АННОТАЦИЯ 3
1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ УСТАНОВКАМ, ВЛИЯНИЕ ВЭУ НА ЭКОЛОГИЮ
1.1 Понятие ВЭУ, типы, принцип устройства 5
1.2 Проблемы, возникающие при эксплуатации ветроэнергетических
установок 6
1.3 Влияние ВЭУ на окружающую среду 8
Выводы по разделу 1 8
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИЙ И ИХ РЕЗОНАНСОВ, АНАЛИЗ
НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ ВЭУ 111
2.1 Нормативно-правовые акты по ветроэнергетике в РФ и за рубежом. 122
2.2 Математическая модель ВЭУ 211
Выводы по разделу 2 39
3 ВИБРОБАЛАНСИРОВКА РОТОРА
3.1 Методика вибробалансировки ротора 400
3.2 Исследования вибраций 46
3.3 Измерение вибраций ВЭУ 533
3.4 Алгоритм одноплоскостной балансировки ротора вертикально
-осевой ветроэнергетической установки в программной среде Matlab 57
Выводы по разделу 3 64
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И СОЦИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА
ВНЕДРЕНИЯ ВЭУ В АГРАРНУЮ ОТРАСЛЬ 65
4.1 Тенденции рынка энергетики в России 66
4.2 Потенциальный рынок малых ВЭУ 700
4.3 Технико-экономическая оценка использования ВЭУ 711
4.4 Семейство малых ВО ВЭУ 722
Выводы по разделу 4 73
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
Ветроэнергетическая установка (или сокращенно ВЭУ) - установка для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию.
Ветроэнергетические установки можно поделить на три категории: бытовые(малые), коммерческие или промышленные.
Промышленные используются государственными или энергетическими компаниями. Обычно они включаются в сеть, в результате чего получают статус электростанции.
Имеется также классификация по количеству лопастей, по материалам, из которых они выполнены, шагу винта и оси вращения.
По типу ветротурбины ветроэнергетических установок делятся на 2 категории: -с вертикальной осью вращения, к которым относятся «карусельные» (в том числе «ротор Савониуса»), «лопастные» ортогональные (ротор Дарье);
-с горизонтальной осью вращения. Они бывают тихоходными и быстроходными.
Также существуют барабанные и роторные ветротурбины.
Преимущества и недостатки разных типов ВЭУ
Теоретически доказано, что коэффициент использования энергии ветра идеального ветроколеса (КИЭВ) горизонтальных, пропеллерных и вертикально - осевых установок равен, 0.593. Это объясняется тем, что роторы ВЭУ обоих типов используют один и тот же эффект подъемной силы, возникающий при обтекании ветровым потоком профилированной лопасти, К настоящему времени достигнутый на горизонтальных пропеллерных ВЭУ коэффициент использования энергии ветра составляет 0.4. На данный момент этот коэффициент у ветроустановок ГРЦ-Вертикаль составляет 0.38. Проведенные экспериментальные исследования российских вертикально-осевых установок показали, что достижение значения 0.4-0.45 - вполне реальная задача. Таким образом, можно отметить, что коэффициенты использования энергии ветра горизонтально-осевых пропеллерных и вертикально-осевых ВЭУ близки.
Основные части ВЭУ:
1 ветротурбина, установленная на мачте с растяжками и раскручиваемая ротором либо лопастями;
2 электрогенератор;
Промышленная ветровая установка состоит из:
1 Фундамента;
2 силового шкафа, включающего силовые контакторы и цепи управления;
3 башни;
4 лестницы;
5 поворотного механизма;
6 гондолы;
7 электрического генератора;
8 системы слежения за направлением и скоростью ветра (анемометра);
9 тормозной системы;
10 трансмиссии;
11 лопастей;
12 системы изменения угла атаки лопасти;
13 обтекателя;
14 системы пожаротушения;
15 телекоммуникационной системы для передачи данных;
16 система молниезащиты;
17 привода питча;
Структурная схема промышленной ветроэнергетической установки приведена на рисунке 1.1.
Маломощная модель ветряного генератора состоит из:
1 Небольшой электродвигатель постоянного тока (3-12 В) (используемый как
генератор);
2 Кремниевый выпрямительный диод;
3 Электролитический конденсатор (1000 мкФ 6 В).
1 Проведён анализ причин возникновения вибраций и шумов, возникающих в ходе эксплуатации ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки. Частой причиной возникновения вибраций обычно является смещение центра масс ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки, или повреждения конструкций.
2 Проверен метод балансировки путём уравновешивающих масс с помощью балансировочного прибора К-4102М. Метод помогает в значительной мере снизить уровни вибраций до допустимого диапазона, и рекомендуем при проведении монтажных работ и балансировки в период эксплуатации ертикально- осевой ветроэнергетической установки.
3 Разработан алгоритм для одноплоскостной балансировки в программной среде Matlab.
4 Проведён анализ потенциального рынка ВЭУ на территории России. Использование ВЭУ экономически целесообразно для автономных потребителей, поскольку электроэнергия, получаемая с ВЭУ, стоит значительно дешевле, чем при использовании дизельного генератора. Также целесообразно использовать маломощные ВЭУ в городской среде для сглаживания пиковых нагрузок.
