Обґрунтування необхідності розробки вітроустановки на підприємстві ТОВ "Лиманський"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Обґрунтування необхідності розробки вітроустановки на підприємстві ТОВ «Лиманський»

1.1 Аналіз діяльності підприємства

1.2 Система освітлення

1.3 Постановка задачі розробки

2. Розрахунок та вибір обладнання для вітроелектростанції:

2.1 Розрахунок вітроколеса

2.2 Розрахунок кута закручення лопасті

2.3 Розрахунок характеристик потужностей моменту колеса

2.4 Вибір генератора, редуктора та акумуляторної батареї

3. Система автоматичного керування напругою електроустановки

Висновки

Література

ВСТУП

В даний час в усьому світі спостерігається підвищений інтерес до використання в різних галузях економіки нетрадиційних відновлюваних джерел енергії (НВДЕ). Ведеться бурхлива дискусія про вибір шляхів розвитку енергетики. Це пов'язано, перш за все, зі зростаючою необхідністю охорони навколишнього середовища.

Рушійною силою цього процесу є зміни, що відбуваються в енергетичній політиці країн із структурною перебудовою паливно-енергетичного комплексу, пов'язаної з екологічною ситуацією, що складається в даний час як переходом на енергозберігаючі та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, так і в промисловості і в житлово-цивільному комплексі.

Важко переоцінити вплив, який чинить енергетична сфера на життєдіяльність населення та національну безпеку України.

Після нафтових криз 1973 і 1979 рр. і особливо після Чорнобильської катастрофи, що обмежила розвиток атомної енергетики, погляди фахівців на енергетичну галузь дещо змінилися. На їх думку, енергетична криза, яка переживає Україна нині, пов'язана, в першу чергу, з недоліком власних паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР), який доводиться виконувати за рахунок імпорту вугілля, нафти і природного газу, а також неефективністю їх використання на місцях споживання.

Впроваджувані перспективні технології традиційної енергетики підвищують ефективність використання енергоносіїв, але не покращують екологічну ситуацію в Україні.

До поновлюваних джерел, які зараз можуть бути ефективно використані в енергетичному господарстві України, відносяться: енергія сонця, енергія вітру, енергія біомаси, енергія малих річок і водоскидів, геотермальна енергія, теплова енергія підземного грунту і поверхневих вод. Однак, масове виробництво електричної енергії з використанням відновлюваних джерел енергії набуло популярності лише нещодавно, що віддзеркалює основні загрози від зміни клімату, побоювань вичерпати мінеральне паливо, та соціальних і політичних рзиків через широке використання мінеральних палив та автономної енергетики.

Зараз використання відновлювальних джерел енергії швидко зростає (на 50 % з 2004 до 2007 року), та в 2007 році досягло 3,4 % від загального виробництва електроенергії (не враховуючи велику гідроенергетику, що надає ще 15 % від загального виробництва) [2].

1. ОБГРУНТУВАННЯ НЕОБХІДНОСТІ РОЗРОБКИ ВІТРОУСТАНОВКИ НА ПІДПРИЄМСТВІ ТОВ «ЛИМАНСЬКИЙ».

1.1 Аналіз діяльності підприємства

Товариство з обмеженою відповідальністю агрофірма «Лиманський» с. Куцуруб Очаківського району Миколаївської області розташоване в зоні південного степу України. Село Куцуруб знаходиться за 7 км. на схід від міста Очакова, на березі Дніпро-Бузького лиману.

Згідно з агрокліматичного районування території, де знаходиться підприємство, розташоване в першому агрокліматичному районі. За ступенем зволоженості підприємство відноситься до району недостатнього зволоження, тому для вирощування деяких культур необхідно застосовувати штучне зволоження. Територія господарства знаходиться в придніпровській височині на правому березі Дніпро-Бузького лиману. Грунт на території в основному глиноземного складу.

На підприємстві виконується вирощування зернових культур, бобових культур і насіння олійних культур, вирощування інших однорічних і дворічних культур, вирощування винограду, розведення великої рогатої худоби молочних порід, допоміжна діяльність у рослинництві, допоміжна діяльність у тваринництві, оптова торгівля зерном, необробленим тютюном, насінням та кормами для тварин.

Характеристика підприємства:

Всього земельних угідь 2861,23 га, в тому числі:

- ріллі - 1955 га;

- лугів і пасовищ - 27,99 га;

- виноградники - 878,24 га.

Показники поголів'я складають:

- молодняк ВРХ - 266 гол.;

- молочне стадо корів - 140 гол

Показники за 2011 рік:

- Надої молока, кг на одну голову склали 6000 кг, вироблено всього 724 т.

- Озима пшениця - 24,7 ц/га;

- Озимий ячмінь - 19,4 ц/га;

- Ярий ячмінь - 10,9 ц/га;

- Соняшник - 13,5 ц/га;

- Виноград - 171,0 ц/га.

Середня кількість працюючих складає 422 чоловік.

Машинно-тракторний парк складається з: 39 тракторів, 27 автомобілів, комбайнів зернових 1 (на період збирання зернових агрофірма орендує необхідну кількість комбайнів).

1.2 Система освітлення та гноєзбирального обладнання

В підприємстві є будівля для утримання корів загальною площею 1300 м2. В приміщенні будуть установлені лампи люмінесцентні лампи ЛБР40-1х40 80 шт. Загальна потужність ламп складає 3,2 кВт.

Гноєзбиральний транспортер ТСН-3,0Б призначений для видалення гною з тваринницьких приміщень і навантаження його в транспортні засоби. Складається з двох самостійних транспортерів: горизонтального і похилого, кожен має окремий привід і систему управління. Горизонтальний транспортер включає ланцюг з планок і осей до яких за допомогою скоб і болтів кріпляться скребки. Похилий транспортер складається з приводного пристрою у вигляді двоступеневого циліндричного редуктора поєднаного з електродвигуном, потужністю 4,2 кВт.

Загальна потужність освітлення і гноєзбирального транспортеру:

кВт

План приміщення зображено на (рис. 1.1)

Рисунок 1.1. План приміщення для утримання тварин.

1.3 Постановка задачі розробки

Аналіз даного господарства показав, що встановлення вітроелектростанції для освітлення приміщення площею 1300 м2 де утримуються тварини є доцільним. Тому, що енергія вироблена з вітру є досить дешевою, і це дасть змогу заощадити на електроенергії.

Вихідні дані:

Середня швидкість вітру: м/с.

Потужність ВЕУ: P=7,5 кВт.

2. РОЗРАХУНОК І ВИБІР ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ВІТРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ.

Кінетична енергія повітряного потоку:

Маса m, що протікає через поверхню площею S зі швидкістю V:

, де

- густина повітря.

Приі атмосферному тиску 760 мм.рт.ст:

кг/м3

Кінетична енергія повітряного потоку:

Потужність повітряного потоку:

Для круглого перетину:

Підставивши отримаємо повну потужність:



Вітродвигун перетворює тільки частину енергіє вітру у механічну енергію. Ця частина визначається типом вітродвигуна і режимом його роботи. Вона оцінюється коефіцієнтом використання енергії вітру:

Іншими словами це коефіцієнт є коефіцієнтом корисної дії вітродвигуна.

Максимальне теоретичне значення цього коефіцієнта (теоретична границя Бетца):

,

На практиці коефіцієнт використання Ср для реальних вітроколіс складає 0,2-0,48.

Менші значення Ср відносяться до багатолопасних тихохідних установок та установок з вертикальною віссю обертання, а більші значення відповідають горизонтально-осьовим установкам з двома-трьома лопатями типу пропелер.

Другим параметром вітроколеса є коефіцієнт швидкохідності, який визначають як відношення швидкості кінців лопатей до швидкості вітру:

, де

- швидкість кінця лопасті,

- швидкість вітру,

- кутова швидкість обертання вітроколеса.

- радіус вітроколеса.

Величина звичайно знаходиться в межах від 0,2 до 10. Коефіцієнт швидкохідності повинен бути великим. Для того, щоб відношення частоти струму до частоти обертання було найменшим.

Моментні характеристики і характеристики потужності вітродвигунів.

Моментною характеристикою вітродвигуна називається залежність між моментом на його валу і швидкістю обертання. Ця характеристика є аналогом механічної характеристики електричних двигунів.

Рис.2.1

Якщо вітродвигун спочатку не обертався (=0) при появі вітру швидкістюна нього буде діяти пусковий момент , який призведе до розкручування вітроколеса.

Якщо при цьому навантаження відсутнє(генератор відключений і немає тормозного моменту) двигун розкрутиться до частоти холостого ходу .

Якщо прикласти номінальне навантаження на вітродвигун буде діяти номінальний момент опору і частота знизиться до номінальної частоти .

При цьому двигун буде створювати номінальний момент , який буде компенсувати момент опору.

Характеристика потужності вітродвигуна - це залежність між механічною потужністю на його валу і частотою обертання.

Рис.2.2

Вітродвигун повинен бути розрахований таким чином, щоб частота відповідала максимальній потужності .

Характеристики потужності і моменту вітроколеса залежать від швидкості вітру:

Таким чином при зміні швидкості вітру отримаємо сімейство характеристик потужності і сімейства момент них характеристик.



Рис.2.3

Тому ці характеристики дуже часто представляють у відносних одиницях: замість - коефіцієнт потужності Ср. Замість моменту М - відносний момент . А замість коту швидкості - коефіцієнт швидкохідності . Отримаємо:

.

Таким чином характеристики відображають властивості вітроколеса і не залежать від швидкості вітру.

Характеристики потужності для різних видів вітроколес:



Рисунок 2. 1. Ротор Савоніуса, 2. Багатолопасний пропелер, 3. Трьохлопасний, 4. Двохлопатний.

Вітроколеса з вертикальною віссю обертання такі як ротор Савоніуса мають набагато гірші характеристики ніж горизонтально-осьові колеса пропелерного типу. За механічними характеристиками найбільшу перевагу мають двох і трьох лопатні вітроколеса, оскільки вони забезпечують високу обертання і високий коефіцієнт використання потужності.

В системі з двох лопатей є небезпека виникнення резозансних коливань (биття), які можуть привести до руйнування конструкціях. Ці недоліки відсутні у трьохлопасному колесі, тому трьохлопасні конструкції є найбільш розповсюдженими на потужних вітроелектростанціях.

Ширина і товщина лопатей практично не випливають на величину потужності однак більш вузькі лопасті дають змогу досягни більш високих обертання.

Звичайно ширину лопасті (хорда) обирають з розрахунку - від діаметра вітроколеса.

Величина, що характеризує ширину лопасті позначається і є функцією від радіуса r:

- кількість лопастей.

представляє собою сумарну відносну хорду профілей на периферії і відіграє значну роль при побудові характеристик вітроколеса.

Розрахунок основних параметрів вітроколеса.

Розрахунок встановлену швидкість вітру в залежності від середньорічної:

(2.1)

Представимо у (2.1) числові значення і отримаємо:

м/с

Потужність вітру, що проходить через площину вітроколеса розраховуємо за формулою:

(2.2)

- коефіцієнт використання енергії вітру.

- ККД редуктора.

- ККД генератора.

Підставивши у (2.2) числові значення отримаємо:

кВт

Механічна потужність визначається як: ,

Враховуючи ККД редуктора і ККД генератора отримаємо значення потужності:

Для розрахунку діаметра вітроколеса запишемо рівняння потужності вітрового потоку.

, де

=1,23 кг/м3 - густина повітря.

Визначаємо вітроколеса:

(2.3)

Підставивши у (2.3) числові значення отримаємо:

м.

Обираємо кількість лопатей: =3.

Розраховуємо ширину лопасті на периферії:

(2.4)

Підставивши у (2.4) числові значення:

 м.

Для розрахунку кута закручення лопасті обираємо крок гвинта:

м.

Рис.2.1 Крок гвинта і вибір кута закручення лопасті.

Для того, щоб лопасть розсікала повітря ребром, потрібно щоб для кожної точки лопасті на відстані r від осі обертання крок гвинта був однаковим. Для цього кут нахилу лопасті повинен зменшуватись при збільшенні відстані r за наступним законом (рис.2.1):

Задаємо значення r з інтервалом r=0,5;1;1,5. Розраховуємо значення .

Результати заносимо до табл.2.1.

Табл. 2.1

a	r
22,751	0,5
11,842	1
7,958	1,5
5,985	2
4,794	2,5
3,998	3
3,428	3,5
3,001	4
2,668	4,5
2,401	5

За розрахунковими даними будуємо графік залежності від r. (рис.2.2)

Размещено на Allbest.ru

...