液壓傳動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)行潮流能發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻控制分析

摘要：文章的重點(diǎn)是將液壓傳動(dòng)融合在潮流能的利用上而形成的系統(tǒng)中尋找優(yōu)點(diǎn)，讓人們看到潮流能發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻控制的可能性，而且在國(guó)際戰(zhàn)略上開發(fā)新的資源也是必須的。為適應(yīng)新世紀(jì)發(fā)展的需要，潮流能的發(fā)展成為趨勢(shì)，在潮流能的規(guī)律和周期性的分析中開發(fā)了發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻控制，并綜合了變速恒頻控制原理，使得系統(tǒng)的開發(fā)更為簡(jiǎn)便。

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)；潮流能；變速恒頻控制；發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）18-0139-02

1 液壓傳動(dòng)介紹

液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)形式是以液體為傳輸媒介的，在對(duì)液體的控制和運(yùn)動(dòng)中形成能量。液壓傳動(dòng)過(guò)程即是它的工作原理是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)通過(guò)液壓泵轉(zhuǎn)換為增加液體壓力的能量，它產(chǎn)生的能量是通過(guò)液體內(nèi)部的壓力能的變化，在各種控制閥和其他相關(guān)部分配合下，內(nèi)部的機(jī)械才得以工作運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也要在液壓執(zhí)行元件（缸或馬達(dá)）的幫助下將液壓能轉(zhuǎn)化成可用的機(jī)械能去帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，在直線和回線兩種方式上轉(zhuǎn)換。進(jìn)行液壓傳動(dòng)系統(tǒng)各項(xiàng)工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)是掌握相關(guān)器械的各種原理，正常使用所需要的條件等。液壓傳動(dòng)以其他傳動(dòng)方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于機(jī)械機(jī)床、汽車結(jié)構(gòu)、飛機(jī)飛行能量消耗的機(jī)械。

2 開發(fā)海洋資源的背景

近20多年來(lái)，石燃料能源的大量使用使得全球的能源危機(jī)大大加深，這也就促使了各國(guó)政府支持開發(fā)更多的新能源，人們就將目光轉(zhuǎn)向了海洋。在技術(shù)的日漸成熟下，各國(guó)都加大了在海洋新能源研發(fā)的資金和支持力度，像潮汐能、潮流能就開始進(jìn)入人們的視野。研究上的新進(jìn)程就使得在生活中對(duì)海洋能有了更廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)更是提高了各國(guó)研究海洋能的動(dòng)力，這樣海洋能的開發(fā)利用成為一種產(chǎn)業(yè)就成為一件可能的事，更甚者將產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)鏈也成為可能。當(dāng)然，我國(guó)也在緊跟世界腳步，30年來(lái)也一直在不斷地研究開發(fā)海洋能。

3 潮流能介紹

3.1 潮流能的形成

潮流能是一種超波運(yùn)動(dòng)，它的形成和太陽(yáng)、月亮、地球之間的引力相聯(lián)系。潮流能的開發(fā)相比潮汐能來(lái)說(shuō)優(yōu)勢(shì)是很大的，投資小更是其中最大的優(yōu)點(diǎn)，錢省下了就能研究改能源更多的作用。當(dāng)然海洋也不是只有這兩種能源還有波浪能，但波浪能性質(zhì)不太穩(wěn)定，難開發(fā)，成本也大，不是一項(xiàng)好的選擇。因此，潮流能開發(fā)就成為了大家共同的選擇。

3.2 潮流能分布

沿岸地區(qū)分布是潮流能帆布最為廣泛的地方，尤其是群島地區(qū)附近一些有地勢(shì)的地方，像海峽、水道等地方。這些地方海水流動(dòng)快，海水總量大，海岸線長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量就多。而在我國(guó)潮流能的最大分布地是在東海，此地的海岸線長(zhǎng)，潮流能也就比其他地區(qū)豐富得多。3.0～4.0m/s是它可以達(dá)到的最大流速，而這種流速一般集中在舟山群島附近。渤海沿岸的潮流能的流速是低于黃海的，當(dāng)然與黃海的潮流能類型是不一樣的，我國(guó)南海的流速是最小的，這和它的潮流能種類少是相關(guān)的。

4 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成

我國(guó)研究此項(xiàng)能源的歷史較長(zhǎng)，所以在技術(shù)上可以有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，在有基礎(chǔ)的前提下創(chuàng)建新的系統(tǒng)。整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)最難的部分我認(rèn)為是在潮流能和發(fā)電系統(tǒng)的銜接部分，這也是最要求技術(shù)的環(huán)節(jié)，要讓這個(gè)連接環(huán)節(jié)做到穩(wěn)定潮流能帶來(lái)的能量，平穩(wěn)地傳到發(fā)電設(shè)備上，來(lái)產(chǎn)生我們?nèi)粘Ｉ钏枰碾娏俊?/p>

4.2 工作原理

能量的轉(zhuǎn)換和傳遞是液壓器對(duì)潮流能最主要的工作，次能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是液壓式潮流能工作的方法：運(yùn)動(dòng)潮流所具有的動(dòng)能是通過(guò)潮流能使用中的透平裝置來(lái)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的；然后液壓能的傳輸是通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為前提，此時(shí)的系統(tǒng)是取代了傳統(tǒng)的齒輪箱。機(jī)械能的再次被轉(zhuǎn)換是通過(guò)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)換，是對(duì)液壓能的轉(zhuǎn)換在傳送給發(fā)電機(jī)；最后由發(fā)電機(jī)將這些多次轉(zhuǎn)換而成的能量變?yōu)殡娔芙y(tǒng)一被電控系統(tǒng)管理。

5 變速恒頻運(yùn)行控制原理

潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)一般說(shuō)都采用透平作為捕能裝置，因?yàn)檫@是一種省力的方式。在流速不變的前提下，流速的變化要和透平的轉(zhuǎn)速相配合，其效果要通過(guò)系統(tǒng)的主動(dòng)控制不能依靠自然形成，從潮流中捕獲最大限度能量是要依靠接觸潮流能的一線裝置-透平，使透平的葉尖速比運(yùn)行保持最佳水平即可使透平達(dá)到最大效果。系統(tǒng)的發(fā)電品質(zhì)要通過(guò)保持發(fā)電機(jī)上輸出的電能是恒頻電頻，而透平轉(zhuǎn)速變化也是對(duì)此影響很大。

6 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的高度仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，潮流能發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)控原理集中在變速恒頻恒壓運(yùn)行是在變化的流速下才能有實(shí)現(xiàn)的可能，這也是為什么要求此項(xiàng)系統(tǒng)的建立是要在潮流能豐富的地方。微分項(xiàng)的PID算法的使用能夠使各項(xiàng)機(jī)械都能出現(xiàn)理想的控制效果，像透平的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)的壓力和電頻的恒定。液壓潮流發(fā)電系統(tǒng)可行的證明，為海洋能的開發(fā)提供了新的方向，也為能源危機(jī)的解決提供了新的方法。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：張彪（1988-），男，遼寧黑山人，黑龍江省佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院在讀研究生，研究方向：流體傳動(dòng)與控制。