Полівітродвигунні установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полівітродвигунні установки

Принципово можливе створення полівітродвигунної установки, яка може замінити моновітродвигунну еквівалентної потужності, при виникненні труднощів, пов'язаних з виготовленням лопатей досить великого розміру. На рис. представлений один з варіантів полівітродвигунної установки, що складається з трьох, як правило, однакових ВЕУ, розташованих на одній поворотній платформі. В іншому (орієнтація на вітер, відбір і перетворення енергії тощо) робота полів і - тродвигунної установки практично не відрізняється від роботи систем моно-ВЕУ.

Іншим новим напрямком створення полівітродвигунної ВЕУ є варіант розміщення вітрогенераторів на лопаті основного вітродвигуна. Фахівці проектно-конструкторського технологічного бюро (ГОСТЕ) «Конкорд» (Україна, м. Дніпропетровськ), що мають великий досвід у розробці успішно експлуатованих вітчизняних і зарубіжних ВЕУ, розробили і виготовили принципово нову в світовій практиці конструкцію вітрової установки потужністю 750 кВт. Головною особливістю цієї ВЕУ є розташування генераторів (3 шт.) на лопатях основного ротора, які забезпечені додатковими вітроколесами (турбінами) встановленими безпосередньо на вали генераторів. Оскільки лінійна швидкість обертання генераторів в 3…4 рази вище швидкості вітрового потоку, то діаметр додаткових вітрових коліс в 10-15 разів менше діаметра основного ротора, а обороти генераторів в 10-15 разів більше оборотів основного ротора.

Полівітродвигунна установка

Основною відмінною особливістю вітрової установки ТГ - 750 (рис. 4.18) є безмультиплікаторна турбогенераторна схема перетворення енергії вітру з синхронним індукторним генератором, що дозволяє:

* працювати при змінній частоті обертання ротора з максимальним к.к.д. без перетворювача частоти електричної енергії;

* застосувати синхронний індукторний генератор з частотою обертання ротора 600 об/хв, замість традиційно застосовуваних асинхронних генераторів з частотою обертання 1000…1500 об/хв;

* виключити навантаження на кореневу частину лопаті і маточину від крутного моменту завдяки розміщенню турбогенераторів в центрі тиску аеродинамічних сил;

* зменшити навантаження на лопаті від осьової аеродинамічної сили завдяки розміщенню турбогенераторів в центрі тиску аеродинамічних сил та встановлення лопатей з кутом відміни в сторону гондоли;

* забезпечити стабільність параметрів генеруючої електроенергії в умовах поривчастого вітрового потоку завдяки більш високому моменту інерції ротора і плавному регулюванню частоти обертів основного ротора;

* забезпечити генерування електроенергії у всьому робочому діапазоні швидкостей вітру від 3,5 до 65 м/с;

* можливість паралельної роботи як з промисловою мережею, так і з дизель-генераторною електростанцією.

Загальний вигляд ВЕУ ТГ-750 виконаної за турбогенераторною схемою

Турбогенераторна схема ВЕУ в порівнянні з вітчизняними та закордонними аналогами, виконаними за горизонтально-пропелерною схемою, має такі основні відмінності;

- для передачі крутного моменту на генератори замість механічного мультиплікатора прийнятий аеродинамічний на основі турбогенераторів, встановлених в середній частині лопатей ротора;

- завдяки аеродинамічній мультиплікації ротор обертається зі змінною частотою обертів, максимально можливим ККД у всьому діапазоні робочих швидкостей вітру і, тим самим, компенсуються додаткові аеродинамічні втрати на турбогенераторах. Одночасно забезпечується постійна частота обертання турбін і валів турбогенераторів, обумовлена частотою струму в мережі, що дозволяє обійтися без перетворювача частоти генерованого електричного струму при змінній частоті обертання ротора;

- запуск, громовідвід і регулювання потужності в процесі генерування електроенергії забезпечується поворотом кінцевих частин лопатей ротора автономними електромеханічними приводами. Це підвищує ймовірність виконання аварійної зупинки ротора навіть у разі відмови одного з приводів;

- завдяки аеродинамічному мультиплікатору виключений силовий вал і силова платформа;

- в порівнянні з кращими закордонними аналогами єГ-750 має більш високі питомі показники ефективності;

- відношення середньорічної вироблення електроенергії до маси гондоли з ротором (77,0 тис. кВт* год /т) перевищує значення цього показника кращих західних аналогів на 30…60%;

- відношення потужності до маси гондоли з ротором (22,7 кВт/т) перевищує значення цього показника кращих західних аналогів на 30%.

Нормальне функціонування ВЕУ забезпечується низкою систем, склад яких наведено на рис. 4.19. Система управління ВЕУ автоматично забезпечує запуск і підтримку робочих параметрів ВЕУ в заданих межах у всіх режимах роботи, а також зупинку за наявності ознак аварійної ситуації.

Структурний склад систем і пристроїв, що забезпечують функціонування ВЕУ ТГ-750

З метою підвищення рівня експлуатаційних характеристик (керованості і надійності) система управління ВЕУ структурно і функціонально розділена на ряд приватних систем: мікропроцесорна автоматичного управління ВЕУ, управління ротором, управління орієнтацією гондоли, технічної діагностики та вимірювання параметрів режиму роботи ВЕУ.

ВЕУ ТГ-750 має наступні основні конструктивно-компонувальні рішення:

Опора - чотирисекційна, для зручності транспортування і монтажу. У верхній секції є відкидний люк з висувним майданчиком для обслуговування турбогенераторів і вузлів повороту лопатей.

Гондола має Т-подібну форму, виконану з труб, є силовою конструкцією і не вимагає додаткового аеродинамічного обтічника.

Ротор складається з трьох лопатей, маточини, підшипникового вузла і обтічника. Кожна лопать - складова із стаціонарної кореневої частини, турбогенератора, шарнірного вузла і поворотної кінцевої частини.

Кореневі частини виконані на основі трубчастого сталевого лонжерона, поперечного силового набору і профільованою склопластикової оболонки.

Турбогенератор (рис. 4.20) складається з генератора з несучим корпусом і турбіни з чотирма стаціонарними лопатями. Для підвищення К КД. ВЕУ турбогенератори встановлені під певним кутом до площини обертання ротора у бік основного (природного) повітряного потоку.

полівітродвигунний електроенергія безаварійність

Турбогенератор: 1 - генератор; 2 - лопаті турбогенератора; 3 - обтікач; 4 - турбіна; 5 - вузол повороту кінцевої частини лопаті; 6 - електромеханічний привод повороту кінцевої частини лопаті; 7 - гальмо; 8 - датчик частоти обертання

Шарнірний вузол виконаний на основі ролико- і шарикопідшипників загальномашинобудівного застосування і забезпечує поворот кінцевої частини лопаті на кут 94°. Поворот кінцевих частин лопатей забезпечується електромеханічними приводами.

Маточина ротора - зварна, спеціальної конструкції. Для компенсації аеродинамічного моменту, що діє на лопаті ротора, патрубки маточини і лопаті відхилені від площини обертання. Ротор кріпиться до корпусу гондоли за допомогою підшипникового вузла, виконаного на базі 2-х радіально-упорних підшипників великого діаметру. Що дозволяє виключити центральний силовий вал і забезпечити доступ персоналу в порожнину маточини для кріплення лопатей з внутрішньої сторони.

Система генерування електроенергії складається з трьох синхронних індукторних генераторів потужністю по 250 кВт, що входять до складу турбогенераторів, контактного пристрою (струмознімача), силової шафи, шафи управління та кабельної мережі.

Датчики швидкості і напряму вітру, що використовуються системою управління, розташовані на виносній штанзі в лобовій частині обтічника ротора. Штанга нерухомо закріплена щодо корпусу гондоли. Це дозволяє отримувати більш достовірну інформацію про параметри вітру.

Для виконання вимог безпеки і безаварійності ВЕУ забезпечена рядом гальмівних пристроїв:

- основним гальмом аеродинамічного типу;

- двома аварійними гальмами;

- електромеханічними гальмами турбін (3 шт.);

- механічними гальмами і фіксаторами ротора, турбін і гондоли від обертання при технічному обслуговуванні.

Фахівці ПКТБ «Конкорд» (Україна, м. Дніпропетровськ) на основі турбогенераторної ВЕУ ТГ-750 розробили конструкторську документацію на установки потужністю 1000 кВТ (ТГ-1000) і потужністю 2500 кВт (ТГ-2500)

Размещено на Allbest.ru