1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 54
Текст из файла (страница 54)
В течение как синхронизнрующего, так и рабочего режима изменение угла установки лопастей осуществляется подачей на двигатель приводного механизма сигнала, который является функцией составляюгцей скорости ветра вдоль оси вала нетроколеса.
Для рабочего режима сигнал о значении мощности, снимаемый с генератора, позволяет поддерживать выходную мощность равной установленной мощности при скорости ветра выше расчетной. Информация о частоте вращения ветроколеса используется для того, чтобы управлять изменением угла установки лопастей в режиме синхронизации. При аварийных ситуациях требуется непрерывно управлять механизмом изменения угла установки лопастей во время режимов пуска, синхронизации ' и нормальной работы, чтобы предотвратить возможное чрезмерное превышение или понижение частоты вращения и (или) обратную нагрузку на ветроколесо вследствие отказа системы управления ветроколесом.
Система управления долмгпа по-разному реагировать на аварии в механизме регулирования ветроколеса и резкие порывы ветра. Это обеспечивается за счет управляющего устройства, которое проверяет правилшюсть среднего угла установки лопастей с помощью датчика обратной связи. Для установления норм и ограничений по режимам управления были проведены специальные исследования. Наиболее важное из них — установление нормы частоты поворота лопастей при их регулировании, которая является основной характеристикой системы управления мощностью. Для определения указанной нормы выполнено исследование реакции ветроколеса при порывах ветра.
Модель порывов, использованная в этом исследовании, была задана Управлением )чАЬЛ Когда генератор работает на сеть энергосистемы, порыв ветра будет вызывать увеличение вращающего момента и выходной мощ- ' Имеется в виду, что аварийная ситуация возиикла уже в процессе пуска' ВЭУ (П р и м е ч. и е р.). ности, а резкое ослабление ветра — уменьшение момента я мощности, что может быть причиной нежелательного обратного удара на ветроколесо, если управление изменением угла установки лопастей недостаточно быстродействующее. Используя статическую управляющую характеристику ветроколеса в сочетании с моделью порывов ветра, можно оценить лействие порывов на систему и установить требования к управляющему воздействию.
Исследования показали, что ограничение перегрузок по моментам является определяющим требованием для нормирования частоты поворота лопастей, которзя принята равной около 5 град/с. Когда генератор аварийно отключается от сети, внезапная потеря нагрузки в случае ее совпадения с порывом может быть причиной чрезмерного повышения частоты вращения ветроколеса. Исследование этого случая показало, что требуется нормировать частоту поворота лопастей в пределах 5 град/с, лля того чтооы уменьшить максимальную частоту вращения ветроколеса до 150 Ъ номинальной частоты, ограниченной генератором.
Таким образом, исследование обоих критических условий управления показало, что норма частоты поворота лопастей 5 град/с соответствует предьявляемым требованиям. Опорная система включает башню с фундаментом и поворотную платформу. Различные варианты башенной схемы исследованы перед выбором окончательного варианта для предварительного, проекта стальной ферменнной и бетонной трубчатой башен ВЭУ мощностью 500 н 1500 кВт. Требования к опорной системе исходят из того, что конструкция предназначена лля установки систем генерации и управления, обеспечения возможности ориентации ветроколеса нормально к направлению ветра и должна противодействовать силам, возникающим от ветроколеса и действия ветра непосредственно на башню.
Усталостная прочность башни должна быть достаточно большой, чтобы выдерживать в течение 50-летнего срока службы вибрационные нагрузки в пусковых режимах и в процессе астапова ВЭУ, прп порывах ветра, с учетом экранирующего эффекта башни и эффекта гравитации.
Жесткость башни должна быть выбрана такой, чтобы результирующая частота собственных колебаний башни не совпадала с частотами, кратными рабочей. Фундамент должен обеспечивать прочную и устойчивую основу башенной конструкции для всех условий действия нагрузок и определенных сейсмических условий. Поворотная платформа и связанная с ней конструкция опорного подшипника, приводной механизм ориентации и защитный кожух должны передавать на башню нагрузки, развиваемые ветроколесом и оборудованием преобразования энергии, защищать ком.
поненты от дождя, снега, града и поражения молнией. Имеется ряд других частных требований, специфических для каждого определенного варианта ВЭУ, Наиболее важные из них касаются критериев оценки опорной конструкции, включая требования по статическим и усталостным напряжениям и жесткости. 250 Требования по статической нагрузке установлены для трех основных случаев.
Для ураганного ветра со скоростью 54 м/с было принято, что ветроколесо фиксируется при вертикальном расположении лопастей, а направление ветра таково, что давление ветра действует на плоскость лопасти и на боковую часть головки. Скорость ветра для нормальных рабочих и сейсмических нагрузок принимается равной расчетной скорости ветра, при которой нагрузка на ветроколесо максимальна. Для того чтобы учесть инерционные нагрузки при сейсмических явлениях, совпадающие по направлению с нагрузкой от ветроколеса, был принят коэффициент горизонтальной нагрузки, полученный по программе Ип((опп Вш!- с((пя Сос1е.
Максимальная рабочая нагрузка определялась умножением на коэффициент 2 нормальных рабочих нагрузок при расчетной скорости ветра (для вращающего момента ветроколеса коэффициент перегрузки равен 2,5). Приняты умеренные оценки наихудших неустановившихся нагрузок, включая динамическую реакцию всей конструкции.
Пиковые амплитулы скорости при порывах ветра получены из модели порывов Управления г~Л5Л. Т ребования по усталостным напряжениям установлены для двух повторяющихся условий нагрузки. Применительно к высокочастотным вибрационным моментам втулки, существующим п и нормальной работе, требования предусматривают неограниченный срок службы. При повторяющихся нагрузках, возникающих в режимах пуска и астапова (они в 1,5 раза больше максимальных рабочих нагрузок в установившихся режимах), был установлен с ок у в 50 лет при пяти циклах пуска и останова в сутки.
Для предотвращения резонанса от совпадения собственной частоты конструкции с частотой вращения ветроколеса, необходимо, чтобы первые гармоники изгибной и крутильной частоты собственных колебаний были по крайней мере соответственно в 1,5 и 2,5 раза больше рабочей частоты вращения ветроколеса. Необходимо избегать также гармоник, кратных нормальной рабочей частоте вращения ветроколеса. Проектный метод.
Чтобы получить минимальную стоимость, для всех вариантов башни были использованы существующие промышленные мате иалы и р . ы и детали, а также стандартные конструкции. Выбор материалов был ограничен конструкционной сталью и бетоном, что по существу фокусирует внимание при оценке вариантов на схеме башни и типе фундамента. Р азличные варианты и их оценка. В связи с тем что при большом производственном выпуске стоимости ферменной и бетонной р ел но одинаковы и каждая из них имеет серьезные преимущества, обе были включены в предварительный и юект. р р стандартных секций из конструкционной стар ли была принята для поворотной платформы (см. рис.
5.30) как перспективная с т точки зрения массы и стоимости для любых возможных вариантов. В процессе предварительного проекта детально исследована достоинство фундаментов из монолитного бетона, в виде обычных свай и свай со скальным анкерным креплением. Приняты средние грунтовые условия п наличие коренной породы на определенной глубине. Для ВЭУ мощностью 15>00 кВт комбинация ферменной башни и свай со скальным анкерным фундаментом имеет четко выраженное преимущество в стоимости. В других случаях нн один из типов фундамента или комбинации башня-фундамент не имел сколько-нибудь значительных преимуществ.
1<редааригельнь<й проект и анализ были выполнены для обоих вариантов башен и всех трех вариантов фундаментов. бгь ><го<рекал еса Рнс. 5.33. Бетонпвя трубчатая (а) я стальная ферменная (б) башнн ВЭУ мощяостыв 1500 кВт (рвзмеры н метрах): Не рнсунне аг > — веуввве шесть сегментов; 2 — ннжнне шесть сегментов, Башни для ВЭУ мощностью 1500 кВт показаны на рис. 5.33; башни ВЭУ мощностью 500 кВт аналогичны. Башня ферменной конструкпии представляет собой квадратную в плане конструкцию, сооруженную нз Н-образных элементов из конструкцнонной сажали стандартного класса с двойными уголками. Ширина вершины башни выбрана исходя из размеров подшипников поворотной платформы, требуемых для того, чтобы воспринимать нагрузки от ветроколеса.
Изгибающие напряжения воспринимаются главным образом хордами илп угловыми элементамн башни. Каждая хорда изготавливается нз элементов Н-образного сечения трех различных размеров, более массивных — в основании н меньшего сечения — на вершине башни. Башня из сборного бетона — усеченный круговой конус с постоянными углом и толщиной стенки, собирается пз 12 изготовляемых в заводских условиях сегментов (шести верхних и шести ниж- 252 я<их); каждый из них занимает по периферийной окружное ости дугу в 60 Нижние шесть сегментов выполняются одинаковыми .и,за исключением сегмента, располагаемого в месте, где предусмо смотрен вход в башню, верхние шесть — полностью идентичными.
М акснмальные масса и габариты сегмента установлены исходя из воз можности его перевозки. Доступ к вершине башни обеспечивав нвается награжденной лестницей на внутренней стороне стенки. Напряжение бетона осуществляется в процессе строительства башни в две стадии: после возведения нижней половины башни и после возведения верхней ее половины. Стальные стяжки, создающие напряжение, располагаются в 12 местах внутри стенок ооо.лочки, которая имеет местные утолщения, чтобы обеспечить размещение стяжек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
