Устройсто и принципы работы ветроустановок

Ветроэнергетические установки, ветрогенераторы, принцип работы ветрогенераторов, монтаж ветрогенераторов, ветротурбины, мачты для ветрогенераторов, сборка и установка ветрогенератора

Модератор: DEN

Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Ср апр 14, 2010 7:00 pm

Здесь рассматриваются вопросы связанные с основопологающими принципами действия ветроэнергетических установок и их устройство.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Ср апр 14, 2010 7:05 pm

Устройство ветряной турбины.
Изображение
Анемометр – необходим для измерения скорости ветра, передает данные контроллеру.
Лопасти – воздушный поток проходя мимо лопастей приводит их в движение, большинство турбин имеют две или три лопасти.
Тормоз – необходим для торможения ротора в критических ситуациях, обычно это дисковый тормоз с механическим, электрическим или гидравлическим приводом.
Контроллер – осуществляет управление турбиной, следит за скоростью ветра и производит её запуск при скорости ветра 8-16 миль/час и её остановку при скорости более 55 миль/час.
Коробка передач – выполняет роль механического соединения низкоскоростного вала турбины с высокоскоростным, увеличивая скорость вращения с 30…60 об/мин до 1000…1800 об/мин, т.е. скорости достаточной для выработки электроэнергии.
Купить дом крым
Генератор – предназначен для выработки электроэнергии.
Высокоскоростной вал – приводит во вращение генератор.
Низкоскоростной вал – приводится во вращение от ротора.
Гондола - устанавливается наверху башни, внутри неё расположены генератор, коробка передач, низко- и высокоскоростной валы, управляющий контроллер и тормоз.
Флюгер – служит для определения направления ветра, передаёт данные в управляющий контроллер для правильной ориентации на направление ветра.
Привод гондолы - используется для коррекции направления ротора при изменениях направления ветра.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Пт апр 16, 2010 8:23 pm

Ветродвигатели.
Под ветродвигателем подразумевается устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую энергию (в большинстве случаев, как правило, круговое вращательное движение), которая может быть преобразована в электрическую энергию или непосредственно быть передана потребителю, например водяному насосу. Устройство, которое непосредственно преобразует энергию ветра в механическую энергию рабочего кругового вращательного движения, является лопастная система, которую ещё называют ветроколесом.
В зависимости от конструктивного исполнения, лопастная система может быть с осью горизонтального или вертикального вращения.
В соответствии с ГОСТ Р 51237-98 горизонтально-осевым ветродвигателем называется ветродвигатель, у которого ось вращения ветроколеса расположена параллельно или почти параллельно вектору скорости ветра.
Изображение
Данный тип ветродвигателя обладает следующим рядом преимуществ:
- возможность самостоятельного пуска без вспомогательного привода за счёт изменения угла установки лопастей;
- сравнительно большое значение коэффициента использования энергии ветра;
- сравнительно большое значение коэффициента быстроходности, а следовательно и большую частоту вращения, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели электромеханического оборудования.
Основным недостатком является необходимость настройки на ветер!

В случае если ось вращения расположена перпендикулярно вектору скорости, то ветродвигатель будет вертикально-осевым.
Изображение
Данный тип ветродвигателя обладает следующим рядом преимуществ:
- независимое функционирование от направления ветрового потока, из-за чего отпадает необходимость в ориентации на ветер;
- вертикальный вал позволяет размещать электромеханическое оборудование у основания ВЭУ, что снижает требования к прочности и жесткости опоры, упрощает техническое обслуживание и ремонт, не ограничивает массогабаритные показатели оборудования;
- возможность крепления лопастей к ротору в нескольких местах, что приводит к снижению требований по прочности и жесткости лопастей;
- меньшее значение окружной скорости лопасти;
- относительно простое изготовление лопастей.

К недостаткам можно отнести: меньший коэффициент использования энергии ветра и меньшую быстроходность.

В зависимости от вида вырабатываемой энергии ветроэнергетические установки подразделяются на ветроэлектрические и ветромеханические. Ветроэлектрические в свою очередь подразделяются на по виду вырабатываемой электроэнергии – ппостоянного или переменного напряжения.
По уровню генерируемой мощности ветроэергетические установки подразделяются на четыре группы:
- очень малой мощности менее 5 кВт;
- малой мощности от 5 до 99 кВт;
- средней мощности от 100 до 1000 кВт;
- большой мощности свыше 1000кВт.
В зависимости от назначения электрические ветроэнергетические установки постоянного тока подразделяются:
- ветрозарядные;
- негарантированного электроснабжения;
- гарантированного электроснабжения.
Электрические ветроэнергетические установки пременного тока подразделяютсяна:
- автономные;
- гибридные;
- работающие параллельно с энергосистемой соизмеримой мощности;
- сетевые, работающие параллельно с мощной энергосистемой.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Вт апр 20, 2010 5:07 pm

Способы передачи ветровой мощности потребителю.
Существует несколько способов передачи ветровой мощности потребителям:
- механическая передача;
- гидравлическая передача;
- пневматическая передача;
- аэродинамическая передача.

Механическая передача является наиболее распространённой на сегодняшний день. В конструктивном исполнении она достаточно проста. КПД такой передачи составляет 0,85…0,95. Основным недостатком такой передачи является наличие повышающего редуктора. Также недостатком является то, что колебания скорости ветрового потока предаются на вал потребителя.
Изображение
В случае, когда электрогенератор находится в гондоле, то редуктор располагается между ним и электродвигателем. В случае, когда потребитель находится на земле используются два редуктора: один с коническими шестернями в гондоле, другой на земле, а между ними вертикальный вал.

Способ гидравлической передачи допускает компоновку ветродвигателя и электрогенератора, как в гондоле, так и раздельно с расположением электрогенератора на земле.
Изображение
Существуют два способа гидравлической передачи: гидродинамическая и гидростатическая. В следствии того, что такие элементы гидродинамической системы как центробежный насос и радиально-осевая гидротурбина должны работать на больших оборотах, то данный тип гидравлической передачи не нашел широкого применения в ветроэнергетике. Наиболее предпочтителен второй способ с обьемной гидростатической передачей, которая состоит из гидронасоса и винтового или поршневого гидромотора. Торможение ветроколеса и ограничение развиваемой мощности на выходном валу обеспечивается за счёт дросселирования рабочей жидкости.
Коэффициент полезного действия неразделенной гидропередачи составляет 0,85…0,95, а для разделенной 0.75…0,85.

В пневматическом способе передачи кинетическая энергия ветрового потока преобразуется ветродвигателем в потенциальную энергию перепада давления воздуха в пневмомагистрали.
Изображение
На рисунке показаны наиболее распространённые схемы пневматического способа передачи. Достоинством показанных схем является то, что всё электромеханическое оборудование находится на земле. К тому же пневмомагистраль гасит пульсации воздушного потока.
В первом варианте компрессор в гондоле нагнетает воздух в магистраль, через которую он подаётся в воздушную турбину, которая находится на земле и приводит во вращение генератор.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Пн апр 26, 2010 5:25 pm

Ориентация ветродвигателя на направление ветра.
Ориентация горизонтально-осевого ветродвигателя на направление ветра может производится по двум схемам – активной и пассивной.
Изображение
Схема активной ориентации включает в себя элементы конструкции взаимодействующие с ветровым потоком, и может быть выполнена следующими способами: с помощью хвостового оперения, применением виндрозов(поворотных ветрячков), расположением ветродвигателей за башней ветроустановки.
Ориентация с помощью хвостового оперения достаточно проста в исполнении и отличается большой точностью, однако имеет повышенную скорость поворота головки.
Ориентация с помощью виндроз основана на том, что виндрозы остаются неподвижными, пока направление ветра параллельно плоскости их вращения(оси ветродвигателя). Виндрозы представляют из себя небольшие ветроколеса, установленные перпендикулярно к плоскости вращения основного колеса. Если направление ветрового потока находится под углом к оси вращения ветродвигателя, виндрозы начинают вращаться и и крутящий момент передаётся на систему поворота головки ветродвигателя до тех пор пока она не станет по направлению основного воздушного потока, а виндрозы не остановятся. Рассмотренная конструкция весьма чуствительна, компактна и имеет малую скорость поворота головки, однако обладает сложной конструкцией.
Третий способ с помощью расположения ветродвигателя за башней ветроустановки основан на том, что вращающееся ветроколесо играет как бы роль флюгера. Данный способ обладает следующими недостатками: повышенная скорость поворота головки, неустойчивостью её в воздушном потоке, воздействие аэродинамического следа от башни на ветродвигатель.
Сема пассивной ориентации основана на применении внешнего приводного устройства. В качестве привода используется сдвоенный электромеханический привод, состоящий из двух электроприводов, соединенных с шестеренчатым редуктором. Сигнал на начало и окончание поворота поступает от датчиков скорости и направления ветра, расположенных на гондоле. Данная схема применяется в большинстве современных ветроустановок мощностью 100 кВт и более.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Пт апр 30, 2010 5:12 pm

Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя.
Регулирование частоты вращения и мощности осуществляется с помощью поворота лопасти вокруг вертикальной оси, пропкуском ветрового потока мимо ветродвигателя, введение дополнительного механического или аэродинамического сопротивления на ветродвигателе.
Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателяс помощью поворота лопастей приемлемо только для ветродвигателей малой и средней мощности, так как для установок мощностью мегаватт и более механизм поворота лопастей становится сложным и громоздким.
Для установок средних мощностей поворот лопастей выполняется с помощью механических и электрических приводов установленных в башне. Поворот лопастей осуществляется по команде от системы управления в зависимости от получаемых данных о скорости ветра, крутящем моменте и частоте вращения.
В установках малых мощностей поворот лопастей выполняется за счёт воздействия ветрового потока на лопасть и воздействия центробежных сил самой лопасти и специальных грузов, устанавливаемых на самой лопасти или на валу ветродвигателя.

Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя с помощью введения дополнительного сопротивления на роторе (аэродинамическое саморегулирование) применяется в ветроустановках большой мощности. Суть метода заключается в том, что при увеличении скорости ветра( или угла атаки) происходит заранее рассчитанный срыв воздушного потока с определенных участков лопасти, жестко закрепленной на роторе. Для осуществления данного способа необходим специальный профиль лопасти у которого срыв потока должен начинаться с кормы профиля, а затем область срыва должна увеличиваться и продвигаться к его передней части.
Данный способ регулирования применяется в ветроэнергетических установках большой мощности с асинхронным генератором. Частота его вращения определяется зависимостью крутящего момента от оборотов.
Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя пропуском ветрового потока мимо ветроколеса применяется в ветроустановках малой мощности с многолопастными ветроколесами.
При выводе ветроколеса из под ветра, через него проходит меньшее количество воздуха, а также происходит изменение угла атаки, в следствии чего уменьшается подъёмная сила.
Вывод ветроколеса их под ветра может быть выполнен двумя способами:
1.) с помощью боковой (лопате) поверхности, расположенной непосредственно за ветроколесом на кронштейне, жестко закрепленном на головке ветродвигателя.

Изображение

При увеличении скорости ветра выше расчётной, возникающее на «лопате» усилие поворачивает ветроколесо на некоторый угол.
2.) смещением оси вращения ветроколеса на некоторое малое расстояние от вертикальной оси поворота головки.

Изображение

Поворот колеса происходит от действия на него осевого давления. Хвост под действием ветрового потока находится в положении параллельном ветровому потоку а пружина растягивается, обеспечивая равновесное положение колеса.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am

Re: Устройсто и принципы работы ветроустановок

Сообщение SPomazanko » Чт май 06, 2010 5:51 pm

Регулирование вертикально-осевого ветродвигателя.
При регулировании вертикально-осевого ветродвигателя с Н-ротором Дарье применяется поворот лопасти вокруг её вертикальной оси. Сам механизм поворота может управляться с помощью центробежного регулятора, который располагается на основном вертикальном валу, или электрогидроприводом.
Изображение
В схеме с ротором Масгроува реализован способ регулирования пропуском ветрового потока мимо лопастей ветродвигателя. В данном случае каждая пара полулопастей из вертикального положения может сложится в горизонтальное положение.
Изображение
При помощи различного вида тормозных закрылок можно ввести дополнительные сопротивления на ветродвигателе, в том числе и поворотом всей задней части профиля лопасти.
Метод аэродинамического торможения использует несимметричное крепление каждой лопасти с ротором в центральной её части при помощи горизонтального торсиона. При увеличении частоты вращения выше номинальной лопасть под действием центробежной сил поворачивается вокруг горизонтальной оси торсиона и закручивает торсион, отклоняясь от своего вертикального положения. Наклонное положение лопасти (отклонение от вертикального положения) вызывает увеличение её аэродинамического сопротивления.
SPomazanko
 
Сообщений: 80
Зарегистрирован: Сб окт 10, 2009 8:37 am


Вернуться в Ветроэнергетические установки и всё что их касается

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron