Способы передачи ветровой мощности потребителю

Система передачи ветровой мощности представляет собой определенный комплекс различных устройств для передачи мощности от вала ветроколеса к валу соответствующей машины ветроагрегата (потребителя) с повышением или без повышения частоты вращения вала этой машины. В современной ветроэнергетике чаще используют механический способ передачи мощности. Известны также гидравлический, пневматический и аэродинамический способы передачи ветровой мощности потребителю.

механическая передача

Механическая передача мощности от ветродвигателя потребителю (рис. 2.9) является наиболее распространенной, поскольку достаточно проста в конструктивном отношении и обладает среди других способов передачи мощности крупнейшим КПД, равным 0,85 ... 0,95.

Схемы механической передачи: а - электрогенератор в гондоле;  б - электрогенератор на земле.  1 - ветродвигатель;  2 - гондола;  3 - мультипликатор;  4 - электрогенератор;  5 - башня;  6 - вертикальный вал

Рисунок 2.9 - Схемы механической передачи: а - электрогенератор в гондоле; б - электрогенератор на земле. 1 - ветродвигатель; 2 - гондола; 3 - мультипликатор; 4 - электрогенератор; 5 - башня; 6 - вертикальный вал

Недостатком такой передачи является наличие редуктора, повышает передачу (мультипликатора). В случае, если нагрузкой является электрогенератор, величина передаточного числа может находиться в диапазоне 40 ... 70 Другой недостаток заключается в том, что колебания скорости ветрового потока, несмотря на сглаживая инерционность ветроколеса. переругаются на вал потребителя.

Если электрогенератор находится в гондоле (рис. 2.9, аг), то мультипликатор располагается там же, между ним и ветродвигателем. Если электрогенератор или какой-либо другой потребитель находятся на земле (рис. 2.9, б), используются два редуктора: один с коническими шестернями в гондоле, другой - на земле. Между ними находится вертикальный вал.

гидравлическая передача

Схема гидравлической передачи допускает компоновку ветродвигателя и электрогенератора как в гондоле (рис. 2.10, а), так и порознь, с расположением электрогенератора на земле (рис. 2.10, б). Гидропередача может иметь различные конструктивные модификации, чаще всего это соединение механической передачи с небольшим передаточным отношением и гидропередачи.

Схемы гидравлической передачи

Рисунок 2.10 - Схемы гидравлической передачи: а - "© разделена гидропередача, электрогенератор в гондоле б - разделена гидропередача, электрогенератор на земле 1 - ветродвигатель; 2 механическая передача; 3 гидронасос, 4 - гидромагистралей 5 - гондола, 6 - электрогенератор; 7 - гидромотор; в - башня

Известны два типа гидропередачи: гидродинамическая и гидростатическая (объемная). Гидродинамическая передача не нашла применения в ветроэнергетике, так как ее элементы (центробежный насос и радиально-осевая гидротурбина) должны работать при значительных частотах вращения. Кроме того, при изменении частоты вращения КПД такой гидропередачи значительно снижается. Более приемлемая схема с объемной гидравлической передачей, состоящей из гидронасоса и гидромотора (винтового или поршневого типа). За счет изменения рабочего объема гидромотора гидропередача допускает изменение частоты вращения. Гидропередача позволяет обеспечить торможение ветроколеса за счет дросселирования рабочей жидкости с соответствующим выделением теплоты, а также ограничить мощность, развиваемая на выходном валу при росте скорости ветра выше расчетной.

КПД неразделенной гидропередачи находится в диапазоне значений 0,85 ... 0,95; для разделенной КПД меньше и равен 0,75 ... 0,85.

пневматическая передача

Пневматический способ передачи ветровой мощности к потребителю основан на принципе работы разделенной гидропередачи, при этом кинетическая энергия ветрового потока преобразуется ветродвигателем в потенциальную энергию перепада давления воздуха в пневмомагистрали.

Возможны различные конструктивные схемы пневмопередачи, две из них приведены на рис. 2.11, а и 6. Атмосфера является в пневмопередачи "поворотной" магистралью. Преимущество таких схем заключается в том, что электромеханическое оборудование располагается на земле. Это дает возможность для создания новых, нетрадиционных, комбинированных энергоустановок. Кроме того, пневмомагистралей гасит пульсации воздушного потока.

В схеме пневмопередачи по рис. 2.11, а компрессор, находится в гондоле, нагнетает пневмомагистраллю сжатый воздух в наземную воздушную турбину, которая вращает электрогенератор. Одним из преимуществ этой схемы является возможность подачи сжатого воздуха в контур тепловой машины, например газотурбинного двигателя, в результате чего можно в термодинамическом цикле газотурбинной установки исключить затраты мощности на сжатие воздуха.

Схемы пневматического передачи: a-с компрессором в гондоле;  б - с ветродвигателем, что масс полые лопасти;  1 - ветродвигатель;  2 - мультипликатор;  3 - компрессор;  4 - гондола;  5 - пиевмомагистраль;  6 - башня;  7 - воздушная турбина;  8 - электрогенератор;  9 - дополнительный забор воздуха

Рисунок 2.11 - Схемы пневматической передачи: a-с компрессором в гондоле; б - с ветродвигателем, что масс полые лопасти; 1 - ветродвигатель; 2 - мультипликатор; 3 - компрессор; 4 - гондола; 5 - пиевмомагистраль; 6 - башня; 7 - воздушная турбина; 8 - электрогенератор; 9 - дополнительный забор воздуха

В схеме пневмопередачи на рис. 2.11, б (схема Ж.Е. Андро) ветродвигатель масс полые лопасти, лопастная система ветродвигателя выполняет функцию компрессора, прокачивая через себя атмосферу.

В пневмомагистрали создается разрежение, что позволяет работать наземной воздушной турбине. Преимуществами такой схемы есть; отсутствие мультипликатора; возможность более легкого запуска колеса свободно вращается; регулирования ветродвигателя поворотом соплового аппарата воздушной турбины или дополнительным введением воздуха в пневмомагистралей за турбиной.

Негативным фактором, препятствующим широкому внедрению пневмопередачи, является пониженное значение ее КПД - около 0,50. Использование пневмопередачи в различных комбинированных ВЭУ позволяет ослабить влияние этого фактора.

аэродинамическая передача

Аэродинамической передачей в отечественной литературе называют схему, предложенную российским исследователем А. Уфимцев. В таком ветроагрегатов (рис. 2.12) на концах лопастей основного ветроколеса находятся вторичные ветроагрегаты (ветродвигатель и электрогенератор). Ветродвигатели вторичных ветроагрегатов обтикаються набегающим потоком воздуха, что скорость существенно большую, чем скорость атмосферного ветра. В результате вторичные ветроагрегата могут иметь увеличенную частоту вращения, позволяет не использовать мультипликатор. На рис. 2.7 изображены двухколесные вторичные ветродвигатели.

Несмотря на отсутствие электромеханического оборудования в гондоле, значительное конструктивное усложнение ветроколеса тормозит использование этой схемы передачи.

Схема аэродинамической передачи: 1 - электрогенератор;  2 - вторичные ветродвигатели;  3 - основной ветродвигатель;  4 - гондола;  5 - башня

Рисунок 2.12 - Схема аэродинамической передачи: 1 - электрогенератор; 2 - вторичные ветродвигатели; 3 - основной ветродвигатель; 4 - гондола; 5 - башня

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >