1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Частота вращения ветроколеса, об7мин Скорость ветра, м/с: расчетная минимальная рабочая максимальная рабочая Быстроходность: расчетная кр при минимальной рабочей скорости ветра . при максимальной рабочей скорости ветра . 'Окружная скорость коннов лопастей, м7с . Длительность периода, когда скорость ветра балыке минимальной рабочей скорости, ч . Длительность работы с установленной мощностью эа год, ч . . . .
Рабочие условия, определенные программой, были затем использованы при проектировании лопасти и втулки ветроколеса. Эта работа базировалась также на анализе динамического взаимодействия ветроколеса и бапши, При составлении проекта генератора и редуктора системы передачи вращающего момента исходили непосредственно из результатов, полученных по маши!шой программе. Проектирование системы управления представляет со- ' бой непрерывный процесс, включающий согласование каждой из главных систем. Первоначально особое значение придавалось минимизации стоимости энергии, вырабатываемой ВЭУ. Снижение этой стоимости включало в себя два аспекта — минимизацию капи- 180 тальных вложений и эксплуатационных издержек и увеличение до максимума годовой выработки энергии.
Начальные стадии проектных разработок показали, что наибо.лее эффективным направлением минимизации капитальных вложений является уменьшение массы ВЭУ. Зависимость между массой и стоимостью очевидна для многих видов промышленной продукции, не содержащей сложных технических компонентов, требующих особой производственной технологии или дорогостоящих материалов. Для того чтобы уменьшить массу, необходимо снизить нагрузки на систему так, чтобы при этом ие снижалась надежность ее работы.
Следовательно, экономически эффективный проект требует подхода, при котором удается избежать больших ветровых нагрузок, Рис. 5.10. Внешний вид верхней части ВЗУ мощностью 1500 кВт. обычно имеющих место в результате резкого изменения направления ветра или его высоких скоростей. Это может быть достигнуто путем соответствующей разработки такой системы управления, которая поддерживает режимы ВЭУ, наименее опасные с точки зрения неблагоприятного воздействия внешней среды, в частности быстро изменяющегося направления ветра или его порывов, прн которых скорость ветра превышает максимальную рабочую скорость.
Достижение максимума выработки энергии было осуществлено посредством установления наиболее благоприятного уровня мощности и оптимизации проектных рабочих условий, быстроходности Л и частоты вращения ветроколсса. Кроме того, нужно было обеспечить возможность работы ВЭУ в наиболее широком диапазоне изменения скорости ветра. Для этого необходима система управления, которая позволяет осуществлять синхронизацию с сетью ыга ггаа гага (агаl бага/ гггга1 чека (уагп/ Рис. 5.11. Предвврительиый проект компоновки оборудовйннн ВЭУ: 1 — главный подшипник № 1; 2 — главный зал; г — главный подшипник № 2: 4 — упругая муфта; 5 — редунтор; б — гейератор; 7 — возбудитель (размеры показаны длн установок мощностью 1ВК1 и 500 кит — последние даны в скобкак). ван механизм 2 изменения угла установки лопастей. Система передачи вращающего момента и генератор расположены внутри головки 4.
С правой стороны головки находится измерительная игла б, которая ориентируется против направления ветра. Головка устанавливается на опорно-поворотный узел б, оборудованный приводным механизмом азимутальной ориентации, т. е. ориентации в горизонтальной плоскости.
Главный вал установлен под углом 6' к горизонту. Это сделано для того, чтобь1 обеспечить требуемый зазор между лопастью, находящейся в нижнем положении, и башней. 182 энергосистемы при наименьших рабочих скоростях ветра, бесперебойную эксплуатацию при изменяющихся скоростях порывистог1ь ветрового потока, управление ВЭУ до максимальной рабочей скорости ветра, синхронизацию при всех промежуточных ветровых условиях и в режимах с высокими скоростями ветра, необходимость в которой возникает для повторного пуска ВЭУ после ееостанова по техническим причинам или из-за превьппения максимальной рабочей скорости ветра.
Основное оборудование ВЭУ. Изображение верхней части ВЭУ мощностью 1500 кВт, полученное в результате выполнения предварительного проекта, представлено на рис. 5.10. Втулка 3 ветроколеса составляет в диаметре около 7,6 м, а хорда лопасти 1 и толщина лонжерона в корневой части — соответственно 3,6 и 1,5 м. В центральной части ветроколеса смонтиро- болтовыми соединеннямй, В любом случае окончательный монтаж ветроколеса должен быть выполнен на строительной площадке внизу, а не иа башне.
Предусматривается, что до отправки на строительную площадку весь комплекс узлов и механизмов встроколеса должен быть. проверен. Однако методы необходимой проверки при массовом выпуске ВЭУ еще не ясны. Предполагается, что функциональные испытания прогиба лопастей, деформации втулки и механизма язменения угла установки лопастей должны быть выполнены, как минимум, выборочно. Для строительства башни форменной конструкции потребуется в среднем 61 — 8 нед. В связи с тем что масса такой башни составляет только 40 — 60 т, требования к фундаменту являются ие такими жесткими, как в случае бетонной башни.
К тому же для фундамента не будет требоваться полная выдержка в течение 28 дней до того, как на него могут быть установлены стальные секции бацгни, Стальные элементы, используемые в конструкции башни этого типа, могут быть легко доставлены па строительную площадку грузовым автотранспортом. При сооружении бетонной башни с централизованного пункта на участок к субподрядчику, обеспечивающему материальное снабжение строительства, могут быть доставлены либо сразу сборные.
секции, либо строительное сырье для изготовления сборных секций на месте. Масса бетонных башен оценивается в 225 и 325 т соответственно для ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт, н для этих конструкций потребуются большие фундаменты. Большая масса бетонной башни может привести к необходимости наблюдать за состоянием фундамента в течение всех 28 дней выдерживапия бетона перед непосредственным сооружением башни.
В результате полное время строительства бетонной башни по оценке составляет 8 — 12 нед. Оборудование может быть установлено на башне в один нли два этапа. Предпочтительно, чтобы ветроколесо с механизмом регулирования было соединено с головкой на земле, а затем весь агрегат был поднят па башнк1. При альтернативном варианте сначала на башне должна быть установлена головка, после чего встроколесо должно быть поднято и соединено с главным валом Определяющими факторами для выбора монтажного варианта будут масса головки и ветроколеса, грузоподъемностью имеющегося в наличии подъемного крана и максимальная высота подьема груза краном.
После установки основных систем внутри головки должны быть выполнены окончательные электрические соединения. Кроме того„ у основания башни буде~ установлено здание для вспомогательного оборудования, в котором расположатся микро-ЭВМ, различное электрическое оборудование и ячейка подсоединения ВЭУ к энергосистеме. Заключительным этапом должны быть пусковые испытания ВЭУ. Они состоят в обеспечении исправности всех управляющих 19$ лис.
В,12. Зависимость коэффициента использования энергии ветра й от быстроходности Л при различных углах установки лопастей !р (на радиусе а/т)т). ! — ВЭУ мощностью бОО кВт; г — ВЭУ мощностью !ЬОО кВт; г| — быстрокохность прн макснмааьной работай скорости астра кан ВЭУ мощностью ООО кВт, гт — то жс наа ВЭУ мощностью !000 кВт. о,а п,г г 0 с п то тг и йт гп гпг Как указывалось выше, $ определяется как отношение мошно~ти, развиваемой ветроколесом, к мощности ветрового потока, прилюдящегося на плошадь ометаемую ветроколесом. Максимальэзое значение теоретического коэффициента использования энергии ветра для ВЭУ крыльчатого типа равно 0,593.
Быстроходность Л есть отношение окружной скорости концов лопастей к скорости ветра. На рис. 5.12 показаны линии для постоянных значений углов ф установки лопастей; как видно нз рисунка, оптимум характеристики достигается при Я= 1О и ф= — 0,5'. При расчетной скорости ветра ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт работают с Л, равными соответственно 9,0 и 9,5. Уменьшение скорости ветра ниже расчетяой приводит к увеличению Л, и поэтому имеет смысл при эксплуатации ВЭУ работать по гребню кривой с тр= — 0,5'. Прн .скоростях ветра, больших, чем расчетная скорость, регулирование мощности осуществляется путем увеличения угла ф вплоть до до-стижения максимальной рабочей скорости ветра.
Систел!а и!тока ВЭУ обеспечивает ее запуск при низких, средних и высоких скоростях ветра. Предполагается, что пуск при низких скоростях ветра, который здесь рассматривается, будет наиболее общим случаем. Когда датчики скорости ветра покажут, тито скорость ветра равна или больше минимальной рабочей скорости в течение приблизительно 5 мин, система управления с помощью индикатора горизонтальной ориентации получит информацию о степени рассогласования между осью ветроколеса и пре.обладающим направлением ветра и подаст команду иа двигатель привода системы ориентации, обеспечивающий согласование иа- яйй эт силовых электрических цепей, позволяющей осуществить пуск ВЭУ при низкой скорости ветра на холостом ходу, а затем и работу под нагрузкой.
Время, требуемое для пусковых испытаний ВЭУ при их промышленном выпуске, будет зависеть от накоплеягия опыта с течением времени. Режимы работы ВЭУ определяют основные требования к ней. ВЭУ должна быть спроектирована таким образом, чтобы было обеспечено устойчивое управление при различных предусмотренных режимах от ее пуска до аварийного останова. Работа ВЭУ может быть пояснена с помощью зависимости коэффициента использования энергии ветра р от быстроходности Я, представленной вна рис. 5.12, для профиля лопасти серии 230ХХ. Рис. б.13. Изменение погрешности частоты вращения ветроколеса 6„ (а) н угла установки лопастей тр (б) прн постоянной скорости ветра (в начальный момент нремеии ветроколесо неподвижно).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
