Файл: Разработка ветровой электростанции для промышленного.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 543
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Анализ конструкций ветрогенераторов
Выбор объекта для альтернативного электроснабжения
Дополнительно оборудование ветроэнергетической установки
Общие правила безопасности при монтаже ветроэнергетической установки
Определение технических характеристик ВЭУ
Аэродинамические параметры ВЭУ
Анализ результатов расчета характеристик ВЭУ
Применение редукторов в ветроустановках
Оценка технико-экономических показателей ВЭУ
местах, где возможен контакт человека с движущимися лопастями ротора» [40]
Нельзя устанавливать турбину таким образом, что бы кто-нибудь мог оказаться на пути движения лопастей.
Запрещается останавливать ветроколесо при работе ветротурбины, это очень опасно.
Необходимо производить все работы по обслуживанию ветрогенератора только при полной остановке ветроколеса и в безветренную погоду.
Соблюдать в процессе установки и эксплуатации, следующие требования техники безопасности:
Производить работы в безветренный день.
Установку следует выполнять на уровне земли.
На протяжении всего процесса установки аккумуляторы должны быть отсоединены.
Регулярно (1 раз в год) проверяйте опорные конструкции, лопасти и электрические системы.
Лопасти ротора очень прочны, однако, если они войдут в контакт с твердым предметом, они могут сломаться.
Чтобы обеспечить безопасную работу, руководствуйтесь при выборе места для турбины здравым смыслом.
Для новых турбин требуется кратковременный период обкатки, лишь после этого они достигнут пиковой эффективности.
Определим площадь земли непосредственно занимаемой ветрогенератором. Это – сумма площадей сечения нижнего основания мачты и территории, занимаемой растяжками .
Из технических характеристик ветрогенератора (табл. 3.1) возьмем нужные значения для расчета:
диаметр трубы мачты, ;
высота мачты, ;
угол растяжки, .
Таблица 3.1 – Технические характеристики ветрогенератора WH6.4-5000W
Продолжение таблицы 3.1
Площадь сечения мачты :
где – диаметр трубы мачты.
, (3.5)
Определим площадь, занимаемой растяжками
где – высота мачты, – угол растяжки.
(3.6)
Площадь под установку растяжек равна площади вписанного в окружность квадрата со сторонами (рис.3.5):
. (3.7)
Рисунок 3.5 – Схема расположения фундаментов под мачту и растяжки
По результатам расчета получаем что, площадь земли занимаемой ВЭУ складывается из площади сечения мачты (3.5) и территории под растяжки (3.7). Сумма этих значений равна 74,7 . Эта площадь, требуемая для установки одной ВЭУ.
Для расположения ветровой электростанции на территории промышленного предприятия, состоящей из 2 «ветряков», понадобится место в два раза больше, т.е.
149,4 .
Выбор места для установки ветроэлектростанции должен производится в благоприятных условиях с высоким ветровым потенциалом, чтобы обеспечивать экономическую целесообразность установки.
Наиболее благоприятными условиями считаются возвышенности и равнинные участки.
Мы предполагаем, установить альтернативное электроснабжение на крыше предприятия, тем самым создадим условия для выработки электроэнергии для столярного цеха. Это место ограждено и недоступно для посторонних лиц, удалена от жилых зданий, тем самым обеспечивает снижение уровня шума ветроустановки до 45 дБ. На крыше нет линий электропередач, магистральных газопроводов, кабельных и водопроводных трасс. Что создает идеальное условие для монтажа и выработки электроэнергии ветролектростанции.
Характеристики ветрогенератора зависят от его аэродинамических особенностей.
Электрическая мощность ВЭУ связана с аэродинамической мощностью через коэффициент использования энергии ветра
(3.8)
Реальный горизонтально-осевых установок изменяется в пределах
. Максимальное возможное значение коэффициента использования
энергии ветра, определяемое расчетным путем по Жуковскому-Бетцу равно . На практике это значение получить нельзя из-за возникающих
потерь.
Аэродинамическая мощность является энергией набегающего потока ветра, передаваемой ветроколесу за 1 секунду:
(3.9)
где – аэродинамическая мощность, Вт; – плотность воздуха, проходящего через ротор (принимается в сухом воздухе при температуре и давлении ), – скорость ветрового потока до встречи с ротором, ; – масса воздуха, проходящего через ротор за 1 секунду, кг; – объем воздуха, проходящий через ротор за 1 секунду, ; – ометаемая ветром площадь ветроколеса.
Площадь, ометаемая ветром, для горизонтально-осевых установок
равна
где – диаметр ветроколеса.
(3.10)
Для расчетов нам потребуются технические характеристики ветрогенератора WH6.4-5000W, приведенные в табл. 3.1:
Номинальная мощность ВЭУ – ; Номинальная скорость ветра – .
Из формулы (3.8) находим идеальную аэродинамическую мощность при идеальном коэффициенте использования ветра по Жуковскому:
. (3.11)
Из формулы (3.9) находим ометаемую площадь ротора :
(3.12)
В действительности ометаемая площадь должна быть на 33–35% больше по сравнению с идеальной, так как реальный коэффициент использования ветра не превышает 65–67% от идеального.
Нельзя устанавливать турбину таким образом, что бы кто-нибудь мог оказаться на пути движения лопастей.
Запрещается останавливать ветроколесо при работе ветротурбины, это очень опасно.
Необходимо производить все работы по обслуживанию ветрогенератора только при полной остановке ветроколеса и в безветренную погоду.
-
Безопасность при эксплуатации
Соблюдать в процессе установки и эксплуатации, следующие требования техники безопасности:
Производить работы в безветренный день.
Установку следует выполнять на уровне земли.
На протяжении всего процесса установки аккумуляторы должны быть отсоединены.
Регулярно (1 раз в год) проверяйте опорные конструкции, лопасти и электрические системы.
Лопасти ротора очень прочны, однако, если они войдут в контакт с твердым предметом, они могут сломаться.
Чтобы обеспечить безопасную работу, руководствуйтесь при выборе места для турбины здравым смыслом.
Для новых турбин требуется кратковременный период обкатки, лишь после этого они достигнут пиковой эффективности.
- 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 ... 19
Определение технических характеристик ВЭУ
-
Площадь под размещение ВЭУ
Определим площадь земли непосредственно занимаемой ветрогенератором. Это – сумма площадей сечения нижнего основания мачты и территории, занимаемой растяжками .
Из технических характеристик ветрогенератора (табл. 3.1) возьмем нужные значения для расчета:
диаметр трубы мачты, ;
высота мачты, ;
угол растяжки, .
Таблица 3.1 – Технические характеристики ветрогенератора WH6.4-5000W
| Номинальная мощность | 5000 Вт |
| Максимальная выходная мощность | 7500 Вт |
| Зарядное напряжение | Постоянный ток 180 В |
| Выходное напряжение | Переменный ток 180В |
| Лопасти/ колчество | 3 |
| Материал лопасти | Армированный стекловолокном пластик |
| Лопасти несущего винта диаметра | 6,4 м |
| Начальная скорость ветра | |
| Номинальная скорость ветра | |
| Номинальная скорость вращения | |
| Регулировка скорости (защита) | Механическая + ручная |
| Коэффициент исп. энергии ветра | 40% |
| Выход генератора | Трехфазный переменный ток |
| Частота выхода напряжения | 0-360Гц |
| Расчетный ток | 20.0 А |
| Максимальный ток (кратковременно) | 32 А |
| Уровень шума (при скорости ветра 5 м/с) | 34 дБ |
| Эффективность преобразования генератора | 80% |
Продолжение таблицы 3.1
| Тип и вес генератора | Трехфазный генератор на постоянных магнитах, вес147 кг |
| Свободно стоящая матча - диаметр | Ø495∙ Ø185/2шт. |
| Высота мачты | 12 м |
| Рекомендуемые батареи | 400/ 600 А∙ч |
| Гарантия | От 12 месяцев до 5 лет |
Площадь сечения мачты :
где – диаметр трубы мачты.
, (3.5)
Определим площадь, занимаемой растяжками
где – высота мачты, – угол растяжки.
(3.6)
Площадь под установку растяжек равна площади вписанного в окружность квадрата со сторонами (рис.3.5):
. (3.7)
Рисунок 3.5 – Схема расположения фундаментов под мачту и растяжки
По результатам расчета получаем что, площадь земли занимаемой ВЭУ складывается из площади сечения мачты (3.5) и территории под растяжки (3.7). Сумма этих значений равна 74,7 . Эта площадь, требуемая для установки одной ВЭУ.
Для расположения ветровой электростанции на территории промышленного предприятия, состоящей из 2 «ветряков», понадобится место в два раза больше, т.е.
149,4 .
Выбор места для установки ветроэлектростанции должен производится в благоприятных условиях с высоким ветровым потенциалом, чтобы обеспечивать экономическую целесообразность установки.
Наиболее благоприятными условиями считаются возвышенности и равнинные участки.
Мы предполагаем, установить альтернативное электроснабжение на крыше предприятия, тем самым создадим условия для выработки электроэнергии для столярного цеха. Это место ограждено и недоступно для посторонних лиц, удалена от жилых зданий, тем самым обеспечивает снижение уровня шума ветроустановки до 45 дБ. На крыше нет линий электропередач, магистральных газопроводов, кабельных и водопроводных трасс. Что создает идеальное условие для монтажа и выработки электроэнергии ветролектростанции.
- 1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 ... 19
Аэродинамические параметры ВЭУ
-
Аэродинамичекая мощность
Характеристики ветрогенератора зависят от его аэродинамических особенностей.
Электрическая мощность ВЭУ связана с аэродинамической мощностью через коэффициент использования энергии ветра
(3.8)
Реальный горизонтально-осевых установок изменяется в пределах
. Максимальное возможное значение коэффициента использования
энергии ветра, определяемое расчетным путем по Жуковскому-Бетцу равно . На практике это значение получить нельзя из-за возникающих
потерь.
Аэродинамическая мощность является энергией набегающего потока ветра, передаваемой ветроколесу за 1 секунду:
(3.9)
где – аэродинамическая мощность, Вт; – плотность воздуха, проходящего через ротор (принимается в сухом воздухе при температуре и давлении ), – скорость ветрового потока до встречи с ротором, ; – масса воздуха, проходящего через ротор за 1 секунду, кг; – объем воздуха, проходящий через ротор за 1 секунду, ; – ометаемая ветром площадь ветроколеса.
Площадь, ометаемая ветром, для горизонтально-осевых установок
равна
где – диаметр ветроколеса.
(3.10)
Для расчетов нам потребуются технические характеристики ветрогенератора WH6.4-5000W, приведенные в табл. 3.1:
Номинальная мощность ВЭУ – ; Номинальная скорость ветра – .
Из формулы (3.8) находим идеальную аэродинамическую мощность при идеальном коэффициенте использования ветра по Жуковскому:
. (3.11)
Из формулы (3.9) находим ометаемую площадь ротора :
(3.12)
В действительности ометаемая площадь должна быть на 33–35% больше по сравнению с идеальной, так как реальный коэффициент использования ветра не превышает 65–67% от идеального.