1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 55

Стяжки крепятся к фундаменту и натягиваются. Натяжение достаточно, чтобы сохранять бетон в состоянии сжатия при максимальных проектных нагрузках. Связи, работающие на юрез, требуются между сегментами вдоль вертикальных соединений, чтобы обеспечить неразрывность конструкции. Для каждого проекта башни проанализированы действующие .нагрузки, папря>кения в элементах и частоты собственных колебаний. Конструкции были спроектированы так, чтобы обеспечить выполнение критерия безопасности. Из трех видов нагрузки штормовой ветер оказался наиболее критическим, н при этой нагрузке с учетом требования по жесткости конструкции определялись проекты башен.

Было найдено, что требования по усталости не являются критическими. По показателям стоимости башни обоих типов должны быть рассмотрены для производственного применения. Однако ферма более экономична для демонстрации и разработок программы. В ювязи с большим экраннрующим эффектом башен трубчатого типа их применение вообще мало вероятно. Система передачи вращающего момента (см. рис.

5.30) обра.зуется механическими элементами, которые поддерживают ветроколесо и передают развиваемый нм вращающий момент генератору, Механизмы механического регулцрования ветроколеса и ориентации поворотной платформы, а также устройства обеспечения их энергией рассматриваются как часть системы приводов Для того чтобы минимизировать стоимость, максимально уве.личить надежность и обеспечить большой срок службы компонентов системы, особое внимание было уделено простоте и надежности их конструкции. Рассматривались только легкоприобретаемые компоненты, хорошо работающие в условиях эксплуатации ВЭУ, Учтены противоаварийные режимы, например установка лопастей во флюгерное положение и стопорение поворотной платформы в случае аварии приводного механизма.

Решалась задача обеспечения простоты монтажных работ на площадке путем подгонки деталей и узлов в заводских условиях и возможности регулировки в широких пределах положения агрегатов, монтируемых на площадке. Удобству технического обслужива.ния.также уделено особое внимание, что позволило упростить кон- 253 струкцию и обеспечить легкий доступ для ремонта и соответствую щее расположение диагностических датчиков. Альтернативные варианты и их оценка.

Рассмотрено большое количество вариантов систем передачи вращающего момента. включая цепную и ременную передачи, гидравлическую трансмиссию и редукторы с фиксированным передаточным отношением. Установлено, что из всего коммерческого ассортимента продукции этого вида только редукторы с фиксированным передаточным отношением способны передавать развиваемый ветроколесом вращающий момент. Другие альтернативные компоненты, чтобы удовлетворить указанному требованию, должны использоваться в комбинации или компоноваться в комплексы. В связи с тем что редукторы с фиксированным передаточным отношением позволяют получить также лучшую эффективность и наиболее высокую надежность, они были выбраны для системы передачи вращающего момента. Несущий вал ветроколеса должен быть выполнен в виде либо. консольного вала, поддерживаемого опорнымн подшипниками, либо неподвижного шпинделя с подшипниками для крепления втулки ветроколеса в сочетании с полым валом для передачи вращающего момента.

Хотя вал с опорными подшипниками и более простой, но он не был выбран, потому 1то в этом случае для надежной работы требуются большая масса вала и более крупные подшипники. Шпиндель позволяет получить намного более эффективную конструкцию, не подверженную большим вибрационным изгибающим нагрузкам, создаваемым ветроколесом. Вспомогательные компоненты системы передачи вращающего момента (валы, упругие муфты, подшипники, соединения) подобраны так, чтобы они имелись в промышленном производстве.

Общая стоимость и масса ВЭУ мало зависят от выбора этих компонентов и поэтому внимание концентрировалось на выборе конструкций с низкой стоимостью. Большое значение придавалось обеспечению аварийного останова ВЭУ. Характеристика главного тормоза неприемлема для останова ветроколеса в условиях повышенной частоты вращения, обусловленной экстремальными порывами ветра или аварийным отключением ВЭУ от сети. Требуется тормоз очень больших размеров, если его предполагается установить на тихоходном валу ветроколеса. Поэтому в принятом варианте тормоз действует на высокооборотный вал, связанный с валом генератора, при этом обеспечение аварийного механического замедлепия ветроколеса достигается переводом во флюгерное положение лопастей, приводимых в движение за счет кинетической энергии ветроколеса, когда частота его вращения повышается до опасных значений.

После замедления полный останов ветроколеса достигается с помощью тормоза. Рассмотрены два типа поворотной платформы: первый представляет собой конструкцию с тремя подшипниками, установленными на валу, прикрепленном к основанию платформы, второй— конструкцию с одним большим комбинированным подшипником. 254 Преимущества второй схемы состоят в упрощении монтажа, более низкой стоимости и удобном центральном проходе с башни на поворотную платформу для персонала. Размер прохода позволяет проще производить прокладку силоных кабелей. Предварительные проекты систем передачи вращающего момента подобны для ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт (см.

рис. 5.30). Ветроколесо поддерживается трубчатым шпинделем, который крепится в гнезде поворотной платформы болтами, работающими на срез. Напряжения в шпинделе низкие, и он спроектирован как постоянная конструкция со сроком службы, равным 50 годам. На .шпинделе установлены парные конические роликовые подшипники, .которые поддерживают втулку ветроколеса.

Соединение втулки и редуктора осуществляется полым валом, .который передает только вращающий момент, поскольку другие нагрузки воспринимаются шпинделем. Для ВЭУ мощностью 500 кВт трубчатый вал имеет диаметр 200 мм, для мощности 1500 кВт — 405 мм. Упругая муфта соединяет вал с редуктором, что позволяет компенсировать нарушение центровки.

Преобразование частоты вращения ветроколеса в частоту вращения генератора осуществляется трехступенчатым редуктором с параллельно расположенными валами. Редукторы являются моделями редукторов Рп11аде!р11)а, Они оборудованы антифрикционными подшипниками и цементированными шестернями с закаленными строганнымн зубьями. Механизм управления углом установки лопастей использует центральную продольно перемещающуюся регулирующую тягу, которая проходит внутри вращающегося полого вала (см.

рис. 5.31), Жесткая поперечная скоба на конце этой тяги соединена непосредственно с каждым из двух кольцевых зажимов лопастей с помощью рычага, так что продольное движение тяги преобразуется в поворотное движение лопастей относительно их продольных осей. Тяга может быть приведена в движение двумя независимыми способами.

Нормальное приведение се в движение осуществляется посредством серводвигателя, который соединен с коромыслом, закрепленным на конце тяги. Серводвигатель управляется с помощью электрогидравлического клапана. Аварийное перемещение тяги изменения угла установки лопастей выполняется в результате входа следящих кулачковых штоков в винтовой паз тяги Вращение вала ветроколеса обусловливает движение тяги в направлении, приводящем установку лопастей во флногерное положение. Переход винтового паза в более глубокий кольцевой паз при установке лопастей во флюгерное положение предотвращает возможность дальнейшего движения лопастей, даже если вал продолжает вращаться, а также исключает возможность случайного реверса.

Кулачковые следящие штоки подпружнниваются в положении соприкосновения с тягой и находятся под действием гидростатического давления, действующего в противоположном направлении. При исчезновении давлении из-за отказа энергообеспечивающих устройств или селекторного клапана штоки 255 войдут в зацепление с тягой и лопастш повернутся во флюгериое положение. Ориентирование поворотной платформы выполняется с помощью гидравлического двигателя и шестереьшатой передачи. Двигатель установлен наверху и осушествляет привод через одно- , ступенчатый червячный редуктор с вертикальным валом, имеющий передаточное отношение 60: 1. От этого редуктора осуществляется привод ведун!ей шестерни, которая обкатывается по шестерне большого диаметра с внутренним зацеплением, Эта шестерня соединена с внутренним кольцом подшипника поворотной платформы, который закреплен на башне.

Передаточное отношение ведущей и кольцевой шестерен составляет 10: 1. Червячный редуктор иереверсивный, так что поворотная платформа должна быть достаточно устойчивой при действии ветровых нагрузок. Частота вращения двигателя регулируе~ся гидравлическим клапаном, так что поворот платформы осуществляется с частотои примерно ,1/3 об1мин, что ограничивает гироскопические нагрузки на ветроколесо. Подшипник поворотной платформы представляет собой единственный комбинированный роликовый подшипник большого диаметра, который противостоит радиальным нагрузкам и моментам при повышенной частоте поворота, действующим раздельно или одновременно.

Балансировка масс поворотной платформы, всего оборудования и головки достигается размещением ветроколеса на более легкой стороне платформы. Прн действии ветра имеется постоянный момент, наклоняющий ветроколесо вниз. Подшипник способен выдерживать все нагрузки, включая и те, которые создаются экстремальными ветровыми условиями. Стояночный тормоз и раскручиваюший привод спроектированы как единое устройство. Когда используется стояночный тормоз, он соединяет генераторный вал с червячным приводом, который является нереверснвным относительно момента, приложенного к шестерне, Червяк приводится во вращение двигателем, так что вал может медленнд поворачиваться, чтобы или выбрать стояночную позицию лопастей, или провести техническое обслуживание.