四、海流能发电机工作原理及主要结构
2 、增速系统
一般海流能发电机的叶轮设计转速较低， 需要根据发电机的要求，通过传动链按一定的 速比传递叶轮产生的扭矩，使输入发电机的转 速满足海流能发电机发电机的需要。在海流能 发电机组中，对齿轮增速箱的要求非常严格， 不仅体积小、重量轻、效率高，而且要承载能 力大、起动力矩小、寿命长。增速器原理图如 右所示。
七、致谢
2 、增速器的设计
本设计中海流能发电 机的增速器采用的是二级 圆柱齿轮设计方案。 详细对每一级传动齿轮、 传动轴进行设计分析、载 荷计算并进行材料力学强 度校核，使齿轮增速箱可 以满足海流能发电机的强 度及安全性能的要求。
五、海流能发电机主要零件的设计
3 其他零件的设计及校核
在设计说明书中对海流能发电机塔架高度、制动装置及密封系统进行设 计，并选择了安装方式。 对风轮载荷主要承受零件主梁进行了详细的载荷分析及强度校核，通过 计算使其达到安全要求。海流能发电机机构图如下所示。
五、海流能发电机主要零件的设计
1 、叶片的设计
本设计中海流能发电机的叶片的设计基础理论选取的为贝茨理论。通过海流能发 电机运行的环境条件来设计叶轮叶片的形状、翼型、迎角、叶片扭曲等直接影响叶 轮接受海流能的各种条件。直接采用成熟的航空翼型，通过计算选择满足设计强度 的材料。
五、海流能发电机主要零件的设计
二、研究目的和意义 1：能源和环境危机 传统化石能源的过度消耗，资源短缺逐渐显现，同时给生态环境 带来很大的压力。随着人类的经济社会发展，传统资源会逐渐枯 竭，为了保护日益恶化的人类生存环境，走可持续发展的道路， 调整能源结构，大力开发可再生能源已成为世界各国的共识 2：海流能的优势 地球存在着无限的可再生能源，太阳辐射到地球表面的能量被以 生物能、热能等形式存在，并由其衍生出生物质能、海流能、海 洋能等可再生能源。目前开发利用的可再生能源仅占微乎其微的 比例，继续发展的潜力巨大。 近年来，人类研究可再生水资源利用逐渐从传统河流水里发电逐 步转向海洋能发电，海洋拥有更加丰富的能源资源，同样体积的 海流能发电机发电量是风力发电机的数倍，并且比陆地风场运行 更加稳定。
三、海流能发电机国内外发展现状
2 ：水平轴海流能发电机
水平轴式海流能发电装置(Marine current turbine)，由于与当前主流的海流能发电机发电技 术有非常大的相似性，所以也常被称为“ 水下风 车 ”。 在世界范围内，对水平轴式海流能发电技术 研究最早的可以认为是上世纪70年代浙江省舟山 市沥港大队何世钧工程师，它比英国水下涡轮公 司(MCT)的首台试验样机(1994年)早了近20年， 虽然是探索性的尝试试验，但它开创了水平轴式 海流能发电装置研究的先河。 目前，英国在海流能发电技术方面处于世界 领先水平。2003年英国水下涡轮公司(Marine Current Turbine)在Devon郡北部建成300kW水下 海流能发电装置— seaflow发电系统。 2007年浙江大学，对水平轴式海流能发电装 置的关键技术进行研究，并研制出kw级海流能发 电机样机。
3 、密封系统
为防止海水进入机舱,对内部发电机等电气元件造成损坏,整个机舱必须处于完全密 封,其中主轴与箱壁间以及对水机构与塔架、机舱间的密封最为复杂,密封处存在旋转运 动属于活动轴系密封.在设计中,船尾轴密封、机械密封、活动环密封等结构都是可采用 方式,具体结构设计要根据海水压力、轴的转速以及密封造成的摩擦损失等因素进行综 合考虑.此外由于海水沙土会对密封面造成磨损,需设计防沙外罩或在机舱内安置水泵产 生高于密封面周围水压两倍的水柱冲洗密封接触面。
三、海流能发电机国内外发展现状
1 ：垂直轴海流能发电机
垂直轴式的海流能发电机组，也常被称 为潮汐栅栏式结构(Tidal Fence)。 对垂直轴式海流能发电装置的研制，早 在上世纪80年代加拿大的BlueEnergy公司 就提出一种Davis叶片垂直轴涡轮机，但进 展缓慢，直到2006年9月才在英国的哥伦比 亚大学试验水槽安装一台该型样机。 我国的哈尔滨工程大学也于上个世纪 80年代开始研究直叶片 垂直轴式的潮流能 发电装置。2005年，在第一次海上试验经 验的基础上，在浙江省舟山市岱山县进行了 40kW样机的海试。 目前对于垂直轴海流能发电装置的研究 ，基本上都还处于模型样机试验阶段，并未 形成产业化应用。
六、总结
本设计以50千瓦海流能发电机发电机组为研究对象，对其 设计方法、理论做了一定的研究探讨。 首先通过仔细研海流能发电机的资料，对其工资原理有了详 细了解，并根据设计要求对海流能发电机进行结构设计，然后 对于海流能发电机整机各部分进行设计计算，对其中几个重要 零件如叶轮系统及传动系统进行了方案选择，并进行详细的计 算说明，同时也对国内国外的海流能发电历史及发展潜力做了 详细的阐述。 进过此次设计，对本科所学的机械专业知识进行了详细 的回顾，对专业知识有了更深一层的理解，将不同的专业知识 融合为一体，并将大学四年所学到的知识应用到毕业设计中去 。经过几个月的辛苦努力，收获颇丰，这次设计的经历为今后 走上工作岗位打下了坚实的基础。
延边大学机械工程学院
50kw水平轴海流能发电机的设计
指导教师：
学生： 日期：2012年9月24日
目录
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一、海流能发电机简介 二、研究目的和意义 三、海流能发电机国内外发展现状 四、海流能发电机工作原理及主要结构 五、海流能发电机主要零件的设计 六、总结 七、致谢
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、海流能发电机简介
海流能：是指海水流动的动能其变 化具有规律性，可预测性等特点。 其成因是由太阳、地球及月亮相对 位置及地球自转而引起的海水表层 水平移动。 海流能发电机：把障碍阻体放入海 流中，将海流单向(般向)水流运动变 为部件其他形态的运动(多数情况变 为旋转运动)，进而，通过增速部件 等驱动发电机发电的方式叫做海流 发电。
四、海流能发电机工作原理及主要结构
四、海流能发电机工作原理及主要结构 海流能发电机的结构主要有叶轮系统 ，密封系统，增速系统，发电系统， 支撑安装系统，对流系统等几部分组 成，如右图所示，下面介绍海流能发 电机主要机构系统的功能。 1 、叶轮系统 叶轮是海流能发电机叶轮是海流 能发电机能量转换单元的关键部件， 一般由良好的流体动力外形的叶片、 轮毂和相应的功率控制机构组成关键 部件。将海流能转换为旋转机械能（ 转矩），再通过叶轮轴驱动海流能发 电机增速系统。