RU2312249C2 - Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312249C2 RU2312249C2 RU2005117246/06A RU2005117246A RU2312249C2 RU 2312249 C2 RU2312249 C2 RU 2312249C2 RU 2005117246/06 A RU2005117246/06 A RU 2005117246/06A RU 2005117246 A RU2005117246 A RU 2005117246A RU 2312249 C2 RU2312249 C2 RU 2312249C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- wind
- windwheel
- gear
- power
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроэнергетических установках для предотвращения разрушения ветроэнергетических установок при штормовых ветрах. Способ управления установкой заключается в аэродинамическом ограничении мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановке ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до ее номинального значения, понижение мощности на ветроколесе осуществляют регулированием разницы вращающих моментов, возникающих на валу ветроколеса и на выходном валу, созданием постоянного момента на выходном валу и регулированием момента на валу ветроколеса саморегулирующими устройствами, например упругими элементами. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо и ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с прорезями, в которых установлены втулки со стержнями, с наружной стороны которых закреплены поворотные лопасти, на внутренних - шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, закрепленной на втулке, свободно установленной на валу ветроколеса и имеющей с противоположного конца шестерню с пазами, в которые входит вилка, жестко связанная с валом ветроколеса, и упругие элементы, расположенные между вилкой и стенкой паза. Шестерня с пазами находится в зацеплении с шестерней, установленной на выходном валу, с противоположной стороны которого закреплено устройство отбора мощности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроэнергетических установках для предотвращения разрушения ветроэнергетических установок при штормовых ветрах.
Известны способ управления ветроэнергетической установкой и ветроэнергетическая установка. Способ управления заключается в аэродинамическом ограничении мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановки ветроколеса в течение предварительного временного интервала, за который понижают мощность на ветроколесе не менее чем на 40-60% от ее номинального значения, после чего одновременно с выводом генератора из сети на аэродинамическое ограничение мощности ветроколеса дополнительно накладывают механическое торможение всей системы вращающихся элементов установки, при этом величину момента торможения задают постоянной и соответствующей величине номинального момента в трансмиссии установки, после чего, сохраняя момент торможения, скачкообразно уменьшают момент инерции вращающихся и подвергаемых торможению элементов установки путем разъединения системы вращающихся элементов установки на несколько частей, по меньшей мере на две. Ветроэнергетическая установка содержит многоступенчатый мультипликатор. Тормозной момент прикладывают к промежуточному валу многоступенчатого мультипликатора или выходному валу мультипликатора, например прикладывают его к валу генератора. Дополнительный тормозной момент может быть создан за счет перевода генератора в режим электромагнитного тормоза, который включают при отсутствии регулирования угла положения лопастей. На уровнях мощности ветроэнергетического колеса менее 40% от номинальной торможение вращающихся элементов установки и остановку ветроэнергетического колеса осуществляют непосредственно без аэродинамического ограничения мощности /Патент РФ №2075638, кл. F03D 7/04, 20.03.1997/.
Недостатком данного способа и конструкции является запаздывание ограничения мощности, вследствие чего может произойти разрушение ветроэнергетической установки при резких порывах ветра.
Наиболее близким по технической сущности и назначению является ветроэнергетическая установка, реализующая способ управления ветроэнергетической установкой. Установка включает в себя ступицу ветроколеса с поворотными лопастями, насаженными на полый приводной вал с подпружиненной штангой, установленной в полости вала и кинематически связанной с лопастями, устанавливающимися с обеспечением их разворота при изменении ветровой нагрузки, согласно изобретению шарниры разворота лопастей смещены к передним кромкам и представляют собой закрепленные в спицах ступицы втулки, в которых свободно установлены оси лопастей, оснащенные пружинами для выборки зазоров и посадочными площадками крепления кривошипов, связанных с рабочей пружиной через коронку и штангу, выполненную в виде ходового винта. Способ управления заключается в аэродинамическом ограничении мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра, и остановке ветроколеса понижением мощности на ветроколесе до ее номинального значения путем уменьшения площади лобового сопротивления /Патент РФ №2148186, кл. F03D 7/00, 27.04.2000/.
Недостаток состоит в отсутствии саморегулирующих элементов и поддержании постоянной мощности на выходном валу.
Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности ветроэнергетической установки, устойчивости от разрушения элементов ветроэнергетической установки при штормовом ветре и исключение аварийных режимов работы ветроколеса.
Для реализации поставленной задачи предложены способ управления ветроэнергетической установкой и ветроэнергетическая установка.
Способ управления ветроэнергетической установкой, включающий аэродинамическое ограничение мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановку ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до ее номинального значения, отличающийся тем, что понижение мощности на ветроколесе осуществляют регулированием разницы вращающих моментов, возникающих на валу ветроколеса и на выходном валу, путем создания постоянного момента на выходном валу и регулирования момента на валу ветроколеса саморегулирующими устройствами, например упругими элементами.
Ветроэнергетическая установка, содержащая ветроколесо, ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с прорезями, в которых установлены втулки со стержнями, с наружной стороны которых закреплены поворотные лопасти, отличающаяся тем, что на внутренних концах стержней установлены шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, закрепленной на втулке, свободно установленной на валу ветроколеса и имеющей с противоположного конца шестерню с пазами, в которые входит вилка, жестко связанная с валом ветроколеса, и упругие элементы, расположенные между вилкой и стенкой паза, причем шестерня с пазами находится в зацеплении с шестерней, установленной на выходном валу, с противоположной стороны которого закреплено устройство отбора мощности.
На чертеже представлен эскиз ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо с поворотными лопастями 1 и валом 2, на котором закреплена ступица 3, жестко связанная с валом 2 и выполненная в виде цилиндрического стакана с прорезями, в которых установлены втулки 4 со стержнями 5, с наружной стороны которых закреплены поворотные лопасти 1, а на внутренних концах стержней установлены шестерни 6, находящиеся в зацеплении с шестерней 7.
На валу 2 свободно установлена втулка 8, неподвижно связанная с шестерней 7. На противоположном конце втулки закреплена шестерня с пазами 9, в пазы входит вилка 10, жестко связанная с валом 2, и упругие элементы 11. Шестерня с пазами 9 входит в зацепление с шестерней 12, установленной на выходном валу 13, с противоположной стороны которого закреплено устройство отбора мощности 14.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Первоначально лопасти 1 установлены в положение, которое обеспечивает максимальный момент на ступице 3 ветроколеса, при скорости ветрового потока, обеспечивающей его страгивание. После страгивания начинается раскрутка ветроколеса. Момент, развиваемый при этом, передается через ступицу 3, вал 2, вилку 10, упругие элементы 11, шестерню с пазами 9 и шестерню 12 на вал отбора мощности 13 и далее на устройство отбора мощности 14. В качестве устройств отбора мощности могут применяться электрогенераторы, гидро- и пневмонасосы с устройством регулирования момента нагрузки, которое поддерживает момент на валу обора мощности 13 не более предельного, который определяется заранее. При увеличении скорости ветрового потока происходит увеличение оборотов и момента ступицы 3 ветроколеса и, соответственно, вала отбора мощности 13, при этом, пока момент на ступице 3 не превышает момент на валу отбора мощности 13, предельная величина которого задается устройством отбора мощности 14, регулировки положения лопастей 1 относительно ветрового потока не происходит. При дальнейшем увеличении скорости ветра момент на ступице 3 увеличивается и превышает предельную величину на валу отбора мощности 13. При этом ступица ветроколеса 3 начинает обгонять вал отбора мощности 13 и через вилку 10 сжимает упругие элементы 11. При этом через зубчатые передачи происходит поворот втулки 8 относительно вала 2 и через зубчатую передачу, осуществляемую шестернями 7 и 6, происходит разворот лопасти 1 на угол, при котором уравниваются моменты на ступице 3 ветроколеса и на валу отбора мощности 13. Таким образом, происходит ограничение аэродинамической мощности ветроколеса.
Для остановки вращения ступицы 3 к валу отбора мощности 13 прикладывают при помощи устройства отбора мощности 14 момент, заведомо больший, чем момент на ступице 3.
При уменьшении скорости ветрового потока момент на ступице 3 ветроколеса падает и становится меньше момента на валу отбора мощности 13, при этом упругий элемент 11 через вилку 10 поворачивает шестерню с пазами 9 относительно вала 2 и через шестерни 7 и 6 поворачивает лопасти 1 в направлении, при котором увеличивается аэродинамическая мощность ветроколеса.
Таким образом, достигается поставленная задача - повышение надежности работы установки, исключение аварийных режимов работы и увеличение ее производительности.
По полученным экспериментальным данным предложенная конструкция по сравнению с известными аналогами позволяет повысить количество вырабатываемой электроэнергии на 8%.
Claims (2)
1. Способ управления ветроэнергетической установкой, включающий аэродинамическое ограничение мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановку ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до ее номинального значения, отличающийся тем, что понижение мощности на ветроколесе осуществляют регулированием разницы вращающих моментов, возникающих на валу ветроколеса и на выходном валу путем создания постоянного момента на выходном валу и регулирования момента на валу ветроколеса саморегулирующими устройствами, например, упругими элементами.
2. Ветроэнергетическая установка, содержащая ветроколесо, ступицу, выполненную в виде цилиндрического стакана с прорезями, в которых установлены втулки со стержнями, с наружной стороны которых закреплены поворотные лопасти, отличающаяся тем, что на внутренних концах стержней установлены шестерни, находящиеся в зацеплении с шестерней, закрепленной на втулке, свободно установленной на валу ветроколеса и имеющей с противоположного конца шестерню с пазами, в которые входит вилка, жестко связанная с валом ветроколеса, и упругие элементы, расположенные между вилкой и стенкой паза, причем шестерня с пазами находится в зацеплении с шестерней, установленной на выходном валу, с противоположной стороны которого закреплено устройство отбора мощности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005117246/06A RU2312249C2 (ru) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005117246/06A RU2312249C2 (ru) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2312249C2 true RU2312249C2 (ru) | 2007-12-10 |
Family
ID=38904018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005117246/06A RU2312249C2 (ru) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2312249C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530194C2 (ru) * | 2012-08-13 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГБОУ ВПО АЧГАА) | Способ управления ветроэлектрической установкой и устройство для его осуществления |
-
2005
- 2005-06-07 RU RU2005117246/06A patent/RU2312249C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530194C2 (ru) * | 2012-08-13 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГБОУ ВПО АЧГАА) | Способ управления ветроэлектрической установкой и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6870281B2 (en) | Wind power plant stabilization | |
CA2465271C (en) | Rotor with extendable blades and control criteria therefor | |
CA2741933C (en) | Gear set, wind turbine incorporating such a gear set and method of servicing a wind turbine | |
US20120141267A1 (en) | Wind turbine blade automatic pitch control using centrifugal force | |
CN101520023B (zh) | 一种风力发电机的变桨距风轮 | |
WO2001071183A1 (en) | Rotor pitch control method and apparatus for parking wind turbine | |
WO2011106147A2 (en) | Self regulating wind turbine | |
EP3645870B1 (de) | Vertikalwindkraftanlage mit rotorblatttragendem pitchmotor sowie bausatz für selbige und verfahren für ihren betrieb | |
CN106968888A (zh) | 一种小型风力机变桨装置 | |
WO2019002923A1 (de) | Vertikalwindkraftanlage mit koaxialem pitchmotor sowie bausatz für selbige und verfahren für ihren betrieb | |
WO2015032803A1 (en) | Wind turbine | |
WO2019002922A1 (de) | Vertikalwindkraftanlage mit geregeltem schnelllaufverhalten sowie bausatz für selbige und verfahren für ihren betrieb | |
WO2003098034A1 (en) | Wind turbine rotor construction | |
RU2312249C2 (ru) | Способ управления ветроэнергетической установкой и устройство для его осуществления | |
GB2459453A (en) | Aerodynamic overspeed limitation for wind turbine rotor(s) | |
CN201751569U (zh) | 一种小型风机的离心式变桨装置 | |
CN203742901U (zh) | 风轮在集风罩内位置可调的小型风力发电机 | |
CN107605660B (zh) | 转子叶片变桨布置结构 | |
WO2016097225A1 (en) | Fretting corrosion and methods of operating a wind turbine | |
KR101691270B1 (ko) | 풍력 발전소의 회전 날개의 고정을 위한 조립체 | |
CN104265561A (zh) | 一种用于垂直轴风力机的双扑翼叶片 | |
CN217976448U (zh) | 一种高效自动变角调速多叶风轮装置 | |
RU2148186C1 (ru) | Ветродвигатель с защитой от перегрузок | |
CN204024910U (zh) | 一种风电装置用扭矩限幅变桨装置 | |
GB2159584A (en) | Pitch control apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100608 |