початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2075637

Вітроенергетичні установки

Ім'я винахідника: Забігаєв О.І .; Горбунов Ю.М .; Наумов В.В .; Кутузов В.В .; Смирнов С.Л .; Новак Ю.І .; Демкин В.В.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю Фірма "Общемаш- інжиніринг"; Науково-виробниче об'єднання "Вітроен"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.04.20

Використання: винахід відноситься до вітроенергетики, конкретно до вітроенергетичним установкам, який виробляє електроенергію в низькошвидкісних ветропотока. Суть винаходу: вітроенергетична установка містить вежу, вітроколесо з валом, мультиплікатор, роздавальний пристрій, яке формує робочі потоки, що включають маховик, муфту, генератор і технологічний потік, що включає пусковий пристрій, а й забезпечена пристроєм для зчеплення, додатковими автономними мультиплікаторами потоків, механічним гальмом, додатковими зубчастим колесом і проміжним валом, раздаточное пристрій виконаний поєднаним з мультиплікатором у вигляді єдиного роздаткового багатопотокового мультиплікатора, що включає вхідний тихохідний вал з центрально розташованим великим зубчастим колесом і ряди вихідних валів, периферійно односторонньо і паралельно розташованим з малими зубчастими колесами, кожен швидкохідний вал роздаткового багатопотокового мультиплікатора в робочому потоці пов'язаний з вхідним тихохідним валом додаткового автономного мультиплікатора через пристрій для зчеплення і додатковий проміжний вал, вільно пропущений через виконаний порожнистим вихідний швидкохідний вал роздаткового багатопотокового мультиплікатора, що розділяє пристрій для зчеплення, розташоване з боку вітроколеса, і додатковий автономний мультиплікатор, розташований з протилежної щодо роздаткового багатопотокового мультиплікатора боку, вихідний швидкохідний вал додаткового автономного мультиплікатора у робочому потоці пов'язаний з маховиком, а в технологічному потоці - з гальмом і пусковим пристроєм за допомогою додаткового зубчастого колеса, сполученого з барабаном гальма. Пристрій для зчеплення може бути виконано у вигляді вимикачів багатодискової фрикційної муфти з приводом, забезпеченою редуктором і електродвигуном, послідовно з'єднаними між собою в приводі включається муфтою, в якій встановлена ​​пара "гвинт-гайка", причому гвинт пов'язаний з вихідним валом редуктора, а гайка - з штовхачем виключається муфти зчеплення. Вал вітроколеса може бути виконаний порожнистим і пов'язаний з вхідним валом многопоточного мультиплікатора через зубчасту муфту, всередині яких розміщені ведучі частини системи повороту. Гальмо установки може бути виконаний механічним, колодкового типу або електромагнітним. Додаткові автомобільні мультиплікатори закріплені на корпусі роздаткового багатопотокового мультиплікатора співвісно його вихідним валів, кріплення може виконуватися під фланцеве.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до вітроенергетики, конкретно до вітроенергетичним установкам (ВЕУ), який виробляє електроенергію в низькошвидкісних ветропотока.

Відома вітроенергетична установка (див. Кн. Е.М. Фатєєва "Вітродвигуни", Госенергоіздат, Москва-Ленинград, 1945 р. Стор 128 131, вітрових турбін ЦВЕІ Д-50), що включає вежу, гондолу, вітроколесо з горизонтальною віссю обертання, горизонтальний вал вітроколеса пов'язаний з мультиплікатором, сполученим з генератором через гідромуфту.

Таке технічне рішення володіє наступними недоліками:

• не забезпечено механічне гальмування ВЕУ, що призводить до низької безпеки експлуатації ВЕУ;
• ВЕУ має великі габарити як самої установки, так і гондоли;
• велика маса ВЕУ, в тому числі велика питоме маса;
• недостатня надійність, перш за все через наявність гідромуфти;
• обмежувальний ресурс роботи;
• збільшена вартість, як самої установки, так і вироблюваної нею електроенергії;
• обмеження універсальності приспосабливаемости до умов ветропотока.

Відома вітроенергетична установка (див. Опис до а.с. СРСР N 1682621 від 06.06.89, кл. F 03 D 7/04,), що містить вежу, вітроколесо з лопатями, пов'язане з вхідним валом мультиплікатора, чий вихідний вал пов'язаний з вхідним валом роздаткового пристрою, що формує через вихідні вали робочий і технологічний потоки, робочий потік включає в себе маховики, муфти, генератор, а технологічний пусковий пристрій і муфту.

Система управління ВЕУ пов'язана через вимикати муфти з генераторами, маховиками і пусковим пристроєм.

У цій відомій ВЕУ ветроколесо з лопатями пов'язано з вхідним валом мультиплікатора, вихідний вал останнього продовжено по всій висоті вежі і пов'язаний з первинним вхідним валом роздаткового пристрої. Три вторинних (вихідних) вала спрямовані щодо первинного в три сторони. Кожен із зазначених валів спрямований по відношенню до сусіднього під прямим кутом.

Усі механізми потоків, як робочі так і технологічні, розміщено на рамних конструкціях, що спираються безпосередньо або через бетонну майданчик про грунт, а й монтованих біля основи башти.

Відома по а. с. N 1682621 вітроенергетична установка по суті виконуваної функції і по досягається результату є найбільш близькою до заявленої і тому обрана в якості прототипу.

Таке відоме технічне рішення володіє наступними недоліками:

• воно не забезпечує вибіркового розмикання кожного силового потоку, що обмежує можливості пристосування ВЕУ до реальної потужності ветропотока особливо при низьких швидкостях ветропотока;
• кількість силових потоків обмежено трьома: два робочі, один технологічний;
• не забезпечує механічного гальмування ВЕУ, що знижує безпеку експлуатації ВЕУ, особливо при виникненні нештатних ситуацій, в яких, наприклад, вітроколесо може виявитися "відключеним" від навантаження, що потенційно тягне за собою аварію, найчастіше руйнування вітроколеса;
• не забезпечує плавне страгивание на початковій стадії розгону ВК, коли маховики ще не розігнані, особливо при низьких температурах навколишнього повітря при загусла мастилі і відповідно високому опорі трансмісії, коли переклад трансмісії в обертання супроводжується високими динамічними навантаженнями;
• неможливість практичного розміщення силової та електричної систем компактно, наприклад в гондолі, що по суті вимагає створення ще однієї споруди і збільшує обсяг робіт при спорудженні ВЕУ;
• ВЕУ по такого рішення має більшу масу, як з фізичної величиною, так і питомою показником;
• недостатню надійність;
• обмежений ресурс з-за підвищеної зносу трансмісії при обмеженні потужності, що відбирається автономним споживачем в ситуації, коли, наприклад, ВЕУ потужністю в десятки кВт "працює" на автономного споживача, який відбирає потужність у одиниці кВт і по суті відбувається неефективна вироблення ресурсу;
• недостатню ремонтопридатність;
• втрати електроенергії при виході з ладу будь-якого з силових потоків;
• велику матеріаломісткість конструкції, так як, наприклад, в конструкції цієї відомої ВЕУ застосовується довгий вал між гондолою і встановленим на землі роздатковим пристроєм, в свою чергу це призводить до підвищених вібродінаміческім навантажень на ВЕУ при обертанні протяжного валу.

Принципово загальна схема установки займає велику площу в силу хрестоподібного розташування потоків, вхідного, двох робітників і технологічного, щодо роздаткового механічного пристрою.

Зазначені недоліки цього відомого пристрою в більшості своїй є принциповими і для ВЕУ класів потужності в десятки і перші сотні кВт, орієнтованих на роботу в умовах розширеного діапазону швидкостей ветропотока, в основному в бік низьких швидкостей, і розрахованих на роботу як з мережею, так і з автономним споживачем не дозволяють по суті створити сучасну практично ефективно застосовну ВЕУ.

Завдання, поставлене перед розробниками справжньою ВЕУ, взаємопов'язана з цілої низки чинників і умов.

Метою винаходу є:

• підвищення надійності і безпеки роботи ВЕУ за рахунок застосування в ній дистанційно включаються пристроїв гальмування;
• розширення кліматичних і вітрових умов застосування ВЕУ, що безпосередньо пов'язано з підвищенням ефективності шляхом забезпечення пуску ВЕУ за низьких температур і роботи при низьких швидкостях ветропотока - 2,5.3,0.3,5 м / с;
• зниження матеріаломісткості ВЕУ за рахунок застосування щільного компонування трансмісії і електросилового обладнання в гондолі ВЕУ при мінімальному її обсязі і габаритах;
• зменшення навантажень, що діють на силову конструкцію ВЕУ за рахунок виключення протяжних елементів типу валів, що передають навантаження;
• підвищення віддачі потужності ВЕУ при мінімальних габаритах і матеріаломісткості ВЕУ за рахунок розширення робочих діапазонів швидкостей ветропотока;
• підвищення ресурсу ВЕУ за рахунок раціонального використання робочих потоків для вироблення потужності, що віддається автономному споживачеві, в умовах змінного споживання.

Поставлена ​​мета не досягається простою сумою відомих результатів, потрібне комплексне рішення, що має винахідницький рівень.

Поставлена ​​мета досягається наступним чином.

ВЕУ містить вітроколесо, яке встановлено на підлогою валу і пов'язане через сполучну зубчасту муфту з порожнистим тихохідним валом роздаткового пристрою, що формує ряд робочих енергетичних потоків вироблення потужності і технологічний розгону-гальмівний потік, розміщені в гондолі ВЕУ.

Роздавальний пристрій єдиного роздатковий мультиплікатор виконує одночасно функції розподілу одержуваної від вітроколеса механічної потужності по робочим потокам і функції мультиплікатора, підвищуючи частоту обертання.

Роздатковий багато-мультиплікатор містить корпус, вхідний тихохідний вал з центрально розташованим великим зубчастим колесом і ряд, наприклад чотири периферійно односторонньо і паралельно розташованих вихідних швидкохідних порожнистих валів з малими зубчастими колесами, три з яких належать робочим потокам, а один технологічного потоку.

Кожен робочий потік містить у собі пристрій для зчеплення, яке через додатковий проміжний вал, вільно пропущене через виконаний порожнистим вихідний швидкохідний вал роздаткового багатопотокового мультиплікатора, пов'язує швидкохідний вал з вхідним тихохідним валом додаткового автономного мультиплікатора в робочому потоці, який в свою чергу пов'язаний своїм вихідним швидкохідних валом через муфти і маховик з електрогенератором.

Пристрій для зчеплення розташоване з боку вітроколеса щодо роздаткового мультиплікатора, додатковий автономний мультиплікатор розташований з протилежного боку роздаткового багатопотокового мультиплікатора і встановлений на його корпусі.

Пристрій для зчеплення містить вимикати фрикционную муфту зчеплення, вмикати і вимикати за допомогою натискного елемента, пов'язаного через пару "гвинт гайка" з планетарним редуктором і електродвигуном і та закріплено на корпусі роздаткового багатопотокового мультиплікатора.

Технологічний потік містить сполучну муфту, автономний планетарний мультиплікатор, із вихідним валом якого пов'язано розгону пристрій стартер і механічне гальмівний пристрій.

Пристрій керування положенням лопатей вітроколеса розміщено в зоні, утвореної між робітниками і технологічним потоком, а його привід через порожнистий вал многопоточного роздаткового мультиплікатора і через порожнистий вал вітроколеса пов'язаний з механізмом повороту лопатей.

Прикладені креслення зображують: фіг. 1 загальний вигляд гондоли вітроенергетичної установки, фіг. 2 перетин В В гондоли (фіг. 1). Схема розташування робочих енергетичних потоків і технологічного потоку щодо великого зубчастого колеса роздаткового багатопотокового мультиплікатора, фіг. 3 перетин Г Г гондоли (фіг. 2). Схема робочого енергетичного і технологічного потоків, пристроїв управління положення лопатей вітроколеса, фіг. 4 Вид А, фіг. 3, привід пристрою управління становищем вітроколеса.

	На фігурах і в тексті позначено: 1 вежа ВЕУ, 2 ветроколесо, 3 - порожнистий вал вітроколеса, 4 сполучна зубчаста муфта, 5 тихохідний вал, 6 роздатковий багато-мультиплікатор, 7 корпус мультиплікатора 6, 8 велике зубчасте колесо мультиплікатора 6, 9 порожнистий швидкохідний вал , w - кутова швидкість обертання вітроколеса. А робочий енергетичний потік: 10 мале зубчасте колесо, яке належить робочим потокам, 11 мале зубчасте колесо, яке належить технологічному потоку, 12 пристрій для зчеплення в робочому потоці, 13 - додатковий проміжний вал, 14 вхідних тихохідний вал додаткового мультиплікатора 15, 15 додатковий автономний мультиплікатор, 16 - швидкохідний вал додаткового мультиплікатора 15, 17 муфта, 18 маховик, 19 генератор, 20 фрикційна муфта зчеплення, 21 нажімной елемент муфти 20 (невращающаяся частина), 22, 23 пара "гвинт гайка" в муфті приводу 20, 24 планетарний редуктор виключення муфти 20, 25 електродвигун приводу вимикання муфти 20.

Б технологічний розгону-гальмівний потік: 26 стартер, 27 - рухома шестерня, 28 шків гальмування, 29 додаткове зубчасте колесо, 30 гальмівні колодки, 31 автономний мультиплікатор в технологічному потоці, 32 лопаті вітроколеса, 33 тяга приводу повороту лопатей, 34 - гвинт, 35 черв'ячне колесо, 36 гайка, 37 електродвигун приводу повороту лопаті, 38 електромагнітна муфта, 39 черв'як, 40 гондола ВЕУ, 41 опорно-поворотний пристрій ВЕУ, 42 система управління ВЕУ (на фіг. 3 позначена умовно), 43 джерело електроживлення ВЕУ (автономний) . Позначення елементів муфти 20 на фіг. 3: 44 пружний елемент (пружина) 45 провідна обойма, пов'язана з валом 9, 46 провідні диск, 47 ведені диски, 48 рухливий (обертається) упор натискного елемента муфти, 49 - підшипниковий вузол. Знаком "Х" на фіг. 3 позначені нерухомі з'єднання.

Вітроенергетична установка (фіг. 1, 2, 3) містить вежу 1, вітроколесо 2, встановлене у верхній частині вежі на підлогою валу 3 і пов'язане через сполучну зубчасту муфту 4 з порожнистим тихохідним валом 5 роздаткового пристрої 6, формує робочі потоку А фіг. і технологічний потік Б, фіг. 3, єдиний роздатковий багато-мультиплікатор 6 містить корпус 7, вхідний тихохідний вал 5 з центрально розташованим великим зубчастим колесом 8 і ряд, наприклад чотири периферійно односторонньо і паралельно розташованих вихідних порожніх швидкохідних порожнистих валів 9 з малими зубчастими колесами 10, 11, три з яких належать робочим потокам А фіг. 2, 3 та один - технологічного потоку Б, фіг. 3, кожен робочий потік А фіг. 2, 3 містить у собі пристрій для зчеплення 12, яке через додатковий проміжний вал 13, вільно пропущений через виконаний порожнистим вихідний швидкохідний вал 9 роздаткового багатопотокового мультиплікатора 6, пов'язує швидкохідний вал 9 з вхідним тихохідним валом 14 додаткового автономного мультиплікатора 15 робочого потоку А, який в свою чергу пов'язаний своїм швидкохідних валом 16 через муфти 17 і маховик 18 з електрогенератором 19, пристрій для зчеплення 12 розташоване з боку вітроколеса 2 щодо роздаткового мультиплікатора 6, додатковий автономний мультиплікатор 15 розташований з протилежного боку роздаткового багатопотокового мультиплікатора 6, і може бути встановлено на його корпусі, пристрій для зчеплення 12 містить вимикати фрикционную муфту зчеплення 20, вмикати і вимикати за допомогою натискного елемента 21, пов'язаного через пару "гвинт 22 гайка 23" з планетарним редуктором 24 і електродвигуном 25, який і може бути закріплений на корпусі роздаткового багатопотокового мультиплікатора 6, технологічний потік "Б" містить стартер 26, пов'язану з ним рухливу шестерню 27, шків гальмування 28, поєднаний з додатковим зубчастим колесом 29, гальмівні колодки 30, сполучну муфту 17, автономний планетарний мультиплікатор 31, пов'язаний з порожнистим вихідним валом і малим зубчастим колесом 11, технологічного потоку "Б" роздаткового мультиплікатора 6, пристрій управління поворотом лопатей 32 вітроколеса 2, включає в себе тягу 33 управління поворотом лопатей, що закінчувалася гвинтом 34, і встановлено між робочими "А" і технологічним "Б" потоками, і містить черв'ячне колесо 35, жорстко поєднане з гайкою 36, яка взаємодіє з гвинтом 34 тяги 33 управління лопатями вітроколеса 2, і два електродвигуни 37, по черзі що підключаються через електромагнітні муфти 38, відповідно до протилежних кінцях черв'яка 39, порожнистий вал 3 вітроколеса 2 пропущений всередину гондоли 40, встановленої за допомогою опорно-поворотного пристрою 41 у верхній частині вежі 1, обладнання та механізми робочих потоків "а", і технологічного "Б", а й системи управління 31, розміщені в гондолі 39.

Вітроенергетична установка працює наступним чином

Розглянемо загальний випадок при роботі в низькошвидкісних ветропотока.

За допомогою фрикційних муфт зчеплення 20 проводиться відключення робочих потоків "А" від роздаткового багатопотокового мультиплікатора 6. Вітроколесо 2 при цьому через роздатковий багато-мультиплікатор 6 і кінематично жорстко пов'язаний з ним технологічний потік "Б" утримується "нормально замкнутим" гальмом [4] в якому гальмівні колодки 30 затискають шків гальмування 28 (в залежності від вихідного стану ВЕУ робочі потоки перед початком роботи вже можуть бути відключені від вітроколеса, нами розглядається загальний випадок пуску і роботи ВЕУ).

За командам системи управління 42 гальмівні колодки 30 растормаживают шків 28, рухлива шестерня 27 стартера 26 входить в зачеплення з додатковим зубчастим колесом 29, встановленим на шківі гальмування 28. Подаючи харчування на стартер від джерела 43 (цей може бути автономне джерело живлення ВЕУ або живиться через перетворювач з мережі джерело харчування), виробляють розгін вітроколеса 2, змінюючи при цьому кути установки його лопатей від пускових значень до робітників. По досягненню ветроколесом 2 заданої швидкості обертання W, близькою до номінального, відключають стартер 26, виводячи рухливу шестерню 27 із зачеплення з додатковим зубчастим колесом 29, одночасно включаючи муфту 20 щонайменше в одному з робочих потоків "А". Потужність від вітроколеса 2 через роздатковий мультиплікатор 6 його велике зубчасте колесо 8, потім через порожнистий швидкохідний вал 9, надходить на вхідний вал 14 додаткового автономного мультиплікатора 15, звідти послідовно через сполучні муфти 17 на маховик 18 і електрогенератор 19.

Після підключення першого робочого потоку за цим алгоритмом проводиться послідовне підключення інших робочих потоків.

Підводиться до робочих потокам "А" потужність регулюється кутом встановлення лопатей вітроколеса 2 за допомогою пристрою регулювання положення лопатей, в якому лопаті через тягу 33 пов'язані з гвинтом 34, а він в свою чергу з черв'ячним колесом 35, черв'яком 39 і через електромагнітні муфти 38 з електродвигунами 37 (детально пристрій і робота системи управління становищем лопатей вітроколеса розглянуті в заявці N 94044922/06/045696 від 29.12.94 р того ж заявника).

Під час підключення в допомогою електромагнітних муфт 38 одного з електродвигунів 37 за рахунок обертання черв'яка 39 черв'ячне колесо 35 приводить в обертання гайку 36, поступально переміщаючи при цьому винт 34, пов'язаний з тягою 33, уздовж осі вітроколеса. Тяга 33 пов'язана з механізмом повороту лопатей важеля або шестеренчатого типу (конкретне його виконання може бути різним, воно являє собою незалежне технічне рішення і не є предметом справжньої заявки), наприклад тяга 33 шарнірно пов'язана з важелем, жорстко закріпленим і на поворотному маху лопаті, або тяга 33 через зубчасту рейку взаємодіє з шестернею, і закріпленої на поворотному маху лопаті.

У варіанті виконання пристрою керування положенням лопатей ВЕУ, зображено на фіг. 3 і 4 поворот лопатей в прямому напрямку проводиться основним електродвигуном 37, наприклад правим на фіг. 4, який підключається за допомогою електромагнітної муфти 38 до черв'яка 39 приводу. Поворот лопатей в зворотному напрямку робиться додатковим електродвигуном 37, наприклад лівим на фіг. 4, який підключається до додаткового входу черв'яка 39 приводу.

У цьому способі управління вітроенергетичної установкою (по заявці N 94044922/06/045696 від 29.12.94 р який застосований в даній вітроенергетичної установки, електродвигуни постійно обертаються кожен постійно в своєму напрямку (протилежних, як показано на фіг. 4). При необхідності зміни напрямку повороту лопатей не потрібно час на гальмування, зупинку і розгін електродвигунів 37, тому збільшується швидкодія приводу повороту лопатей, що забезпечує підвищення точності підтримки частоти обертання валу 3 вітроколеса 2.

При зміні швидкості ветропотока проводиться регулювання підводиться до робочих потокам "А" потужності за рахунок зменшення відбору її від ветропотока, якщо швидкість ветропотока зростає. Якщо швидкість ветропотока знижується, лопаті вітроколеса виводяться на кути збільшення відбору потужності, а при дефіциті потужності в ветропотока, наприклад, при провалах швидкості вітру - вітрових паузах, якої бракує потужність протягом деякого часу - декількох секунд, генератор 19 виробляє за рахунок відбору потужності від маховика 18, який при цьому і підтримує кутову швидкість вітроколеса 2. Параметри маховиків 18 в робочих потоках "А" обрані, виходячи з умови віддачі номінальної потужності потоком за час, що перевищує тривалість вітрової паузи, зазвичай це 2 3 с. при цьому швидкість обертання системи "ветроколесо маховик генератор" може змінюватися на допустиму величину Dw, величина якої задається з допустимого зміни частоти струму, що виробляється і можливостей системи стабілізації частоти. Наприклад, в заявляється вирішенні в якості конкретного прикладу при потужності робочих потоків N 50 кВт момент інерції маховиків 18 в потоках вибраний з тривалості роботи потоку в режимі віддачі номінальної потужності протягом 4 секунд при падінні швидкості вітру з номінальною 6,0 м / с до 40 % її номінального значення протягом 3 секунд і зміні швидкості обертання генератора за час 4 секунди Dw = 0,1 w при w = 1500 об / хв ..

При зниженні номінальної швидкості ветропотока або збільшенні тривалості вітрових пауз, що супроводжується зниженням потужності, що виробляється по команді системи управління може проводитися відключення окремих робочих потоків за допомогою пристрою зчеплення 12, в яких електродвигун 25 через планетарний редуктор 24 впливаючи на натискний елемент 21 муфти 20 розмикає фрикційні диски 46, 47 муфти 20 і, тим самим, відключає вихідний вал 9 роздаткового мультиплікатора 6 від робочого потоку "А". Генератор 19 при цьому виводиться з мережі або при роботі на автономного споживача проводиться відключення генератора від навантаження.

При збільшенні швидкості вітру в залежності від швидкості обертання вітроколеса 2, кутів установки його лопатей, а й вимірюваної швидкості ветропотока (при необхідності) по команді системи управління проводиться підключення робочих потоків з введенням генераторів в мережу або підключенням їх до автономної навантаженні.

При необхідності зупинки ВЕУ після відключення по розглянутому алгоритму всіх робочих потоків проводиться загальмування вітроколеса 2 за допомогою гальмівних колодок 30, взаємодіючих з шківом гальмування 28. Лопаті вітроколеса 2 при цьому виведені у флюгерне ​​положення, що забезпечує відсутність підводиться до вітроколеса потужності від ветропотока. Навпаки, лопаті вітроколеса у флюгерне ​​положення при обертанні створюють гальмівний аеродинамічний момент, який полегшує загальмування вітроколеса. Механічний дистанційно керований гальмо, що складається з гальмівного шківа 28 і колодок 30 в вимкненому стані "нормально замкнутий", тобто шків 28 загальмований. Так як в технологічному потоці "Б" трансмісія виконана з жорсткою кінематичної зв'язком вітроколеса 2 зі шківом 28 через роздатковий мультиплікатор 6 і муфта зчеплення відсутня, заявляється рішення володіє підвищеною надійністю і безпекою експлуатації.

Наприклад, коли відбувається аварія і ВЕУ позбавляється зв'язку з мережею і виявляється знеструмленій це ймовірно в разі виходу з ладу генератора або пристроїв електросилового управління і зв'язку з мережею, пристрої 12 зчеплення в робочих потоках, живиться від незалежного автономного енергоджерела 43 відключають робочі потоки від роздаткового мультиплікатора , лопати вітроколеса переводяться у флюгерне ​​положення, а гальмівний пристрій, позбавлене харчування, перестає утримувати колодки 30 в відведеному від шківа 28 положенні, за рахунок чого виникає гальмівний момент, який зупиняє ветроколесо.

При знаходженні ВЕУ в неробочому стані ветроколесо утримується в загальмованому стані причому механічний гальмо "відпускають" тільки при перекладі ВЕУ в робочий стан перед пуском вітроколеса. Таким чином, виключається несанкціонований розгін вітроколеса і підвищується безпека робіт на ВЕУ і безпеку експлуатації.

Розглянуте в заявляється вирішенні виконання трансмісії, робітників і технологічного потоків забезпечує ефективний пуск ВЕУ при слабких вітрах і при низьких температурах навколишнього повітря, коли відомі ВЕУ при загусла мастилі в трансмісії вимагають до десятків кВт потужності на подолання сил тертя, наприклад, при t -40 ^o C і слабкому вітрі, наприклад, серійно виробляється в даний час установка "АВЕ-250" вимагає 20 25 кВт потужності на поворот вітроколеса і трансмісії при низьких (до -30 ^{o C)} температурах навколишнього повітря. В заявленому рішенні відключення робочих потоків від вала вітроколеса дозволяє різко знизити втрати на тертя в трансмісії, а застосування стартера для примусового розгону вітроколеса забезпечує швидкий і легкий пуск ВЕУ навіть при низьких температурах і слабких вітрах при малих енерговитратах. Наприклад, для пуску ВЕУ потужністю 150 кВт при t -40 ^{o C} і швидкості вітру 4,0 м / с потрібна потужність стартера 7,0 кВт при часу його роботи 30 40 секунд [3] після чого ветроколесо має достатню потужність для обертання, прогріву трансмісії і початку роботи ВЕУ в режимі віддачі потужності щонайменше з одним з робочих потоков. При цьому важливо підкреслити, що операції розгону вітроколеса, підключення і відключення робочих потоків виробляються з плавною передачею крутного моменту в трансмісії, що досягається за рахунок плавного включення-виключення фрикційних муфт 20.

Наявність маховиків 18 в системі обертових мас вітроколеса, елементів трансмісії і генератора при виникненні коливань потужності, що надходить від ветропотока при коливаннях швидкості вітру, передбачає як розглянуто вище не тільки прямий шлях надходження потужності від вітроколеса на генератор, а й зворотний від маховиків в робочих потоках через трансмісію на вітроколесо під час вітрових пауз. Наявність в ланцюгах передачі потужності в робочих потоках фрикційних муфт 20 виключає розвиток автоколивальних процесів при коливаннях надходить потужності від вітроколеса. Це досягається з одного боку за рахунок обмеження переданого муфтами моменту, наприклад муфта "затягнута" на 1, 3 величини моменту, відповідного номінальної потужності, а з іншого дисипативним характером фрикционной зв'язку в муфті, що призводить не тільки до обмеження виникають коливань, але і до швидкому їх загасання. При правильному підборі характеристик жорсткості та інерційних характеристик елементів трансмісії при математичному моделюванні роботи ВЕУ розглянуте побудова трансмісії дозволяє практично повністю виключити автоколивальні явища при роботі ВЕУ в умовах змінної швидкості вітру, включаючи режими недовантаження потоків, перевантаження, в тому числі в режимах короткого замикання генератора і раптового ( несанкціонованого) спрацьовування гальма і ряді інших позаштатних ситуацій.

Слід зазначити, що до заявляється ВЕУ як гальма може використовуватися не тільки механічний гальмо, а й електромагнітний, наприклад, гістерезисний, або поєднання механічного та гістерезисного гальм.

При сильних вітрах пуск ВЕУ значно полегшений. Примусового розгону вітроколеса при цьому може не знадобитися, навпаки, необхідне обмеження потужності, що розвивається вітроколеса, що досягається за рахунок установки лопатей вітроколеса 2 на відповідні кути.

Зупинка ВЕУ при сильному вітрі відбувається за тим же алгоритмом, що і для розглянутого вище загального випадку роботи.

Заявляється ВЕУ дозволяє створювати в загальному випадку будь-яку кількість силових потоків, перш за все робочих енергетичних і розмикати в процесі управління будь-який з них, домагаючись в будь-який момент потрібної сукупності замкнутих по відношенню до вітроколеса або розімкнутих силових потоків, відповідних реальної потужності ветропотока, потужності споживання на мережу або на автономного споживача.

В заявляється вирішенні забезпечена можливість механічного гальмування вітроколеса. Забезпечено можливість механічного гальмування в поєднанні з потрібною кількістю замкнутих і розімкнутих потоків або тільки розімкнутих потоків. Наприклад, в ряді випадків може виявитися доцільним гальмування вітроколеса без відключення робочих потоків (або одного робочого потоку).

Забезпечено можливість плавного через вимикати фрикционную муфту зчеплення передачі обертального моменту з вихідних валів роздаткового багатопотокового мультиплікатора на автономний мультиплікатор або, як варіант, на що підвищує коробку передач і далі через маховик на генератор. Варіант стосується можливого режиму роботи вітроколеса зі змінною швидкістю обертання "поступово змінної", для досягнення максимального відбору потужності від ветропотока. У цьому випадку замість додаткового автономного мультиплікатора 15 може застосовуватися коробка передач (що підвищує) або мультиплікатор 15 може бути виконаний зі змінним передавальним числом.

ВЕУ дозволяє практично розмістити силову, електричну і навіть електронну систему управління компактно в гондолі, оскільки механізми і пристрої силових потоків спрямовані в одну і ту ж сторону от роздаткового багатопотокового мультиплікатора і встановлені паралельно один одному, що дозволяє реалізувати просторову компоновку трансмісії і електросилових агрегатів ВЕУ в гондолі, за рахунок чого досягається зручне обслуговування, зменшені габарити гондоли і полегшені ремонтні роботи.

Технічне рішення справжньої ВЕУ може бути реалізовано як в установці з горизонтальною, так і вертикальною віссю обертання, що при наявності вищевказаних якостей підвищує універсальність.

Справді, в разі використання в заявляється технічному рішенні для ВЕУ з вертикальною віссю обертання немає необхідності в рамних конструкціях і проміжних валах, що вмонтовуються від ВК з мультиплікатором до роздавальної коробці, що мають велику протяжність, масу, до того ж знижує надійність, як в прототипі . Справжнє технічне рішення в цьому випадку дозволяє зменшити масу і питому масу установки.

Можливість вибіркового включення або виключення будь-якого робочого потоку в міру необхідності в поєднанні з іншими перевагами установки дозволяє, наприклад, працювати навіть однією робочому потоці при несправності інших. При цьому виробляється електроенергія і проводиться ремонт і усунення несправностей на виключених потоках.

Таким чином, з урахуванням викладеного вдається підвищити надійність, ресурс роботи, ремонтопридатність ВЕУ. Відповідно зросте кількість і зменшиться вартість вироблюваної ВЕУ електроенергії.

Одночасно зменшуються витрати на ремонт в процесі експлуатації ВЕУ.

Підвищується ресурс ВЕУ: наприклад, при потужності, що розвивається вітроколеса, менше номінальної, немає необхідності включати всі робочі потоки, за рахунок чого досягається збереження ресурсу, а при тривалих періодах низьких вітрів можливо змінно-послідовне використання потоків з метою раціональної вироблення ресурсу.

Заявляється пристрій орієнтований насамперед для використання в умовах низькошвидкісних ветропотока, для яких вимоги, що пред'являються до управління вітроустановок вищі, ніж в класичних випадках.

Таким чином, заявляється пристрій є прогресивним, а його використання дозволяє домогтися поставленої мети винаходу:

• підвищує надійність і безпеку роботи ВЕУ за рахунок застосування в ній дистанційно включаються пристроїв механічного гальмування;
• розширює кліматичні і вітрові умови застосування ВЕУ, що безпосередньо пов'язано з підвищенням ефективності шляхом забезпечення пуску ВЕУ при низьких температурах навколишнього повітря і роботи при низьких швидкостях ветропотока 2,5.3,0.3,5 м / с;
• знижує матеріаломісткість ВЕУ за рахунок застосування щільною просторової компоновки трансмісії і електросилового обладнання в гондолі ВЕУ при мінімальному її обсязі і габаритах;
• зменшує навантаження, діючі на силову конструкцію ВЕУ за рахунок виключення протяжних елементів типу валів, що передають навантаження;
• підвищує віддачу потужності ВЕУ при мінімальних габаритах і матеріаломісткості ВЕУ за рахунок розширення робочих діапазонів швидкостей ветропотока;
• підвищує ресурс ВЕУ за рахунок раціонального використання робочих потоків для вироблення потужності, що віддається автономному споживачеві, в умовах змінного споживання мощности.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Е.М. Фатєєв, "Вітродвигуни", М-Л. Госенергоіздат, 1945

2. Авторське свідоцтво СРСР N 1682621, кл. F 03 D 7/04 прототип.

3. "Вітроенергетична установка« ГЮРЗА «потужністю 50 150 кВт", Ескізний проект, М, 1993, НВО "Вітроен« "Фірма" Общемаш-інжинірінг ".

4. Гальмо колодкове. Тип ТКП 300 У2 ПВ 25% 220v, ТУ 24-1-1787-78.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вітроенергетична установка, що містить вежу, вітроколесо з валом, мультиплікатор, роздавальний пристрій, яке формує робочі потоки, що включають маховик, муфту, генератор, і технологічний потік, що включає пусковий пристрій, що відрізняється тим, що вона забезпечена пристроєм для зчеплення, додатковими автономними мультиплікаторами потоків , механічним гальмом, додатковими зубчастим колесом і проміжним валом, роздавальний пристрій виконано поєднаним з мультиплікатором у вигляді єдиного роздаткового багатопотокового мультиплікатора, що включає вхідний тихохідний вал з центрально розташованим великим зубчастим колесом і ряди вихідних валів, периферійно односторонньо і паралельно розташованим з малими зубчастими колесами, кожен вихідний швидкохідний вал роздаткового багатопотокового мультиплікатора в робочому потоці зв'язаний з вхідним тихохідним валом додаткового автономного мультиплікатора через пристрій для зчеплення і додатковий проміжний вал, вільно пропущений через виконаний порожнистим вихідний швидкохідний вал роздаткового багатопотокового мультиплікатора, що розділяє пристрій зчеплення, розташоване з боку вітроколеса, і додатковий автономний мультиплікатор, розташований з протилежного щодо роздаткового багатопотокового мультиплікатора боку, вихідний швидкохідний вал додаткового автономного мультиплікатора в робочому потоці пов'язаний з маховиком, а в технологічному потоці з гальмом і пусковим пристроєм за допомогою додаткового зубчастого колеса, сполученого з барабаном гальма.

2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пристрій для зчеплення виконано у вигляді виключається багатодискової фрикційної муфти з приводом.

3. Установка по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що вона забезпечена редуктором і електродвигуном, послідовно з'єднаними між собою в приводі виключається муфти.

4. Установка по пп.1 3, що відрізняється тим, що вона забезпечена парою гвинт - гайка, причому гвинт пов'язаний з вихідним валом редуктора, а гайка з штовхачем виключається муфти зчеплення.

5. Установка по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що привід виключається муфти зчеплення пов'язаний з системою управління.

6. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що вал вітроколеса виконано порожнистим і пов'язаний з вхідним валом многопоточного мультиплікатора через зубчасту муфту.

7. Установка по пп.1 і 6, що відрізняється тим, що лопаті виконані поворотними, а ведучі частини системи повороту лопатей розміщені всередині порожнистих валів вітроколеса і тихохідного вала многопоточного мультиплікатора.

8. Установка по п.1, що відрізняється тим, що гальмо виконаний механічним.

9. Установка по пп.1 і 8, знана тим, що гальмо виконаний колодкового типу.

10. Установка по п.1, що відрізняється тим, що гальмо виконаний електромагнітним.

11. Установка по п.1, що відрізняється тим, що додаткові автономні мультиплікатори закріплені на корпусі роздаткового багатопотокового мультиплікатора співвісно з його вихідними валами.

12. Установка по пп.1 і 11, що відрізняється тим, що додатковий автономний мультиплікатор закріплений на корпусі роздаткового багатопотокового мультиплікатора за допомогою фланцевого з'єднання.

Версія для друку
Дата публікації 02.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів