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針對油井下的惡劣工作環(huán)境，本項目研制成功在溫度180℃、壓力140Mpa環(huán)境下穩(wěn)定工作的高溫無刷直流電機系統(tǒng)，包括電機本體及其驅(qū)動器。無刷直流電機具有功率密度大、穩(wěn)速精度高、控制方便、效率較高等優(yōu)點。驅(qū)動器采用數(shù)字控制方式，保證電機系統(tǒng)特性的穩(wěn)定性。驅(qū)動器可以實現(xiàn)穩(wěn)速控制和恒功率控制兩種控制方式。電機系統(tǒng)可以在有位置傳感器和無位置傳感器兩種方式運行。

? 無刷直流電機以其功率密度高、系統(tǒng)效率高、控制性能好等特點廣為應(yīng)用。但是為了得到較高的控制性能，需要安裝位置傳感器，一般是霍爾位置傳感器，這樣會增加很多成本。本項目采用DSP為控制核心，通過檢測無刷直流電機的端電壓可以檢測出轉(zhuǎn)子位置，從而實現(xiàn)無位置傳感器控制。

本實用新型提供一種抗風浪海上漂浮式綜合發(fā)電裝置，包括主浮體、副浮體、風力發(fā)電機、光伏發(fā) 電站、控制系統(tǒng);風力發(fā)電機通過支撐裝置設(shè)置在主浮體上;光伏發(fā)電站設(shè)置在副浮體上，副浮體連接 到主浮;控制系統(tǒng)包括單片機、轉(zhuǎn)速感應(yīng)器、液位傳感器、浮力調(diào)節(jié)裝置。風速超過安全風速時，單片 機根據(jù)收集到的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)對浮力調(diào)節(jié)裝置進行控制，使風力發(fā)電裝置下沉從而降低重心，下沉過程也會 牽引漂浮式光伏發(fā)電裝置向中部收縮，聚集在支撐裝置旁，提高發(fā)電裝置的穩(wěn)定性。風速低于安全風速 時，單片機控制風力發(fā)電裝置上升，從而獲得更好風力，同時漂浮式光伏發(fā)電裝置向外展開，進行光伏 發(fā)電。

雙碳目標下，我國正逐步構(gòu)建起以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。風電是其中關(guān)鍵一環(huán)，發(fā)揮著愈加重要的作用。隨著風電機組的高度變高，以節(jié)省成本為目的進行結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計是當前風電發(fā)展的必然方向。其中海工基礎(chǔ)與風電機組由于設(shè)計分工不同，國內(nèi)一直沿用傳統(tǒng)的分離式設(shè)計，在塔架底部進行數(shù)據(jù)交互與迭代設(shè)計，導致投資占比增高，設(shè)計方法冗余度大，建設(shè)階段成本浪費。如何解決分離式設(shè)計的弊端，開發(fā)更高效的一體化輕量化設(shè)計方法是破局痛點的關(guān)鍵所在。 針對鋼制塔筒結(jié)構(gòu)，開展失效型式分析，考察不同參數(shù)對鋼筒性能的影響；針對海上風電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)成本高、材料浪費嚴重的問題，以NREL 5MW海上風電機組的三腳架和導管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為例開展拓撲優(yōu)化輕量化設(shè)計研究，最終實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，得到性能更優(yōu)，質(zhì)量更輕的海上風電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。 創(chuàng)新點 針對鋼制塔筒結(jié)構(gòu)，開展了各類失效型式分析，并考察了設(shè)計參數(shù)對結(jié)果的影響，形成一套鋼制塔筒輕量化設(shè)計方法。 以5MW海上風電機組模型作為參考模型，將拓撲優(yōu)化方法引入海上風電機組三腳架和導管架支撐結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計，并進行模態(tài)分析、剛強度計算，得到一套在概念設(shè)計階段、考慮結(jié)構(gòu)－載荷耦合效應(yīng)下海上風電機組三腳架和多導管架的拓撲優(yōu)化設(shè)計及仿真流程。 市場前景 在目前陸上、海上風電機組大型化的趨勢下，結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計、輕量化設(shè)計將會成為制約行業(yè)發(fā)展的一個重要難題，而將拓撲優(yōu)化及有限元仿真引入風電機組結(jié)構(gòu)設(shè)計中可有效解決此類問題。 應(yīng)用案例 航天萬源2MW直驅(qū)風電機組塔筒，減重10tons； 5MW海上風電機組三腳架支撐結(jié)構(gòu)，減重276.54tons; NREL 5MW海上風電機組導管架支撐結(jié)構(gòu)，最大位移減少14.89%、最大等效應(yīng)力減小26.66%。 獲獎情況 張承婉、楊曉宇、陳卓；指導教師：龍凱，一帶一路暨金磚國家技能發(fā)展與創(chuàng)新技術(shù)大賽－工程仿真創(chuàng)新設(shè)計賽項（研究生組），團體優(yōu)秀獎 張承婉；指導教師：龍凱，第三屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽二等獎 丁文杰，本科生，2020年畢業(yè)，論文題目“塔筒法蘭螺栓疲勞失效機理和法蘭輕量化設(shè)計”，校級優(yōu)秀論文 丁文杰、李澤陽、季元、張承婉；指導老師：廖海濤、龍凱，兆瓦級海上風力發(fā)電機組三腳架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校核分析APP，第三屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字仿真專業(yè)賽二等獎 張承婉、陸飛宇、張錦華；指導老師：龍凱，中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽北京賽區(qū)一等獎 張錦華，指導老師：龍凱，海上風電機組多導管架的拓撲優(yōu)化方法研究.2020年北京市普通高校優(yōu)秀本科畢業(yè)設(shè)計（論文）

無刷直流電機以電子換向取代機械換向，無機械摩擦、無磨損、無電火花，免維護且具備更好的密封性。無刷直流電動機的永磁體，多采用高磁能積的稀土釹鐵硼材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機小。 本項目基于無刷直流電機專用控制芯片MC33035、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制芯片MC33039、功率逆變器集成電路MPM3003自主開發(fā)了無刷直流電機驅(qū)動技術(shù)，并根據(jù)道閘閘桿的控制要求，以單片機為控制器，開發(fā)了基于無刷直流電機道閘控制系統(tǒng)。基于無刷直流電機道閘具有高效率、高可靠免維護的技術(shù)優(yōu)勢。

成果簡介：無刷直流電機以其功率密度高、系統(tǒng)效率高、控制性能好等特點廣為應(yīng)用。但是為了得到較高的控制性能，需要安裝位置傳感器，一般是霍爾位置傳感器，這樣會增加很多成本。本項目采用DSP 為控制核心，通過檢 測無刷直流電機的端電壓可以檢測出轉(zhuǎn)子位置，從而實現(xiàn)無位置傳感器控制。 項目來源：自行開發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：新能源 應(yīng)用范圍：家電及各種驅(qū)動系統(tǒng) 技術(shù)水平：國內(nèi)先進 現(xiàn)狀特點：采用無位置傳感器控制算法，總體技術(shù)處于國

海上大型絞吸疏浚裝備是遠海島礁大規(guī)模高效吹填造陸的國之重器，是南海資源開發(fā)、一帶一路港口建設(shè)等國家戰(zhàn)略任務(wù)和重大工程的緊迫需求。絞吸疏浚裝備具有同步完成海底巖土快速挖掘和長距離管道連續(xù)輸送的可靠作業(yè)能力，需要作業(yè)定位、巖土挖掘、物料輸送和疏浚監(jiān)控四大系統(tǒng)的高度集成，其核心技術(shù)長期被歐洲壟斷并嚴格封鎖。項目組圍繞海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，歷經(jīng)15年產(chǎn)學研用攻關(guān)取得如下創(chuàng)新成果：     一、多自由度順應(yīng)式重載精確定位技術(shù)：針對漂浮作業(yè)裝備高效穩(wěn)定定位的挑戰(zhàn)，提出主體、挖掘、定位等系統(tǒng)的多體耦合動力學分析方法，揭示了海洋環(huán)境與疏浚作業(yè)載荷的復合作用機理，發(fā)明了多自由度順應(yīng)式重載鋼樁臺車定位系統(tǒng)，保障了惡劣海洋環(huán)境中“定得穩(wěn)”的疏浚作業(yè)要求，使得作業(yè)抗風等級從6級提高到9級，南海作業(yè)窗口期從約120天增加到約180天。     二、多參數(shù)自適應(yīng)重型大挖深挖掘技術(shù)：針對海底堅硬巖石快速挖掘的挑戰(zhàn)，提出大挖深傾斜彈性結(jié)構(gòu)超長軸系設(shè)計方法，解決了機構(gòu)運動和巖石挖掘的強沖擊載荷導致系統(tǒng)失效的難題，研制出特種重型挖巖絞刀、超長軸驅(qū)動裝置及多參數(shù)自適應(yīng)控制技術(shù)，實現(xiàn)了36米水深下快速挖掘單軸抗壓強度超過60MPa的堅硬巖石，滿足了國家重大工程“挖得快”的需求。     三、多介質(zhì)高濃度長距離連續(xù)輸送技術(shù)：針對大顆粒物料高濃度長距離連續(xù)輸送的挑戰(zhàn)，提出多級顆粒混合流態(tài)分析技術(shù)，攻克了扭曲葉片型葉輪和對數(shù)螺旋線泵殼內(nèi)流道設(shè)計難題，研制出高效輸送大顆粒物料的系列疏浚泵和驅(qū)動裝置，實現(xiàn)“排得遠”的強大能力，將高濃度管道連續(xù)輸送距離由6公里提高至15公里。     四、多系統(tǒng)集成優(yōu)化總體設(shè)計技術(shù)和裝備研制：針對各類型疏浚工程的不同需求，攻克了多系統(tǒng)集成總體設(shè)計、多工況功率平衡動力配置、裝備綜合控制與信息化管理等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了大型絞吸疏浚裝備數(shù)字化集成設(shè)計平臺，研制出電軸、變頻等五大類56座絞吸疏浚裝備，形成“系列化”產(chǎn)品自主設(shè)計和制造能力。     本項目授權(quán)發(fā)明專利34項、實用新型專利21項、軟件著作權(quán)33項，制修訂國家標準5項，發(fā)表論文112篇，構(gòu)建了我國大型絞吸疏浚裝備自主研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的完整體系，研制的“新海旭”、“天鯨號”、“天麒號”等裝備打破國外技術(shù)壟斷、不斷創(chuàng)造中國記錄，中國機械工程學會和機械工業(yè)聯(lián)合會組織的成果鑒定會認為：“海上大型絞吸疏浚裝備在總體上達到了國際領(lǐng)先水平。”     獲獎等級：特等獎，國家科技進步獎     完成單位：上海交通大學、中交上海航道局有限公司、長江航道局、中交疏浚技術(shù)裝備國家工程研究中心有限公司、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、江蘇科技大學、江蘇海新船務(wù)重工有限公司

本實用新型具體涉及一種波浪能驅(qū)動的海上漂浮式垃圾回收裝置，包括浮式水上垃圾桶以及與浮式水上垃圾桶相連接的一對浮式柵欄，浮式水上垃圾桶通過設(shè)置在其底部的抽水管與波浪能水泵相連，波浪能水泵設(shè)置在波浪能捕獲裝置上并通過出水管與油污分離池相連。其中一對浮式柵欄，漂浮垃圾和溢油在向港岸靠近的時候被浮式柵欄攔截進入浮式水上垃圾桶，由波浪能捕獲裝置帶動波浪能水泵持續(xù)將浮式水上垃圾桶的水抽入油污分離池進行分離。該裝置高效清潔無污染，可應(yīng)用于內(nèi)港和近海，且可同時完成對近岸漂浮式垃圾和內(nèi)港海面油污的回收處理。

本技術(shù)采用電化學技術(shù)實時監(jiān)測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術(shù)監(jiān)測電子電氣系統(tǒng)的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內(nèi)的鹽霧沉積量，結(jié)合遠程網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)技術(shù)，實現(xiàn)電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態(tài)的長期在線監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養(yǎng)護，將海上風電腐蝕災(zāi)難降低到最低值，提高海上風電基礎(chǔ)和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 隨著我國海上風電的快速發(fā)展和投運，部分海上風電基礎(chǔ)生命期已經(jīng)步入服役中期，海洋環(huán)境腐蝕帶來的檢測、評估、修復問題日益顯著，并且隨著海上風電場址選擇的深遠化、技術(shù)經(jīng)濟的精益化，對海上風電基礎(chǔ)和高、低壓電氣裝備的腐蝕與防護智能化水平提出了更高的要求。 本技術(shù)采用電化學技術(shù)實時監(jiān)測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術(shù)監(jiān)測電子電氣系統(tǒng)的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內(nèi)的鹽霧沉積量，結(jié)合遠程網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)技術(shù)，實現(xiàn)電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態(tài)的長期在線監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養(yǎng)護，將海上風電腐蝕災(zāi)難降低到最低值，提高海上風電基礎(chǔ)和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。