針對豎軸潮流能水輪機工作性能的研究,文中采用搭建試驗試驗平臺方法,以豎軸潮流能水輪機為研究對象,在波流循環(huán)水槽中進行試驗。試驗平臺主要包括數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng),其具體為:伺服電機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。通過此試驗系統(tǒng),可獲取轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等參數(shù),從而對水輪機的工作性能開展研究。 

【文章來源】：中國水運(下半月). 2020,20(05)

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

伺服電機

第5期林文曉等：豎軸潮流能水輪機試驗平臺設計及工作性能測試97圖1水輪機試驗平臺圖2波流循環(huán)水槽圖3伺服電機圖4轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器三、試驗方法在本文豎軸水輪機的工作性能試驗研究中，采用主動控制的方式，即伺服電機驅(qū)動水輪機轉(zhuǎn)動。試驗中保持流速恒定，通過給定豎軸水輪機不同的轉(zhuǎn)速，研究轉(zhuǎn)速和流速對水輪機的工作性能的影響。試驗的具體的流程如下：首先將水輪機試驗模型放到指定水位的水槽中，啟動造流裝置，設置流速達到試驗要求的工作流速。啟動伺服電機使得水輪機運行達到設定轉(zhuǎn)速，水輪機在流體的作用下仍按指定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，但交流伺服電機的輸出發(fā)生變化，此時扭矩傳感器所顯示的扭矩的大小即為水輪機運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的扭矩為TL。四、水輪機工作性能測試為測試不同流速和轉(zhuǎn)速對水輪機工作性能的影響，試驗流速分別為Va=0.3m/s、Vb=0.4m/s、Vc=0.5m/s、Vd=0.6m/s，在四個不同的流速下，依次設定不同的轉(zhuǎn)速，研究其在不同無量綱參數(shù)（TSR）下對水輪機其產(chǎn)生扭矩和獲能效率的影響。選取四組典型工況，分別為Va=0.3m/s，n=30rpm；Vb=0.4m/s，n=30rpm；Vc=0.5m/s，n=30rpm；Vd=0.6m/s，n=30rpm。其四組工況下水輪機產(chǎn)生的時程扭矩和獲能情況如圖5和圖6所示。如圖5所示，橫軸為時間t，縱軸為扭矩T（N·m）。分析時程扭矩圖知，隨著入射流速的增加，水輪機的輸出扭矩的波動幅度增大，因此隨著流速的增加水輪機輸出的正負扭矩均有所增加。如圖6所示，保持轉(zhuǎn)速不變，入射流速增加，其水輪機的獲能效率呈先增加后大幅度下降的趨勢，主要原因：保持轉(zhuǎn)速不變，只增加流速，雖然水輪機產(chǎn)生的扭矩有一定的增加，但其對應的尖速比減小，導致其獲能效率下降。如圖7所示，其平均獲能效率尖速比（TSR）的增加先

第5期林文曉等：豎軸潮流能水輪機試驗平臺設計及工作性能測試97圖1水輪機試驗平臺圖2波流循環(huán)水槽圖3伺服電機圖4轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器三、試驗方法在本文豎軸水輪機的工作性能試驗研究中，采用主動控制的方式，即伺服電機驅(qū)動水輪機轉(zhuǎn)動。試驗中保持流速恒定，通過給定豎軸水輪機不同的轉(zhuǎn)速，研究轉(zhuǎn)速和流速對水輪機的工作性能的影響。試驗的具體的流程如下：首先將水輪機試驗模型放到指定水位的水槽中，啟動造流裝置，設置流速達到試驗要求的工作流速。啟動伺服電機使得水輪機運行達到設定轉(zhuǎn)速，水輪機在流體的作用下仍按指定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，但交流伺服電機的輸出發(fā)生變化，此時扭矩傳感器所顯示的扭矩的大小即為水輪機運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的扭矩為TL。四、水輪機工作性能測試為測試不同流速和轉(zhuǎn)速對水輪機工作性能的影響，試驗流速分別為Va=0.3m/s、Vb=0.4m/s、Vc=0.5m/s、Vd=0.6m/s，在四個不同的流速下，依次設定不同的轉(zhuǎn)速，研究其在不同無量綱參數(shù)（TSR）下對水輪機其產(chǎn)生扭矩和獲能效率的影響。選取四組典型工況，分別為Va=0.3m/s，n=30rpm；Vb=0.4m/s，n=30rpm；Vc=0.5m/s，n=30rpm；Vd=0.6m/s，n=30rpm。其四組工況下水輪機產(chǎn)生的時程扭矩和獲能情況如圖5和圖6所示。如圖5所示，橫軸為時間t，縱軸為扭矩T（N·m）。分析時程扭矩圖知，隨著入射流速的增加，水輪機的輸出扭矩的波動幅度增大，因此隨著流速的增加水輪機輸出的正負扭矩均有所增加。如圖6所示，保持轉(zhuǎn)速不變，入射流速增加，其水輪機的獲能效率呈先增加后大幅度下降的趨勢，主要原因：保持轉(zhuǎn)速不變，只增加流速，雖然水輪機產(chǎn)生的扭矩有一定的增加，但其對應的尖速比減小，導致其獲能效率下降。如圖7所示，其平均獲能效率尖速比（TSR）的增加先

【參考文獻】：
期刊論文
[1]定槳垂直軸潮流能水輪機水動力模型試驗研究[J]. 紀仁瑋,盛其虎,張亮,董越,張學偉.  海洋技術學報. 2018(05)



本文編號：3440028