潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備造型設(shè)計論文

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1功能因素對潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備造型設(shè)計的影響

1.1水輪機(jī)轉(zhuǎn)子的功能分析

水輪機(jī)轉(zhuǎn)子是整個海洋能發(fā)電設(shè)備的重要組成部分，它的運(yùn)作效率直接影響到海洋能發(fā)電設(shè)備的整體工作效率，所以提高水輪機(jī)的工作效率是必要的前提。

1.2操作空間的功能分析

操作空間總體是用于設(shè)備日常維護(hù)，海上操作，以及放置物資的場所。操作室同時需要有露臺功能

2結(jié)構(gòu)因素對潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備造型設(shè)計的影響

設(shè)計結(jié)構(gòu)方面屬于專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)問題，也就是一個產(chǎn)品的核心，在做造型設(shè)計時，我必須盡可能多地了解和掌握其結(jié)構(gòu)方面的知識，只有這樣才能設(shè)計出完美的造型與它結(jié)合。

2.1水輪機(jī)結(jié)構(gòu)分析

水輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、冷卻器、制動器等主要部件組成。定子主要由機(jī)座、鐵芯和繞組等部件組成。定子鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，按制造和運(yùn)輸條件可做成整體和分瓣結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)冷卻方式一般采用密閉循環(huán)空氣冷卻。特大容量機(jī)組傾向于以水作為冷卻介質(zhì)，直接冷卻定子。如同時冷卻定子和轉(zhuǎn)子則為雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)組。

2.2操作空間結(jié)構(gòu)分析

操作空間裸露在海面上，與海下部件相對比，呈現(xiàn)出一種上大下小的態(tài)勢。所以操作空間的結(jié)構(gòu)形態(tài)的設(shè)計首先需要考慮穩(wěn)定性。

3材料因素對潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備造型設(shè)計的影響

由于不論在沿岸近海還是在外海深海，開發(fā)海洋能資源都存在風(fēng)、浪、流等動力作用。海水腐蝕，海生物附著以及能量密度低等問題致使轉(zhuǎn)換裝置設(shè)備龐大、要求材料強(qiáng)度高、防腐好、設(shè)計施工技術(shù)復(fù)雜、投資大造價高。總之，材料的防腐蝕就成為重大、亟待解決的問題。

3.1操作空間使用材料分析

操作空間是用于設(shè)備日常維護(hù)，海上操作，以及放置物資的場所。需要預(yù)防海風(fēng)鹽鹵長時間的侵蝕。同時還需要考慮到操作空間的重量問題。我們在選擇材料的時候不得不考慮到它的耐腐年限，耐候性，耐人工老化性，材料的硬度，附著力，耐鹽霧性。

3.2主體支撐桿

主體支撐桿有一半在海面上，另一半在海下，在海面下的支撐桿每日會受到不同種類的惡劣條件的腐蝕和侵蝕。例如，海浪的不斷沖刷，海水濺射，海水侵蝕。同時，還有諸如貝類、軟體類及大型海洋生物等附著腐蝕作用。在不同海域會面臨不同海水成分海洋生物種類也不同。不同深度不同含氧量不同光照不同流速等都會造成差異。支撐桿需要強(qiáng)大的支撐力。目前可以從兩方面進(jìn)行防腐措施。除了材料本身防腐以外，通過給設(shè)備穿“防腐蝕衣”下手，普通金屬（如碳鋼）涂裝保護(hù)性覆蓋層（涂層、涂料、內(nèi)襯、耐腐蝕金屬膜等），即碳鋼+保護(hù)性覆蓋層——這是金屬防腐蝕的“外因”“、治標(biāo)”；成本低，易上馬，立竿見影，目前普及率極高.

3.3水輪機(jī)轉(zhuǎn)子

水輪機(jī)轉(zhuǎn)子作為一種潮流能量轉(zhuǎn)換裝置，其對海洋環(huán)境的危害性極小。與整體支柱不同，其經(jīng)常處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)。海水對其的沖擊力相對更加猛烈。

4潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備造型創(chuàng)新設(shè)計

4.1在結(jié)構(gòu)上實行中國式“對稱美”

對稱美在人民生活和生產(chǎn)中的廣泛存在，對稱美在各個領(lǐng)域的不同表現(xiàn)，對稱美是秩序美的一種形式，是人對美的感受，是普遍規(guī)律和永恒的主題。運(yùn)用在潮流能水平軸發(fā)電設(shè)備上就體現(xiàn)在對其海上操作室的改造，將其原來只突出一面的平臺做成對稱，不僅增加了美感也增強(qiáng)了功能性。

4.2拓寬視野

將在海上的操作室，其本來的設(shè)計是全封閉式的，只留一個安全門。為了開拓海上視野，增強(qiáng)安全性。操作空間，采用空間最大化使用的圓柱體，中間的部分用玻璃做成透明的狀態(tài)。方便觀察海面情況和進(jìn)行設(shè)備檢修等海上作業(yè)等。

4.3材質(zhì)分布

主體材料使用海洋防腐蝕類材料。海洋防腐蝕的方法有很多。第一，從篩選設(shè)備制造材料下手，篩選耐腐性優(yōu)異、性價比又高的材料加工海洋設(shè)備。第二，從給設(shè)備穿“防腐蝕衣”下手，普通金屬(如：碳鋼)涂裝保護(hù)性覆蓋層(涂層、涂料、內(nèi)襯、耐腐蝕金屬膜等)，也即：碳鋼+保護(hù)性覆蓋層——這是金屬防腐蝕的“外因”“、治標(biāo)”；成本低，易上馬，立竿見影，目前普及率極高。第三，從處理介質(zhì)下手，如鈣鎂沉積法等。第四，勝用防腐蝕添加劑，如緩蝕劑等。我們可以任選一種進(jìn)行使用。

4.4“紅、黃、黑”中國色

對seagen的配色設(shè)計不僅要考慮它的醒目性更要考慮它在海上的安全性。我們選擇紅色，還有具有警示作用的黃和黑。同時這三種顏色也是自古以來深受中國老百姓喜歡的中國顏色。

5結(jié)束語

人類社會的發(fā)展離不開能源、資源的開采和利用。如何合理科學(xué)地開發(fā)和使用獲取能源的設(shè)備顯得尤為關(guān)鍵。對于海洋能發(fā)電設(shè)備的造型設(shè)計，我們在運(yùn)用現(xiàn)代化理論、物質(zhì)、技術(shù)手段來實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)的同時，更要注重對該設(shè)備所使用的海洋環(huán)境做出保護(hù)和研究繼承等。我們在獲取海洋能源，得到自然饋贈的同時，也要考慮到是否會對海洋環(huán)境造成影響或破壞。

作者：偶萍萍 單位：天津工業(yè)大學(xué)