ICS 07.060;27.180 CCS F 14 HY 中华人民共和国海洋行业标准 HY/T0406—2024 振荡体式波浪能发电装置 实验室测试方法 Testing method of oscillating body wave energy device in laboratory 2024-03-05发布 2024-06-01实施 中华人民共和国自然资源部 发布 HY/T0406—2024 目 次 前言 范围 规范性引用文件 3 术语和定义 4 试验模型 5 试验条件 测量仪器 7 试验程序 试验数据处理 8 9 试验报告 参考文献…· HY/T0406—2024 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中华人民共和国自然资源部提出。 本文件由全国海洋标准化技术委员会海域使用及海洋能开发利用分技术委员会（SAC/TC283/SC1) 归口。 本文件起草单位：国家海洋技术中心、天津大学。 本文件主要起草人：路宽、李健、王花梅、韩林生、宋雨泽、白志刚。 1 HY/T0406—2024 振荡体式波浪能发电装置 实验室测试方法 1范围 本文件描述了振荡体式波浪能发电装置实验室测试的试验模型、试验条件、测量仪器、试验程序、 试验数据处理、试验报告等方面的内容。 本文件适用于振荡体式波浪能发电装置论证阶段和方案阶段的实验室测试。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 JTS/T231一2021水用工程模拟试验技术规范 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 振荡体式波浪能发电装置oscillatingbodywaveenergydevice 利用波浪往复驱动装置运动，通过液压或机械驱动发电机发电的装置。 3.2 论证阶段conceptstage 通过理论论证、数值模拟和必要的原理性试验，初步证明技术可行性的工作阶段。 3.3 方案阶段 prototypestage 对模型样机的结构、子系统、技术指标等方面进行分析，并对主要零部件、子系统或模型样机进行 必要的试制以及陆上模拟海况试验，以初步确定技术方案和装置性能的工作阶段。 3.4 动力输出装置 量powertake-offdevice;PTO 将能量捕获装置的运动转换为可利用能量形式的物理部件。 来源：GB/T33543.12017，2.10 3.5 捕获宽度 capturelength 波浪能发电装置的水动力功能部件所捕获的波浪能与单位迎波宽的人射波能之比。 ［来源：GB/T33543.1—2017,4.2.2] 3.6 捕获宽度比 capturelengthratio 捕获宽度与波浪能发电装置迎浪宽度之比。 HY/T0406—2024 4 试验模型 4.1 试验模型的相似比尺 试验模型的相似比尺宜满足以下要求： a) 试验模型采用正态模型； b) 试验模型的相似比尺按照表1确定。 表1模型相似比尺 待性 参数 弗劳德比尺 雷诺比尺 长度 入 几何 面积 入2 12 流量 13 波高和波长 入 波周期 环境 波频率 功率密度（单位长度） 自位移 速度 入0. 运动 角速度 入 加速度 角加速度 流量 入 2.5 入 质量 力 1 扭矩 入 动力 压强 入 入-3 功率 入J.5 1-1 刚度 12 1-1 阻尼 12.5 入 对于“动力”部分，应考虑海水密度影响。 注：入为模型长度比尺。 4.2 试验模型的相似准则 试验模型的相似准则满足以下要求： a) 固定式装置模型应满足几何相似，与稳定性试验有关的模型，还应满足质量、重心位置相似； b) 漂浮式装置模型应满足几何相似、结构相似、重心相似、惯性矩相似和自摇周期相似，漂浮式装 2 HY/T 0406—2024 置模型的锚泊系统应满足质量和弹性相似； 数的影响； （P 当同一模型不能同时满足弗劳德相似和雷诺相似时，应根据模型主导作用力的类型来选择水 动力相似准则； e） 当无法对PTO进行完全缩尺时，宜采用可表征动力-运动特征（力-速度、扭矩-角速度等）的 PTO替代，模型的设计应考虑替代构件的静摩擦或滞后效应的影响。 4.3试验模型的制作 4.3.1论证阶段试验模型的制作 振荡体式波浪能发电装置论证阶段的试验模型在制作时满足以下要求： a) 宜采用理想化的实体模型；锚泊系统的设计应通过反复试验选择合适的材料；对于简单的悬链 系统,宜直接针对长度与质量进行缩尺； b）模型及其构件的几何允许偏差为±5%,且应控制在士10 mm 以内;重心位置允许偏差为 ±5mm，质量允许偏差为士1%,转动惯量允许偏差为±5%； c) 当锚泊系统不属于捕获和能量转换系统的组成部分时，可简化锚泊系统， d）PTO 采用简化的方式进行模拟,应设置阻尼阻尼在适当设置范围内进行调节； 模型组装时应避免出现尖锐的边缘或狭小的继隙，避免黏性力不正常的放大， e） 4.3.2 方案阶段试验模型的制作 振荡体式波浪能发电装置方案阶段的试验模型在制作时满足以下要求！ a） 宜采用与原型相近的实体模型，模型的材料宜与原型相同，模型比尽宜采用试验水槽或水池允 许的最大比尺； b）模型及其构件的几何充许偏差为主3%且应控制在主以内，重心位置允许偏差为 ±2mm，质量允许偏差为主1%，转动惯量充许偏差为主5%， c）锚泊系统应满足力学特性相似； d）PTO控制机制应可以反映原型的运动和动力； e) 模型组装时应满足4.3.1e)的要求。 5试验条件 振荡体式波浪能发电装置论证阶段的实验室测试宜在波浪水槽中进行，方案阶段的实验室测试宜 在波浪水池中进行，水槽或水池的试验条件满足以下要求。 a）水槽的有效段长度宜大于10倍波长，宽度宜大于0.5m。 b）水池的有效段长度宜大于10倍波长，模型距离池壁的宽度不应小于模型迎浪宽度的3倍。 c）水槽或水池的首尾端宜设置消波装置，消除90%以上的反射波，对于试验模型造成的二次反 射波宜采用主动消波技术进行消除。 d）水槽造波设备应具有规则波与不规则波的模拟能力。 e）水池造波设备应具有规则波与单向不规则波的模拟能力，宜具有多向不规则波模拟能力。 f)2 水槽或水池造波时，规则波平均波高的允许偏差为土5%，波周期的允许偏差为土5%；不规则 波有效波高的允许偏差为士5%，有效周期或谱峰周期的允许偏差为士5%；波能谱总能量的允 许偏差为士10%。 3 HY/T 0406—2024 g）水槽或水池的试验区应具备必要的试验操作空间，为测量传感器、锚泊系统等试验部件的安装 提供便利条件。 6测量仪器 振荡体式波浪能发电装置实验室测试的试验仪器包括波高仪、姿态测量系统、测力系统、数据采集 系统、功率分析仪等，测量仪器的指标满足以下要求。 a) 波高仪在满量程条件下2h内零漂允许偏差为士5%，线性允许偏差为士2%。 b) 宜采用非接触六自由度测量系统进行姿态的测量；论证阶段测试的位移测量准确度应在装置 主尺寸的10%以内；方案阶段测试的位移测量准确度应在装置主尺寸的1%以内。 c) 测力系统的自振频率应大于被测参数最高频率的10倍，概念设计阶段测力系统的测量线性允 许偏差应为土10%；原理样机阶段测力系统的线性允许偏差应为土5%。 （P 数据采集器的采样频率宜为50Hz～100Hz，如果考虑局部冲击力、最大系泊力等载荷条件 时，则宜采用1kHz以上的采样频率。 e) 宜采用功率分析仪进行电气参数的测量，准确度的级别为0.5级或更高，满刻度量程至少应满 足发电装置额定功率的5%200%。 测量仪器应经过检定或校准，检定或校准证书应在有效期内。对不具备检定或校准条件的测 量仪器，宜通过比对方法保证其有效性。 7 试验程序 7.1试验准备 振荡体式波浪能发电装置实验室试验前满足以下要求。 a）试验使用的所有传感器都应进行静态标定，如果在动态中使用的传感器，还应明确其响应时间 和动态特性。 b）应在装置模型布放前对其重心、压载物和惯性矩进行验证，确定其在水槽或水池中的位置。 c) 论证阶段应对锚泊系统进行标定，调整静水预张力以符合要求；应对PTO的受力与运动的关 系进行标定；应测量与捕获能量有关的所有自由度的运动和受力；对于固定式装置，力传感器 与发电装置模型宜采用单自由度连接；对于漂浮式装置，应测量主人射波方向系泊力；应在发 电装置模型的正面和侧面至少安装2个波高仪。 d）方案阶段应对系泊缆静态受力进行标定，同时要记录不同传感器之间耦合影响的数值；应对 PTO受力与运动的关系与理论值进行对比，使其具有代表性；应测量模型及锚泊系统所有自 由度的运动与受力；对于固定式装置，传感器与装置应采用六自由度连接；对于漂浮式装置，应 测量全部系泊缆的受力；应针对论证阶段需要进一步验证的内容进行单独的监测；应在发电装 置的正面、侧面与背面至少安装4个波高仪。 e）试验前宜制定安全计划，明确试验人员分工，必要时应进行安全培训，确保试验顺利进行。 7.2试验过程 振荡体式波浪能发电装置试验过程满足以下要求： a）试验前确认各个传感器的数据采集功能，对造波设备进行全面检查，根据工况调整设备参数。 b）应先进行装置的姿态验证试验，再开展与捕获能量有关的自由度衰减试验，计算固有周期；宜 开展自由状态和带锚泊系统两种情况的衰减试验，以确定系泊系统对装置发电性能的影响 c）