波浪能发电装置液压模拟测试技术研究.pdf

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1、第36卷第4期2017年8月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYVolI36．No．4Aug，2017doi：10．3969／j．issn．1003—2029．2017．04．006波浪能发电装置液压模拟测试技术研究王项南，刘华江，段云棋(国家海洋技术中心，天津300112)摘要：文中针对波浪能发电装置液压系统测试需要，介绍了液压系统测试平台的研制工作。该平台采用由电液伺服阀和比例压力阀组成的液压系统模拟波浪能发电装置在波浪作用下往复运动，实现测试液压系统工作性能。建立系统传递函数．分析了系统稳定性；通过计算仿真分析，其结果表明所设计的

2、波浪能发电装置液压检测平台能够满足模拟波浪输入条件的要求。关键词：波浪能发电装置；液压系统；波浪模拟；测试平台中图分类号：P743．2文献标志码：A文章编号：1003—2029(2017)04—0030—04为缓解能源短缺带给社会发展的制约，寻找可再生能源作为补充或替代能源已成为全球共识。波浪能发电技术的开发应用有利于缓解世界所面临的能源短缺、温室气体及大气污染等各种问题带来的压力。此外，开发利用海洋波浪能对于解决我国偏远沿海和海岛地区供电问题意义重大⋯。波浪能的利用是包括能量俘获、传递及多种形式相互转换的复杂过程，影响系统转换效率的环节和因素较多[2-3】。

3、波浪能发电装置设计、加工完成后，在实验室内对其液压传动系统进行工作性能测试和分析，以此为依据进行系统改进和优化，可使系统的工作性能达到比较理想的状态且节约成本。因此，为规范和引导波浪能利用技术的开发工作，相关的测试方法和模拟测试技术研究工作是十分有必要的。1波浪能发电装置液压系统测试方法难，针对波浪能发电装置液压系统的工作特性研制测试平台，为液压系统提往复运动动力源，测试液压系统工作性能。．臼图l摆式波浪能发电装置结构原理图二(I4flHl，、图2摆板运动曲线多数波浪能发电装置液压系统采用液压缸作二一i’一酣m跫一一一⋯为能量转换结构，液压缸在波浪作用下往复运

4、动，；j二如图1所示为摆式波浪能发电装置结构原理，图2为摆板在波浪作用下运动规律，液压缸活塞腔容积一“变化为液压系统提供高压油，液压系统带动发电机。发电。波浪能发电装置需布放到海上工作，调试困图3波浪能液压系统测试平台系统组成收稿日期：2017-04—12基金项目：海洋可再生能源专项资金资助项目(GHME2014ZC01)作者简介：王项南(1965一)，男，研究员，主要研究方向为波浪能开发利用技术。E-maihnotckj@vip．sina．corn第4期王项南，等：波浪能发电装置液压模拟测试技术研究31波浪能液压传动系统综合检测平台系统包括：输人模拟装置、安

5、装平台、模拟负载装置、控制系统。测试平台系统采用液压站驱动液压缸作为动力源，液压缸驱动测试平台推板带动液压缸往复运动。波浪能发电装置液压系统为被测液压系统，由被测试发电装置研制方提供，输入端为液压缸，输出端为液压马达，实现机械能一液压能一机械能的转换【2I。被测系统液压缸安装在测试平台上，液压马达输出轴连接转速转矩传感器和磁粉制动器。被测系统将测试平台输人的机械能转换为液压能，再经过液压马达转换为机械能。磁粉制动器根据电磁原理利用磁粉产生阻力转矩的，阻力转矩与激磁电流基本成线性关系。液压马达输出轴与制动器之间安装有转速转矩传感器，可以采集液压马达的输出参数。液

6、压伺服阀和加载装置信号由计算机通过驱动模块输出，实现对液压缸运动速度和液压马达负载转矩的控制、调节。试验台输出的数据经数据采集卡传递到计算机，计算机软件可以对采集的各种数据进行处理和分析。将液压模拟测试装置的输入输出端与被测液压系统连接，根据被测液压系统生产厂家提供的液压缸及马达工作特性参数(行程、工作压力、缸径，发电机扭矩等)，计算出模拟输入、输出装置的相应参数，设定采样频率，启动模拟输入装置。波能装置运行平稳后，利用扭矩仪测量波浪能转换输出的扭矩和转速。处理试验数据，计算波能功率、转换效率及系统运行特性，得出波浪能俘获装置的转换效率及相应状态参数。2测试系

7、统设计建立波浪能液压传动系统检测平台如图4所示，根据波浪能发电装置液压系统确定液压系统检测平台的特征参数。平台需要为被测系统液压缸提供可控的动力源，测试平台采用伺服阀控制驱动液压缸来为被测系统提供驱动力。驱动液压缸推动测试平台滑块移动，带动被测液压系统液压缸活塞杆左右运动，使波浪能发电装置液压系统工作。液压缸驱动形式液压系统测试平台模拟波浪能发电装置的第一级能量转换机构，其运动形式与往复式波浪能发电装置的液压油缸运动形式相同，因此可以作为模拟输入能量源。根据被测波浪能发电装置在不同波浪条件和负载条件下的工作条件，推算其液压缸运动周期、速度等工作参数作为测试平台

8、的输人参数。p刖酗·2；l}lJ尚d哑