< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Способи передачі вітрової потужності споживачу

Система передачі вітрової потужності являє собою певний комплекс різних пристроїв для передачі потужності від вала вітроколеса до валу відповідної машини вітроагрегату (споживача) з підвищенням або без підвищення частоти обертання вала цієї машини. У сучасній вітроенергетиці найчастіше використовують механічний спосіб передачі потужності. Відомі також гідравлічний, пневматичний та аеродинамічний способи передачі вітрової потужності споживачу.

Механічна передача

Механічна передача потужності від вітродвигуна споживачу (рис. 2.9) є найбільш поширеною, оскільки досить проста у конструктивному відношенні і володіє серед інших способів передачі потужності найбільшим ККД, рівним 0,85 ... 0,95.

Схеми механічної передачі: а – електрогенератор в гондолі; б – електрогенератор на землі. 1 – вітродвигун; 2 – гондола; 3 – мультиплікатор; 4 – електрогенератор; 5 – башта; 6 – вертикальний вал

Рисунок 2.9 – Схеми механічної передачі: а – електрогенератор в гондолі; б – електрогенератор на землі. 1 – вітродвигун; 2 – гондола; 3 – мультиплікатор; 4 – електрогенератор; 5 – башта; 6 – вертикальний вал

Недоліком такої передачі є наявність редуктора, що підвищує передачу (мультиплікатора). У разі, якщо навантаженням є електрогенератор, величина передаточного числа може знаходитися в діапазоні 40 ... 70. Інший недолік полягає в тому, що коливання швидкості вітрового потоку, незважаючи на згладжуючу інерційність вітроколеса. перелаються на вал споживача.

Якщо електрогенератор знаходиться в гондолі (рис. 2.9, аг), то мультиплікатор розташовується там же, між ним і вітродвигуном. Якщо електрогенератор або який-небудь інший споживач знаходяться на землі (рис. 2.9, б), використовуються два редуктора: один з конічними шестернями в гондолі, інший – на землі. Між ними знаходиться вертикальний вал.

Гідравлічна передача

Схема гідравлічної передачі допускає компоновку вітродвигуна і електрогенератора як в гондолі (рис. 2.10, а), так і нарізно, з розташуванням електрогенератора на землі (рис. 2.10, б). Гідропередача може мати різні конструктивні модифікації, найчастіше це з'єднання механічної передачі з невеликим передавальним відношенням і гідропередачі.

Схеми гідравлічної передачі: а –

Рисунок 2.10 – Схеми гідравлічної передачі: а – "©розділена гідропередача, електрогенератор в гондолі; б – розділена гідропередача, електрогенератор на землі; 1 – вітродвигун; 2- механічна передача; 3- гідронасос; 4 – гідромагістраль; 5 – гондола; 6 – електрогенератор; 7 – гідромотор; в – башта

Відомі два типи гідропередачі: гідродинамічна та гідростатична (об'ємна). Гідродинамічна передача не знайшла застосування у вітроенергетиці, так як її елементи (відцентровий насос і радіально-осьова гідротурбіна) повинні працювати при значних частотах обертання. Крім того, при зміні частоти обертання ККД такої гідропередачі значно знижується. Більш прийнятна схема з об'ємною гідравлічною передачею, що складається з гідронасоса і гідромотора (гвинтового або поршневого типу). За рахунок зміни робочого об'єму гідромотора гідропередача допускає зміну частоти обертання. Гідропередача дозволяє забезпечити гальмування вітроколеса за рахунок дроселювання робочої рідини з відповідним виділенням теплоти, а також обмежити потужність, що розвивається на вихідному валу при зростанні швидкості вітру вище розрахункової.

ККД нерозділеної гідропередачі знаходиться в діапазоні значень 0,85...0,95; для розділеної ККД менше і дорівнює 0,75...0,85.

Пневматична передача

Пневматичний спосіб передачі вітрової потужності до споживача заснований на принципі роботи розділеної гідропередачі, при цьому кінетична енергія вітрового потоку перетвориться вітродвигуном у потенційну енергію перепаду тиску повітря в пневмомагістралі.

Можливі різні конструктивні схеми пневмопередачі, дві з них наведені на рис. 2.11, а і 6. Атмосфера є в пневмопередачі "поворотною" магістраллю. Перевага таких схем полягає в тому, що електромеханічне обладнання розташовується на землі. Це надає можливість для створення нових, нетрадиційних, комбінованих енергоустановок. Крім того, пневмомагістраль гасить пульсації повітряного потоку.

У схемі пневмопередачі по рис. 2.11, а компресор, що знаходиться в гондолі, нагнітає пневмомагістраллю стиснене повітря в наземну повітряну турбіну, яка обертає електрогенератор. Однією з переваг цієї схеми є можливість подачі стисненого повітря в контур теплової машини, наприклад газотурбінного двигуна, в результаті чого можна в термодинамічному циклі газотурбінної установки виключити витрати потужності на стиснення повітря.

Схеми пневматичної передачі: a-з компресором у гондолі; б – з вітродвигуном, що мас порожнисті лопаті; 1 – вітродвигун; 2 – мультиплікатор; 3 – компресор; 4 – гондола; 5 – пиевмомагістраль; 6 – башта; 7 – повітряна турбіна; 8 – електрогенератор; 9 – додатковий забір повітря

Рисунок 2.11 – Схеми пневматичної передачі: a-з компресором у гондолі; б – з вітродвигуном, що мас порожнисті лопаті; 1 – вітродвигун; 2 – мультиплікатор; 3 – компресор; 4 – гондола; 5 – пиевмомагістраль; 6 – башта; 7 – повітряна турбіна; 8 – електрогенератор; 9 – додатковий забір повітря

У схемі пневмопередачі на рис. 2.11, б (схема Ж.Е. Андро) вітродвигун мас порожнисті лопаті, лопатева система вітродвигуна виконує функцію компресора, прокачуючи через себе атмосферне повітря.

У пневмомагістралі створюється розрідження, що дає можливість працювати наземній повітряній турбіні. Перевагами такої схеми є; відсутність мультиплікатора; можливість більш легкого запуску колеса, що вільно обертається; регулювання вітродвигуна поворотом соплового апарату повітряної турбіни або додатковим введенням повітря у пневмомагістраль за турбіною.

Негативним фактором, що перешкоджає широкому впровадженню пневмопередачі, є знижене значення її ККД – близько 0,50. Використання пневмопередачі в різних комбінованих ВЕУ дозволяє послабити вплив цього чинника.

Аеродинамічна передача

Аеродинамічною передачею у вітчизняній літературі називають схему, запропоновану російським дослідником А.Г. Уфімцевим. У такому вітроагрегаті (рис. 2.12) на кінцях лопатей основного вітроколеса перебувають вторинні вітроагрегати (вітродвигун і електрогенератор). Вітродвигуни вторинних вітроагрегатів обтікаються набігаючим потоком повітря, що має швидкість суттєво більшу, ніж швидкість атмосферного вітру. В результаті вторинні вітроагрегати можуть мати збільшену частоту обертання, що дозволяє не використовувати мультиплікатор. На рис. 2.7 зображені двоколісні вторинні вітродвигуни.

Незважаючи на відсутність електромеханічного обладнання в гондолі, значне конструктивне ускладнення вітроколеса гальмує використовування цієї схеми передачі.

Схема аеродинамічної передачі: 1 – електрогенератор; 2 - вторинні вітродвигуни; 3 – основний вітродвигун; 4 - гондола; 5 – башта

Рисунок 2.12 – Схема аеродинамічної передачі: 1 – електрогенератор; 2 - вторинні вітродвигуни; 3 – основний вітродвигун; 4 - гондола; 5 – башта

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >