海水液壓傳動(dòng)技術(shù)及其在海洋能領(lǐng)域的應(yīng)用展望

朱永杰

（中國(guó)海洋大學(xué)山東省海洋工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266100）

海水液壓傳動(dòng)技術(shù)及其在海洋能領(lǐng)域的應(yīng)用展望

朱永杰

（中國(guó)海洋大學(xué)山東省海洋工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266100）

海水液壓傳動(dòng)技術(shù)和海洋能均為國(guó)際新型的前沿技術(shù)，受到國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的高度重視。該文介紹了海水液壓傳動(dòng)技術(shù)的定義、特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用，以及海洋能的定義、應(yīng)用和國(guó)內(nèi)海洋能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了海水液壓傳動(dòng)技術(shù)在開(kāi)發(fā)海洋能領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性，最后對(duì)海水液壓傳動(dòng)在海洋能領(lǐng)域中的應(yīng)用作了展望。

海水液壓技術(shù) 海洋能 應(yīng)用展望

0　引言

海洋，占地球總表面積的71%，蘊(yùn)含著豐富的礦產(chǎn)生物能源等自然資源。由于對(duì)陸地資源的過(guò)度開(kāi)采，人類(lèi)社會(huì)面臨著嚴(yán)重的人口爆炸、資源枯竭、經(jīng)濟(jì)衰退問(wèn)題，因此發(fā)展海洋科技，開(kāi)發(fā)海洋能資源成為解決人類(lèi)社會(huì)問(wèn)題的有效路徑。

海水液壓傳動(dòng)技術(shù)，作為國(guó)際液壓領(lǐng)域新興前沿液壓技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用到各種海洋設(shè)備中，成為開(kāi)發(fā)海洋資源的重要手段之一［1］。本文介紹了海水液壓傳動(dòng)技術(shù)以及海洋能的定義、特點(diǎn)等，并分析了海水液壓傳動(dòng)技術(shù)在開(kāi)發(fā)海洋能領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性，最后對(duì)海水液壓傳動(dòng)在海洋能領(lǐng)域中的應(yīng)用作了展望。

1　海水液壓傳動(dòng)技術(shù)

海水液壓傳動(dòng)技術(shù)是指以海水為工作介質(zhì)的水液壓技術(shù)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用海水作為工作介質(zhì)［2-4］，主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）無(wú)污染、阻燃、防爆。海水介質(zhì)具有無(wú)污染，阻燃爆防的特點(diǎn)，避免了以油作為工作介質(zhì)時(shí)帶來(lái)污染及安全隱患。

（2）來(lái)源廣泛、使用成本低。

（3）響應(yīng)速度快、控制精度高。與油壓系統(tǒng)相比，水液壓傳動(dòng)系統(tǒng)位置控制精度高，系統(tǒng)工作準(zhǔn)確性高。

（4）系統(tǒng)效率高、功率密度高。海水粘度較低、彈性模量大、粘滯阻力小，液壓系統(tǒng)的沿程損失少，壓縮損失小，系統(tǒng)效率高。

（5）體積小、輕便、系統(tǒng)簡(jiǎn)單。海水液壓系統(tǒng)對(duì)循環(huán)設(shè)備元器件需求較少，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減輕了系統(tǒng)重量。

（6）易于維護(hù)、應(yīng)用范圍廣。

海水液壓傳動(dòng)系統(tǒng)不易產(chǎn)生污垢，對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)十分方便。

目前，海水液壓傳動(dòng)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，已經(jīng)推廣和應(yīng)用于水下作業(yè)、深潛設(shè)備、海洋平臺(tái)、消防系統(tǒng)以及食品工業(yè)、通用機(jī)械等領(lǐng)域，取得了不可忽視的經(jīng)濟(jì)和科技效益。

2　海洋能

海洋能源通常指海洋中可再生的自然能源，主要為潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽(yáng)能以及海洋生物質(zhì)能等。

我國(guó)海洋能資源極為豐富［5］，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)潮汐能資源壩址共有424處，總裝機(jī)容量為2179萬(wàn)kW，年發(fā)電量約624億kW時(shí)；波浪能理論平均功率為1285萬(wàn)kW；溫差能資源蘊(yùn)藏量最大，南海溫差能資源實(shí)際可供利用裝機(jī)容量達(dá)13121～14176億kW，主要集中在各大江河的出海處；近海風(fēng)能資源是陸上風(fēng)能資源的3倍，預(yù)計(jì)達(dá)到715億kW。

目前，我國(guó)潮汐能開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)形成了一定規(guī)模，波浪能以及潮流能開(kāi)發(fā)利用也取得了一定成果，而其他形式的海洋能例如海水鹽差能、溫差能等的研究與開(kāi)發(fā)尚處在實(shí)驗(yàn)室原理試驗(yàn)階段。

3　應(yīng)用展望

我國(guó)海洋能開(kāi)發(fā)利用在技術(shù)層面存在著許多問(wèn)題［6］。首先，我國(guó)海洋能資源豐富是建立在廣闊的海洋面積基礎(chǔ)之上的，相比之下，海洋能能源較為分散，能源密度較低，難以進(jìn)行收集利用，因此對(duì)海洋能設(shè)備工作效率有較高要求；其次，海洋能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)是對(duì)海洋、能源、土木、水利、機(jī)械、材料、電力等多技術(shù)領(lǐng)域的集成。然而，目前綜合利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)尚處于起步階段，致使一次性投資大，與常規(guī)能源利用相比，耗費(fèi)高，經(jīng)濟(jì)性差；最后，由于海洋能設(shè)備的特殊工作環(huán)境，其零件的維修和更換相對(duì)困難，工作環(huán)境容易造成零件金屬表面的腐蝕和磨損，給設(shè)備的維護(hù)帶來(lái)不便。

相比而言，海水液壓傳動(dòng)技術(shù)在海洋能開(kāi)發(fā)利用方面，優(yōu)勢(shì)明顯。首先，海水液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制精度高、系統(tǒng)效率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足海洋能設(shè)備對(duì)工作效率的要求，且環(huán)境無(wú)害；其次，相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)，在同等功率下，裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊工作平穩(wěn)，反應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動(dòng)，制動(dòng)和換向，控制、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與電氣控制配合使用以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制，且易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，易于設(shè)計(jì)，制造和推廣使用。最后，海水液壓傳動(dòng)設(shè)備本身抗海水腐蝕性強(qiáng)，便于設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。

4　結(jié)語(yǔ)

海水液壓傳動(dòng)技術(shù)憑借其特有優(yōu)勢(shì)，正成為液壓領(lǐng)域新興技術(shù)發(fā)展方向之一，海洋能開(kāi)發(fā)利用也將是世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的前沿科技，兩者的有機(jī)結(jié)合對(duì)我國(guó)發(fā)展海洋科學(xué)，開(kāi)發(fā)海洋事業(yè)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

［1］聶松林，尹方龍.水液壓柱塞泵的研究進(jìn)展及展望［J］.液壓與氣動(dòng)，2015，1：1-7.

［2］楊曙東，李壯云.介紹幾種中高壓海水液壓泵［J］.液壓與氣動(dòng)，2000（4）：40-42.

［3］Dubus G， David O， Measson Y， et al. Making hydraulic manipulators cleaner and safer： from oil to demineralized water hydraulics［C］//Intelligent Robots and Systems，2008.IROS 2008. IEEE/RSJ International Conference on.IEEE，2008：430-437.

［4］劉銀水，王曉斌，吳德發(fā)等.移動(dòng)式海水液壓水下作業(yè)工具系統(tǒng)［J］.機(jī)床與液壓，2008，36（10）：14-17.

［5］中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展委員會(huì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展司.中國(guó)新能源與可再生能源 1999 白皮書(shū) ［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2000，48-54.

［6］劉富鈾，趙世明，張智慧等.我國(guó)海洋能研究與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀分析［A］.海洋技術(shù)，2007（9）：118-120.

朱永杰（1989—），男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗簤杭夹g(shù)。