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        海水液壓傳動技術(shù)及其在海洋能領(lǐng)域的應(yīng)用展望

        2016-12-04 07:26:38朱永杰
        中國科技縱橫 2016年16期
        關(guān)鍵詞:海洋能傳動海水

        朱永杰

        (中國海洋大學(xué)山東省海洋工程重點實驗室,山東青島 266100)

        海水液壓傳動技術(shù)及其在海洋能領(lǐng)域的應(yīng)用展望

        朱永杰

        (中國海洋大學(xué)山東省海洋工程重點實驗室,山東青島 266100)

        海水液壓傳動技術(shù)和海洋能均為國際新型的前沿技術(shù),受到國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的高度重視。該文介紹了海水液壓傳動技術(shù)的定義、特點以及實際應(yīng)用,以及海洋能的定義、應(yīng)用和國內(nèi)海洋能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并分析了海水液壓傳動技術(shù)在開發(fā)海洋能領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性,最后對海水液壓傳動在海洋能領(lǐng)域中的應(yīng)用作了展望。

        海水液壓技術(shù) 海洋能 應(yīng)用展望

        0 引言

        海洋,占地球總表面積的71%,蘊(yùn)含著豐富的礦產(chǎn)生物能源等自然資源。由于對陸地資源的過度開采,人類社會面臨著嚴(yán)重的人口爆炸、資源枯竭、經(jīng)濟(jì)衰退問題,因此發(fā)展海洋科技,開發(fā)海洋能資源成為解決人類社會問題的有效路徑。

        海水液壓傳動技術(shù),作為國際液壓領(lǐng)域新興前沿液壓技術(shù),已被廣泛應(yīng)用到各種海洋設(shè)備中,成為開發(fā)海洋資源的重要手段之一[1]。本文介紹了海水液壓傳動技術(shù)以及海洋能的定義、特點等,并分析了海水液壓傳動技術(shù)在開發(fā)海洋能領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性,最后對海水液壓傳動在海洋能領(lǐng)域中的應(yīng)用作了展望。

        1 海水液壓傳動技術(shù)

        海水液壓傳動技術(shù)是指以海水為工作介質(zhì)的水液壓技術(shù)。液壓傳動系統(tǒng)采用海水作為工作介質(zhì)[2-4],主要優(yōu)點如下:

        (1)無污染、阻燃、防爆。海水介質(zhì)具有無污染,阻燃爆防的特點,避免了以油作為工作介質(zhì)時帶來污染及安全隱患。

        (2)來源廣泛、使用成本低。

        (3)響應(yīng)速度快、控制精度高。與油壓系統(tǒng)相比,水液壓傳動系統(tǒng)位置控制精度高,系統(tǒng)工作準(zhǔn)確性高。

        (4)系統(tǒng)效率高、功率密度高。海水粘度較低、彈性模量大、粘滯阻力小,液壓系統(tǒng)的沿程損失少,壓縮損失小,系統(tǒng)效率高。

        (5)體積小、輕便、系統(tǒng)簡單。海水液壓系統(tǒng)對循環(huán)設(shè)備元器件需求較少,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減輕了系統(tǒng)重量。

        (6)易于維護(hù)、應(yīng)用范圍廣。

        海水液壓傳動系統(tǒng)不易產(chǎn)生污垢,對系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)十分方便。

        目前,海水液壓傳動技術(shù)得到了長足的發(fā)展,已經(jīng)推廣和應(yīng)用于水下作業(yè)、深潛設(shè)備、海洋平臺、消防系統(tǒng)以及食品工業(yè)、通用機(jī)械等領(lǐng)域,取得了不可忽視的經(jīng)濟(jì)和科技效益。

        2 海洋能

        海洋能源通常指海洋中可再生的自然能源,主要為潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。

        我國海洋能資源極為豐富[5],據(jù)不完全統(tǒng)計,我國潮汐能資源壩址共有424處,總裝機(jī)容量為2179萬kW,年發(fā)電量約624億kW時;波浪能理論平均功率為1285萬kW;溫差能資源蘊(yùn)藏量最大,南海溫差能資源實際可供利用裝機(jī)容量達(dá)13121~14176億kW,主要集中在各大江河的出海處;近海風(fēng)能資源是陸上風(fēng)能資源的3倍,預(yù)計達(dá)到715億kW。

        目前,我國潮汐能開發(fā)利用已經(jīng)形成了一定規(guī)模,波浪能以及潮流能開發(fā)利用也取得了一定成果,而其他形式的海洋能例如海水鹽差能、溫差能等的研究與開發(fā)尚處在實驗室原理試驗階段。

        3 應(yīng)用展望

        我國海洋能開發(fā)利用在技術(shù)層面存在著許多問題[6]。首先,我國海洋能資源豐富是建立在廣闊的海洋面積基礎(chǔ)之上的,相比之下,海洋能能源較為分散,能源密度較低,難以進(jìn)行收集利用,因此對海洋能設(shè)備工作效率有較高要求;其次,海洋能開發(fā)利用技術(shù)是對海洋、能源、土木、水利、機(jī)械、材料、電力等多技術(shù)領(lǐng)域的集成。然而,目前綜合利用技術(shù)的開發(fā)尚處于起步階段,致使一次性投資大,與常規(guī)能源利用相比,耗費高,經(jīng)濟(jì)性差;最后,由于海洋能設(shè)備的特殊工作環(huán)境,其零件的維修和更換相對困難,工作環(huán)境容易造成零件金屬表面的腐蝕和磨損,給設(shè)備的維護(hù)帶來不便。

        相比而言,海水液壓傳動技術(shù)在海洋能開發(fā)利用方面,優(yōu)勢明顯。首先,海水液壓傳動系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制精度高、系統(tǒng)效率高、功率密度大等優(yōu)點,能夠滿足海洋能設(shè)備對工作效率的要求,且環(huán)境無害;其次,相對于機(jī)械傳動,在同等功率下,裝置體積小,結(jié)構(gòu)緊湊工作平穩(wěn),反應(yīng)快,沖擊小,能高速啟動,制動和換向,控制、調(diào)節(jié)簡單,易于實現(xiàn)自動化與電氣控制配合使用以及實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制,且易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,易于設(shè)計,制造和推廣使用。最后,海水液壓傳動設(shè)備本身抗海水腐蝕性強(qiáng),便于設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。

        4 結(jié)語

        海水液壓傳動技術(shù)憑借其特有優(yōu)勢,正成為液壓領(lǐng)域新興技術(shù)發(fā)展方向之一,海洋能開發(fā)利用也將是世界各國爭相發(fā)展的前沿科技,兩者的有機(jī)結(jié)合對我國發(fā)展海洋科學(xué),開發(fā)海洋事業(yè)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

        [1]聶松林,尹方龍.水液壓柱塞泵的研究進(jìn)展及展望[J].液壓與氣動,2015,1:1-7.

        [2]楊曙東,李壯云.介紹幾種中高壓海水液壓泵[J].液壓與氣動,2000(4):40-42.

        [3]Dubus G, David O, Measson Y, et al. Making hydraulic manipulators cleaner and safer: from oil to demineralized water hydraulics[C]//Intelligent Robots and Systems,2008.IROS 2008. IEEE/RSJ International Conference on.IEEE,2008:430-437.

        [4]劉銀水,王曉斌,吳德發(fā)等.移動式海水液壓水下作業(yè)工具系統(tǒng)[J].機(jī)床與液壓,2008,36(10):14-17.

        [5]中華人民共和國國家發(fā)展委員會基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展司.中國新能源與可再生能源 1999 白皮書 [M].北京:中國計劃出版社,2000,48-54.

        [6]劉富鈾,趙世明,張智慧等.我國海洋能研究與開發(fā)現(xiàn)狀分析[A].海洋技術(shù),2007(9):118-120.

        朱永杰(1989—),男,山東濰坊人,碩士研究生,研究方向為水液壓技術(shù)。

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