创了人类利用海浪发电的新纪元。 利用海浪发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染，因而是一种干净的发电技术。这种不占用任何土地，只要有海浪就能发电的方法，特别适合于那些无法架设电线的海岛使用。 70年代末期，日本研制成了一种大型海浪能发电船，并进行了海上试验。它能发出100～150千瓦的电能，而且具有远离海岸的电力传输装置。这艘发电船通常停泊在离岸三千米的海上，船长80米，宽12米，总重500吨，停泊海域的水深42米，在船的内室里，安装了几台海浪发电装置。 英国90年代初期在苏格兰建成了一座发电能力为75千瓦的海浪发电站。英国是继挪威、日本之后利用海浪发电的第三个国家。英国的爱丁堡大学正在研制五万千瓦的海浪发电装置，而且还将在海岸以外的海面上建造海浪能发电站。挪威的科学家大胆提出用人力制造大的波浪来进行发电；这将使海浪发电的研究试验工作进入一个新阶段。 1 2 研究现状 目前，世界各国有关海洋能源的研究和利用还处于初始阶段，因而海洋能属于有待开发利用的新能源。其中，对于潮汐能的开发技术比较成熟，已进入技术经济评价和工程规划阶段；海洋热能的利用正在进行工程性研究；海流和盐度差能的利用，仅处于原理研究阶段； 而波浪能的利用处于试验研究阶段。 如今，最为成熟的海浪发电机由英国Checkmate?海洋能源公司设计，是一种类似蟒蛇的大型发电设备，由橡胶而不是钢铁制成。“巨蟒”实际上是一根装满水的管道，当海浪在上方经过对其产生挤压时，内部可产生一个“向外膨胀的波浪”，波浪在到达尾端时可带动发电机发电 1 2 针对海浪发电的功能分析 1、海浪发电的实质 利用海浪上下起伏的动力，通过某一装置将其动能转化为电能。 2、海浪发电所需解决的关键问题 海浪能量分布范围广，能量密度小，所以需要若干个小型设备同时收集海浪的能量； 从各个小型设备收集的能量不易集中，需要某一特殊装置将这些的分散的能量加以集中利用，并作用同一台发电机上，以降低设备成本； 对设备的抗海水腐蚀、抗海水击打、较好的耐久性以及可靠性要求较高。这使得海浪发电装置在总体上必须达到以下三点要求：1、结构简单 2、可靠性高 3、便于维修。 1 2 方案一结构设计 [1]浮球通过连杆将海浪上下起伏的动力传递给[2]压气筒，压气筒将空气压入[4]储气室，当储气室内压力达到一定值后，[5]气阀迅速开启，此时储气室里的空气向外释放并推动[6]叶轮高速旋转，叶轮的轴输出动力并经过[7]调速器调速后传递给[8]发电机，最后发电机发的电能通过导线储存在蓄电池中， [3]安全阀用于控制储气室压力，以免储气室内压力过大造成危险 1 2 部分装置详细介绍 由于发电装置所产生的电能，将储存到蓄电池中，但蓄电池的充电电压必须维持在某一范围之内，若发电机发出的电压过低，则电能无法充进蓄电池，则会造成能量的浪费；若发电机发出的电压过高，则会损坏蓄电池。所以必须通过某些装置，让发电机产生的电压维持在稳定的范围之内，也就是将发电机的转子的转速控制在一定范围内。 为实现上述功能，使用如下装置