1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Техника изготовления изделий из волокнистого материала также хорошо разработана. Таким образом, состояние подготовленности в части проектирования и изготовления ветроколеса оценивается по тому, на- сколько ранее разработанные конструкции ветроколес соответствуют тем диаметрам, которые необходимы для экономически эффективных ВЭУ.
Хотя факторы конструкторского риска не следует игнорировать, надо иметь в виду, что в данном случае этот риск невелик, что обусловлено глубокими прикладными исследованиями, выполняемыми в процессе проектирования ВЭУ. Ветроколесо. Эффективный диаметр ветроколеса для ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт равен соответственно 55,8 н 57,9 м. Для того чтобы компенсировать уменьшение диаметра ветроколеса вследствие прогиба лопастей, их длина для ВЭУ указанных мощностей принята такой, чтобы диаметр ветроколеса был равным соответственно 56,4 и 58,7 м.
Удлинение лопасти (отношение ее длины к средней длине хорды) одинаково для обеих ВЭУ. Лопасти ветроколеса выполняются в виде лонжеронной конструкции с обшивкой, заполненной волокнистым материалом. Такая конструкция выбрана для того, чтобы обеспечить необходимую жесткость при наименьшей стоимости. По проекту лопасти состоят нз секций, соединенных в центральной части с помощью болтов. Использование лопастей, состоятцих из соединенных болтовых секций, вызвано возможностью по.лучить в этом случае низкую стоимость транспортирования и механической обработки конструкции прн сохранении требуемой надежности ее работы.
Специфической характеристикой ветроколеса является способ крепления лопастей к втулке. Очевидно, что для достижения расчетной аэродинамической характеристики требуется втулка с жестким и прочным креплением лопастей. Третий основной компонент ветроколеса — это механизм изменения угла установки лопастей ~р, который является решающим для обеспечения устойчивой работы и надежности всей установки. В нормальных условиях эксплуатации изменение угла ~г требуется при пуске, синхронизации и останове ВЭУ. Отказ системы изменения угла гг в процессе работы ВЭУ при скорости ветра выше расчетной может привести к перегрузкам лопастей и недопустимо большой частоте вратцения ветроколеса. Принципиальные особенности механизма изменения угла д состоят в следующем; нс требуется затрат энергии для обеспечения условия <р= =сопз1; механизм регулирования углов располагает избыточной мощностью, необходимой для возможности поворота лопастей относительно их продольных осей в случае заедания, которое может быть вызвано, например, обледенением в зоне подшипников лопастей; пружинное тормозное устройство, служащее дчя увеличения угла ~Р, автоматически переводит лопасти во флюгерное положение, если перестанет поступать входной сигнал от системы управления; сигнал обратной связи, предназначенный для определения фактического угла ~Р, является общим; 193 М (рис.
5 14, и б). Вследствие небольшой разницы в диаметре ветроколес двух рассматриваемых ВЭУ высота обеих башен принята одинаковой и равной 42,7 и. Едгзы 5 — 52,7м 1 гб Рис. 5.14. Проектные размеры башни ВЭУ: а, б — нз армироианного бетона соотвесственна длн ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт; в — ферменного типа длн ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт (размеры данм в метрах, и скобках показаны внутренние размеры бетонных башен).
Использование башен с тонкими стенками позволяет получить экономию в материалах и обеспечивает удобный контроль за конструкцией в процессе ее сооружения. Бетонные башни выполнены из 1О секций 1каждая высотой 4,27 и) с таким расчетом, чтобы оставить внутри пространство для сооружения грузоподъемного !98 исполнительные механизмы изменения угла 5р, расположенные иа конце втулки, представляют собой унифицированные промышленные изделия. Благодаря этому стоимость основного оборудования и его обеспечение находятся в соответствии с общими задачами создания ВЭУ. Башня. На стадии предварительного проектирования были составлены проекты как металлической башни ферменного типа, так и бетонной башни. Проект бетонной башни обеспечивает меньшую стоимость и большую эстетичностть стальная ферменная башня имеет преимущества в части возможности ее сооружения при умеренной стоимости на площадках с плохими грунтами и дает меньшее экранирование ветроколеса.
При расчете башни предполагается действие на нее постоянной циклической нагрузки в расчетных ветровых условиях, импульсной нагрузки, вызываемой мгновенным удвоением расчетной скорости ветра, и нагрузки от действия ветра со скоростью 54 и/с. Подробно исследован в проекте эффект динамического взаимодействия ветроколеса и башни. Аналитическое исследование, выполненное по этому. вопросу, показало, что определенные экономические преимущества могут быть получены путем настройки системы ветроколесо — башня таким образом, чтобы свести к минимуму динамические нагрузки на систему. Оценка экранирующего эффекта башни была также включена в программу исследования.
Он оказывает ощутимое влияние на проекты башен, особенно в отношении их динамики, так как именно форма башни во многом определяет характер взаимодействия и возникающие сил ы. Для бетонных башен, разработанных в предварительном проекте, предусматривается использование армированного бетона. Они представляют собой кольцевую конструкцию, что обеспечивает низкую стоимость проекта лифта с соблюдением ограничений по технике безопасности, Конструкция из сборных секций была выбрана на основе предварительных оценок экономических показателей как альтернатива конструкции, возводимой методом скользящей опалубки с последовательной укладкой бетона.
Изготовление сборных секций может быть осуществлено в заводских условиях, непосредственно на строительной площадке или в другом пункте в зависимости от места расположения площадки, транспортных условий, наличия материалов н местных трудовых ресурсов. На рис. 5.14, в показана конструктивная схема проекта ферменной башни. Все элементы спецификации фермснных башен для ВЭУ мощностью 500 и 1500 кВт представляют собой изделия промышленного производства. Для главных опорных элементов и нижних секций используются в основном более прочные стали, а для верхних секций и большинства раскосов — стали с более низкими показателями прочности. Применение конструкции с болтовыми соединениями и сведение к минимуму сварных соединений преследуют цель использовать технологию изготовления опор линий электропередачи высокого напряжения, которая хорошо разработана, Однако башни ВЭУ нагружены больше и не всегда имеется возможность для выбора элементов наиболее подходящего типа; для некоторых элементов, исходя из их нагруженности, требуется двутавровое сечение Поскольку не всегда удобно использование простых болтовых соединений, потребуется выполнить некоторый объем сварных работ.
Следует также отметить, что предлагается осуществлять оцинковку стальных башен, что требует затрат в размере от 3 до 5 тыс. долл. каждые 7 — 10 лет. Как и при технологии изготовления опор линий электропередачи высокого напряжения, наиболее эффективным строительным методом представляется метод, который предполагает подготовку элементов на специализированном пункте, их транспортировку на строительную площадку, сборку секций на земле и их последующую установку с помо5цью подъемного крана. Как н при использовании сборного бетона, в данном случае элементы конструкции, расположенные в верхней части, могут иметь меньшую массу.
Последующая доработка проектов может также привести к изменению высоты секции, которая принята сейчас равной 6,10 м. Обе башни фермепного типа имеют одинаковые габариты, что является их положительной отличительной особенностью. Идея состоит в том, чтобы иметь как можно больше одинаковых элементов и использовать преимущества, получаемые в этом случае при сооружении большого количества башен; одни и те же точки на кривой удешевления продукции могут быть достигнуты более быстро.
Как и при установке опор линий электропередачи, будут использованы фундаменты глубокого заложения. Система передачи вращающего момента показана на рис. 5.15. Принципиальные особенности проекта этой системы состоят в 199 следующем: все ее компоненты находятся в промышленном производстве; коэффициент перегрузки, равный 1,4, принят для всех компонентов системы; обеспечено удобство эксплуатации и технического обслуживания; система хорошо работает при иесооснасти валов в допустимых пределах и выдерживает тормозную нагрузку. Вращающий момент передается с втулки ветроколеса на редуктор с помощью главного вала, У ВЭУ мощностью 1500 кВт Рие.
год5. Механическая система передачи иращаюшего момента: У вЂ” муфта, соединяющая главный аал со втулкой, 7 — радиальаый подшипник; а — глав- а .; Ч вЂ” а нальпо-упорный подшипник; З вЂ” упругая муфта, соединяющая главный иал с редуитором; б — гндраялияеский днскоаый тормоз; 7 — поаышающ р ду р; упругая муфта, соединяющая редуктор с генгратором. его внутренний диаметр равен 229 мм, наружный — 381 мм.
Соответствующие диаметры главяого вала ВЭУ мощяостью 500 кВт составляют 203 и 343 мм, Главный вал установлен на радиальном подшипнике со стороны ветроколеса и радиально-упорном — со стороны редуктора. Упругие муфты соединяют главный вал с тихоходным входным валом редуктора. Указанная компоновка и то обстоятельство, что ветроколесо может независимо поддерживаться поворотной платформой, позволяют при необходимости осуществить техническое обслуживание и полный демонтаж вала, подшипников и узлов соединений, не затрагивая ветроколесо и другие подсистемы. Редуктор трехступенчатый и расположен так, что быстроходная шестерня последней ступени находится в его верхней части. В связи с тем что эта шестерня будет подвержеяа наибольшему износу, она расположена в наиболее доступном месте.
Выходной вал редуктора присоединен к валу генератора с помощью другой упругой муфты, чтобы компенсировать возможную несоосность валов. Гидравлический тормоз, расположенный на выходном валу редуктора, обеспечивает возможность аварийного останова ветроко- 200 леса в случае отключения сети или отказа в работе механизма из- менения угла установки лопастей. Электрическая система. Основными элементами электрической системы являются генератор, главный сетевой выключатель, двигатель-генераторная установка аварийного электроснабжения, автоматический разъединитель, два силовых трансформатора (вспомогательный и аварийный) для питания системы управления, заземляющий резистор, воздушно-конднцнонсрное оборудование отопления и вентиляции, устройства грозозащнты, измерительные трансформаторы напряжения и тока, комплекс контакторов малой мощности и реле, а также силовые кабели и кабели связи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
