本发明专利技术属于海洋能利用技术领域，提供了一种气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统。该气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统，包括波面模拟系统、气体整流系统、透平装置、桌面支撑结构、仪器支撑架和传感分析系统；利用可编程直线电机驱动风箱，来模拟气动式波浪能发电装置复杂振荡气流，并针对透平系统的各项性能指标配置完整的传感器和测量系统，最终为气动式波浪能发电装置的发电效益和综合性能评估提供一种有效的技术评价手段。本发明专利技术实现了对气动式波浪能发电装置气室内复杂振荡气流的实验室模拟，大大降低了实验风险和成本；拼装和拆卸工艺简便，具有很高的灵活性，可以针对不同透平尺寸和测试需求，搭建多种测试环境。环境。环境。
【技术实现步骤摘要】
气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统
[0001]本专利技术涉及海洋能利用
，尤其涉及气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统。
技术介绍
[0002]海洋波浪能是一种储备巨大、分布广泛、极具发展潜力的可再生能源。波浪能发电装置形式多样，依据发电原理可以分为气动式、液压式、机械式、直驱式等形式，其中气动式波浪能发电装置因其结构简单、活动部件少、易于维护等优点，在产业化应用方面具有较大潜力。气动式波浪能发电装置的核心结构包括水面气室和空气透平，其工作时，气室内水面在外部波浪的作用下发生振动，进而迫使气室内气体往复通过气室上方的空气管道，气体推动空气管道内的透平发生旋转，由此驱动电机发电。透平的综合性能直接决定了气动式波浪能发电装置的效率与稳定性，对透平的综合性能进行准确测试和评估，是波浪能装置设计和优化的关键环节。
[0003]传统透平测试系统主要利用鼓风机或空气压缩机来产生单向和稳定气流，并通过测试透平在稳定气流驱动下的发电效果来评估透平的性能，未考虑气动式波浪能装置的独特性。对于气动式波浪能发电装置，驱动透平的气流由气室内复杂的水面振荡产生，该气流具有往复性、振荡性和随机性等特点，无法由传统透平测试系统实现。因此，本专利技术旨在提出一种可以模拟气动式波浪能发电装置复杂振荡气流的机构，并针对透平系统的各项性能指标配置完整的传感器和测量系统，形成一套气动式波浪能发电装置透平综合性能的测试系统。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于针对气动式波浪能发电装置的透平系统，设计了一套完整的综合性能测试系统，利用可编程直线电机驱动风箱，来模拟气动式波浪能发电装置复杂振荡气流，并针对透平系统的各项性能指标配置完整的传感器和测量系统，最终为气动式波浪能发电装置的发电效益和综合性能评估提供一种有效的技术评价手段。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统，包括波面模拟系统、气体整流系统、透平装置、桌面支撑结构、仪器支撑架和传感分析系统；
[0007]波面模拟系统包括风箱整流衔接板23、可压缩风箱24、风箱罩4、推动板3、刚性连杆2和可编程直线电机1；刚性连杆2水平放置，两端分别与可编程直线电机1和推动板3固连；推动板3另一侧同可压缩风箱24接触；可压缩风箱24安装于风箱罩4内，通过风箱罩4内的支撑保护和约束，使得可压缩风箱24实现双向直线运动；风箱整流衔接板23嵌入风箱罩4内部；风箱整流衔接板23固定连接可压缩风箱24出气口和气体整流系统；可编程直线电机1通过位移设定信号带动刚性连杆2进行随时间变换的水平运动；刚性连杆2带动推动板3挤压可压缩风箱24，可压缩风箱24内的气体，按照设定规律压缩和膨胀，模拟因波面运动而引
起的气柱振荡效果；
[0008]气体整流系统包括导流透平衔接板20、水平仪21、导流管6、整流管5、整流风箱衔接板18、整流导流衔接板19、蜂窝管22和单个可拆卸导流筒36；整流管5通过整流风箱衔接板18和风箱整流衔接板23与可压缩风箱24相连；整流管5内部采用蜂窝管22填充，气体通过整流管5实现整流效果；整流管5通过整流导流衔接板19与导流管6连接；导流管6具有一段或多段；每一段导流管6外壁均安装水平仪21，用于判断导流管6的水平度；最后一段导流管6同导流透平衔接板20连接，导流透平衔接板20与透平装置的气室7相连接；气体依次通过整流管5和导流管6通过导流透平衔接板20进入透平装置；
[0009]透平装置包括气室7、透平叶片15、导流锥16和导流扇17；气体由导流管6进入气室7；气室7内布置有透平叶片15、导流锥16和导流扇17；气体经过导流锥16和导流扇17的导流作用，将气体呈角度喷向透平叶片15，使其转动进而带动所连接的电机发电；
[0010]波面模拟系统、气体整流系统和透平装置分别固定于独立的桌面支撑结构上；桌面支撑结构包括桌面33、可伸缩桌腿32、短梁31、桌间螺纹拼接孔30和桌脚滑轮34；桌面33侧布置桌间螺纹拼接孔30，各桌面33之间通过桌间螺纹拼接孔30连接；短梁31布置于桌面33的横向侧，其连接可伸缩桌腿32，以增强桌面33的结构稳定性；可伸缩桌腿32为可伸缩杆状结构，便于实验人员调节桌面支撑的高度和整体仪器的水平度；可伸缩桌腿32底部两侧安装桌脚滑轮34；桌脚滑轮34是带有刹车片的滑轮，既便于挪动，也便于固定。
[0011]仪器支撑架用于搭载和固定测量仪器，其自下至上依次为钳口25、水平旋转柱26、伸缩柱27和可调节固定槽28；钳口25通过调节下方的螺丝将仪器支撑架固定于桌面33边缘；水平旋转柱26用以保证其上方测量仪器朝向任意水平方向；伸缩柱27用来调节仪器支撑的高度；可调节固定槽28根据所要夹持测量仪器的尺寸来调节夹具开口大小，用以固定测量仪器；
[0012]传感分析系统包括扭矩传感器8、激光转速传感器11、风速传感器35、激光位移传感器29和压力传感器37；联轴器9将扭矩传感器8两端分别连接于气室7和发电机10；激光转速传感器11由透平端仪器支撑架12固定，置于透平叶片15外侧；通过调节激光转速传感器11的姿态和透平端仪器支撑架12的高度，将激光转速传感器11所发射的激光水平射向透平叶片15，用于测量透平叶片15的瞬时转速；风速传感器35经由导流管6两端顶部的小孔插至导流管6中心轴处，安装完成后对小孔进行密封；风速传感器35用以测量整流后的空气流速以及透平前的空气流速；激光位移传感器29由推板端仪器支撑架14固定，通过调节激光位移传感器29的姿态和推板端仪器支撑架14的高度，使激光位移传感器29所发射的激光水平射向推动板3，用以测量推动板3的实时位移，进而推算出导流管6内的气体通量变化；压力传感器37布置在推动板3和刚性连接杆2之间。
[0013]风箱整流衔接板23、导流透平衔接板20、整流风箱衔接板18和整流导流衔接板19上均在相同位置设置相同规格螺纹孔，相邻衔接板之间安装橡胶垫圈，以保证气室的密闭性。
[0014]具体使用步骤如下：
[0015]步骤一、首先根据实验需要将上述波面模拟系统、气体整流系统、透平装置、桌面支撑结构、仪器支撑结构和传感器分析系统组装完成，利用导流管6外壁上的水平仪21来调节平台姿态至水平；
[0016]步骤二、调整仪器支撑架的高度和各传感器姿态，将传感器线路链接到数据处理器13上，通过数据处理器13的显示屏实时观测数据；针对不同尺寸的透平装置开展测试时，制作一个外径等于导流透平衔接板20半径且内径等于所测透平装置气室7半径的环状导流透平衔接板20，并在相应位置做好螺纹孔；
[0017]步骤三、开展测试，可编程直线电机1接收到实验人员的输入位移设定信号后，水平推动刚性连杆2并带动推动板3做往复运动；推动板3始终在风箱罩4的范围内做往复运动；推动板3带动可压缩风箱24做往复运动，挤压空气；激光位移传感器29和压力传感器37实时测量推动板3的位移变化和受力变化曲线；可压缩风箱24通过风箱整流衔接板23与整流管5连接；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统，其特征在于，该气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统包括波面模拟系统、气体整流系统、透平装置、桌面支撑结构、仪器支撑架和传感分析系统；波面模拟系统包括风箱整流衔接板(23)、可压缩风箱(24)、风箱罩(4)、推动板(3)、刚性连杆(2)和可编程直线电机(1)；刚性连杆(2)水平放置，两端分别与可编程直线电机(1)和推动板(3)固连；推动板(3)另一侧同可压缩风箱(24)接触；可压缩风箱(24)安装于风箱罩(4)内，通过风箱罩(4)内的支撑保护和约束，使得可压缩风箱(24)实现双向直线运动；风箱整流衔接板(23)嵌入风箱罩(4)内部；风箱整流衔接板(23)固定连接可压缩风箱(24)出气口和气体整流系统；可编程直线电机(1)带动刚性连杆(2)进行水平运动；刚性连杆(2)带动推动板(3)挤压可压缩风箱(24)，可压缩风箱(24)内的气体，按照设定规律压缩和膨胀，模拟因波面运动而引起的气柱振荡效果；气体整流系统包括导流透平衔接板(20)、水平仪(21)、导流管(6)、整流管(5)、整流风箱衔接板(18)、整流导流衔接板(19)、蜂窝管(22)和单个可拆卸导流筒(36)；整流管(5)通过整流风箱衔接板(18)和风箱整流衔接板(23)与可压缩风箱(24)相连；整流管(5)内部采用蜂窝管(22)填充，气体通过整流管(5)实现整流效果；整流管(5)通过整流导流衔接板(19)与导流管(6)连接；导流管(6)具有一段或多段；每一段导流管(6)外壁均安装水平仪(21)，用于判断导流管(6)的水平度；最后一段导流管(6)同导流透平衔接板(20)连接，导流透平衔接板(20)与透平装置的气室(7)相连接；气体依次通过整流管(5)和导流管(6)通过导流透平衔接板(20)进入透平装置；透平装置包括气室(7)、透平叶片(15)、导流锥(16)和导流扇(17)；气体由导流管(6)进入气室(7)；气室(7)内布置有透平叶片(15)、导流锥(16)和导流扇(17)；气体经过导流锥(16)和导流扇(17)的导流作用，将气体呈角度喷向透平叶片(15)，使其转动进而带动所连接的电机发电；波面模拟系统、气体整流系统和透平装置分别固定于独立的桌面支撑结构上；桌面支撑结构包括桌面(33)、可伸缩桌腿(32)、短梁(31)、桌间螺纹拼接孔(30)和桌脚滑轮(34)；桌面(33)侧布置桌间螺纹拼接孔(30)，各桌面(33)之间通过桌间螺纹拼接孔(30)连接；短梁(31)布置于桌面(33)的横向侧，其连接可伸缩桌腿(32)；可伸缩桌腿(32)为可伸缩杆状结构；可伸缩桌腿(32)底部两侧安装桌脚滑轮(34)；仪器支撑架用于搭载和固定测量仪器，其自下至上依次为钳口(25)、水平旋转柱(26)、伸缩柱(27)和可调节固定槽(28)；钳口(25)通过调节下方的螺丝将仪器支撑架固定于桌面(33)边缘；水平旋转柱(26)用以保证其上方测量仪器朝向任意水平方向；伸缩柱(27)用来调节仪器支撑的高度；可调节固定槽(28)根据所要夹持测量仪器的尺寸来调节夹具开口大小，用以固定测量仪器；传感分析系统包括扭矩传感器(8)、激光转速传感器(11)、风速传感器(35)、激光位移传感器(29)和压力传感器(37)；联轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：张崇伟，代洁娆，宁德志，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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