漂浮式潮流电站叶轮与锚泊系统设计研究
随着经济的高速发展我国对能源的需求量日趋增加。在发展石油、天然气等化石能源产业的同时大力发展可再生能源利用技术促进可再生能源产业的发展保证能源供给的安全优化能源供给的结构已成为保障国民经济持续高速发展的战略举措。
海洋潮流能是作为海洋可再生能源的重要组成部分是当前可再生能源研究的重点领域之一通过潮流水轮发电系统将潮流动能转换成电能是潮流能利用最有效的技术途径其发展十分迅速。漂浮式潮流电站是一种典型的潮流能转换系统主要由浮式平台载体、水轮机、发电机组和锚泊系统组成。
漂浮式潮流电站在整个运行寿命周期内除了经受风、波浪和流的不断作用还可能会承受台风等极端环境载荷。电站叶轮部分的设计至关重要关系到电站的发电效能与整体的可靠性因此其设计必须合理。
为了保证漂浮式电站在工作海况下的运行与极限海况下的生存其锚泊系统的设计必须有足够的可靠性。本文旨在分析漂浮式潮流电站载体、叶轮和锚泊系统的性能设计高效可靠的叶轮机构与安全可靠的锚泊系统。
根据海域环境和设计要求提出漂浮式潮流电站的立轴式水轮机总体方案分析水轮机各构件的受力特点预报水轮机的流载荷校核水轮机的叶片、主轴和轮辐等关键部位的强度。基于频域中的三维势流理论和二维切片理论预报各个浪向下漂浮式潮流电站载体的波浪载荷和水动力系数分析和研究电站载体在规则波中的运动响应为锚泊系统的设计奠定基础。
基于锚泊系统的静力分析方法和动态分析方法根据规范要求电站的设计要求以及工作海域特点使用海洋工程通用软件MOSES进行锚泊系统在作业工
f况和自存工况下的时域动态分析设计三种锚泊系统方案分析比较其结果得出最优的方案。基于Mi
er疲劳累积损伤理论进行锚泊系统的疲劳寿命分析结果满足设计要求。
本文的研究是国家科技支撑计划“150kW潮流能电站关键技术研究与示范”项目研究工作的一部分该电站由哈尔滨工程大学负责设计研究电站建成之后将会成为国内单机装机容量最大的潮流电站。本文成果为“150kW漂浮式潮流能电站”的详细设计提供了理论基础。
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