Faatek ApS.
Frank Aavard
Luftstyret Hydraulisk Akkumulator LHA
for udnyttelse af bølgeenergi
Styresystem
1
2
3
4
Luftstyret Hydraulisk
Akkumulator (LHA)
6
5
7
9
8
10
17
11
18
13
14
15
16
12
Komponentbeskrivelse:
1. Luftkompressor 0-300 bar
2. Kontraventil
3. Motorventil fyldning trykluft
4. Motorventil tømning trykluft
5. Tryktransmitter trykluft
6. Niveautransmitter (stillingsindikering) LHA
7. Luftstyret hydraulisk akkumulator LHA
8. Hydraulikmotor (variabel displacement)
9. Generator (asynkron motor)
10. Motorventil (for opstart funktion)
11. Tank (trykløs)
12. Flowmåler
13. Flyder (point absorber)
14. Kontraventil
15. Tovejs cylinder
16. Kontraventil
17. Kontraventil
18. By-pass ventil
Funktionsbeskrivelse:
Bølgerne påvirker flyderen [13] i op- og nedadgående retning. Flyderen er forbundet med en dobbeltvirkende
cylinder [15], så både den op- og nedadgående bevægelse vil generere et hydraulik væskeflow igennem
kontraventilerne [14-16-17].
Den luftstyrede hydrauliske akkumulator LHA [7] består af en cylinder med et stempel for at adskille de to
kamre.
En luftkompressor [1] med tilhørende ventil [3] giver mulighed for at påtrykke LHA´en med trykluft 0-300 bar i
det øverste kammer eller aflaste trykket med ventilen [4].
I det nederste kammer af cylinderen er hydraulikvæske.
Akkumulatoren LHA [7] opsamler det pulserende væskeflow fra cylinderen [15] og ved at kunne påtrykke
LHA´en et variabelt lufttryk, så kan hydrauliktrykket reguleres trinløst.
Hydrauliktrykket og hydraulikmotorens [8] ydelse (variabel displacement) reguleres efter niveauet i
akkumulatoren [6], flowmåleren [12] og et fastlagt setpunkt, for at kunne give optimal drift af generatoren [9].
Flowmåleren [12] anvendes også for at beregne setpunktet for tryk / ydelse på hydraulikmotor og generator
ved opstart.
Ventilen [10] anvendes ved opstart af systemet og ventilen [18] for by-pass / stop af systemet.
Konklusion:
Systemet er designet for under drift at kunne akkumulere det pulserende flow fra cylinderen forbundet til
flyderen. Der vil under drift være en helt åben ventil [10] så trykfaldet, og dermed tabet i systemet er
begrænset.
Trykregulering af hydraulikken foretages via LHA´en som sikrer en trinløs regulering, der sammen med
regulering af hydraulikmotorens ydelse kan tilpasses det aktuelle væskeflow.
Luftkompressoren vil kun køre når der er behov for at øge trykket i LHA´en og forventes primært at skulle køre
ved opstart.
Med systemet bør det være muligt at opnå en høj system-virkningsgrad og en jævn drift af hydraulikmotor og
generator afhængig af flyderens bevægelser som funktion af bølgehøjden
Modelsimulering og beregning:
Der tages udgangspunkt i en luftstyret hydraulisk akkumulator LHA, en hydraulikmotor som Bosch Rexroth med
variabel displacement type A6VM NG28 ved 300 bar og med 3150 rpm. og en 55kW 3x400V asynkronmotor
tilkoblet forsyningsnettet.
• Hvilken volumen skal akkumulatoren have
• Hvad er forholdet imellem arealet i akkumulatoren for hydraulikolie / luft
• Skal der være mekanisk adskillelse imellem hydraulikolie og luft
• Kan der opnås en stabil drift ved variabel flow (modsvarende forventede bølger) på 0,5m til 3,0m
• Hvad er den forventede virkningsgrad for de enkelte dele i systemet
• Hvordan er prisen / virkningsgraderne iht. andre systemer