RU2518786C2 - Wind-power station of high power efficiency - Google Patents
Wind-power station of high power efficiency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518786C2 RU2518786C2 RU2012131838/06A RU2012131838A RU2518786C2 RU 2518786 C2 RU2518786 C2 RU 2518786C2 RU 2012131838/06 A RU2012131838/06 A RU 2012131838/06A RU 2012131838 A RU2012131838 A RU 2012131838A RU 2518786 C2 RU2518786 C2 RU 2518786C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind
- platform
- module
- vertical axis
- screen
- Prior art date
Links
Images
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
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в ветроэлектрических станциях высокой мощности.The invention relates to wind energy and can be used in wind power plants of high power.
Широкое применение в конструкциях ветроэлектростанций (ВЭС) нашли лопастные ветроколеса с горизонтальной осью вращения. Ветроколесо снабжено лопастями, имеющими аэродинамический профиль, обеспечивающий высокий коэффициент использования энергии ветра. Стоимость производимой энергии в таких установках становится достаточно низкой, если от мелких ветродвигателей перейти к крупным - с диаметром колеса в десятки метров. Однако при этом возникает проблема - надежность работы ветроколеса большого диаметра становится недостаточно высокой. Для лопастей с диаметром ветроколеса более 65 м необходимы дорогостоящие материалы и технологии, а само колесо имеет сложную конструкцию. Отмечается, что основным фактором, ограничивающим единичную мощность ВЭС, является технология изготовления лопастей длиной до 50 м (Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты. Изд-во "Машиностроение", М., 1992 г.). Кроме того, ухудшается экологическая обстановка в зоне расположения ВЭС, в результате возникновения интенсивного шума от вибрации лопастей ВЭС.Widespread use in the construction of wind farms (wind farms) found paddle wind turbines with a horizontal axis of rotation. The wind wheel is equipped with blades having an aerodynamic profile, providing a high coefficient of utilization of wind energy. The cost of energy produced in such installations becomes quite low if we switch from small wind turbines to large ones - with a wheel diameter of tens of meters. However, this raises a problem - the reliability of a large-diameter wind wheel becomes insufficiently high. For blades with a wind wheel diameter of more than 65 m, expensive materials and technologies are needed, and the wheel itself has a complex structure. It is noted that the main factor limiting the unit capacity of a wind farm is the technology of manufacturing blades up to 50 m long (Schefter Y.I. Wind power units. Publishing House "Mechanical Engineering", Moscow, 1992). In addition, the environmental situation in the zone of the wind farm is deteriorating as a result of intense noise from the vibration of the wind turbine blades.
Известные ветроэлектростанции с ротором (ветроколесом) карусельного типа обеспечивают более широкие возможности увеличения единичной мощности ВЭС при экологически допустимом (низком) уровне создаваемого шума. Такими возможностями обладает, например, ВЭС патент RU 2009149279, F03D 3/00 от 28.12.2009. Однако в целом конструкция таких ВЭС подлежит усовершенствованию, так как наращивание единичной мощности в них ограничивается возможностями несущей способности подшипника нижней опоры вертикальной оси.Known wind farms with a rotor (wind wheel) of a carousel type provide greater opportunities to increase the unit power of a wind farm with an environmentally acceptable (low) level of noise generated. Such capabilities are possessed, for example, by WEC patent RU 2009149279,
Задачей изобретения является усовершенствование известной ВЭС (патент RU 2009149279, F03D 3/00 от 28.12.2009) с ротором карусельного типа и создание на ее основе ветроэлектростанции повышенной мощности, работающей в автоматическом режиме (без обслуживающего персонала) с высоким коэффициентом использования ветровой энергии. Поставленная задача достигается тем, что в предложенной ВЭС, включающей: модуль, содержащий смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом, дуговой экран снабжен автоматической системой угловой ориентации по сигналам датчика параметров ветра, а вертикальная ось модуля кинематически связана с валом электрогенератора, на опорах закреплена вторая платформа модуля, на которой смонтирована верхняя подшипниковая опора вертикальной оси, и осесимметричная поверхность, взаимодействующая с по меньшей мере одним опорным колесом экрана, обеспечивающим угловое перемещение дугового экрана от двигателя;The objective of the invention is to improve the known wind farm (patent RU 2009149279, F03D 3/00 of 12.28.2009) with a rotary rotor type and the creation on its basis of a wind power plant with increased power, operating in automatic mode (without maintenance personnel) with a high utilization of wind energy. The task is achieved by the fact that in the proposed wind farm, which includes: a module that is mounted in bearing bearings, an upper and a lower axis, a vertical axis with blades, a platform mounted on bearings, a lower bearing bearing of a vertical axis is fixed on the platform, and a covering part of the blades is mounted from the impact wind arc screen with at least one support wheel communicated by the transmission with the engine, axisymmetric surface interacting with the wheel, the arc screen is equipped with an automatic system angular orientation according to the signals of the wind parameter sensor, and the vertical axis of the module is kinematically connected with the shaft of the generator, the second platform of the module is mounted on the supports, on which the upper bearing support of the vertical axis is mounted, and the axisymmetric surface interacting with at least one supporting wheel of the screen, providing angular movement of the arc screen from the engine;
на верхней платформе закреплены на опорах ярусами дополнительные модули, при этом верхняя платформа нижерасположенного модуля служит нижней платформой вышерасположенного модуля, а вертикальные оси модулей кинематически соединены;on the upper platform, additional modules are fixed on the supports in tiers, while the upper platform of the downstream module serves as the lower platform of the upstream module, and the vertical axes of the modules are kinematically connected;
в модуле концентрично дуговому экрану смонтирован второй дуговой экран и смонтированы звенья кинематической цепи, обеспечивающей угловое перемещение дугового экрана от двигателя, управляемого автоматической системой угловой ориентации дугового экрана по сигналам датчика параметров ветра;in the module concentric to the arc screen, the second arc screen is mounted and the links of the kinematic chain are mounted that provide angular movement of the arc screen from the motor controlled by the automatic system of angular orientation of the arc screen according to the signals of the wind parameter sensor;
на верхней платформе верхнего модуля закреплен датчик параметров ветра.On the upper platform of the upper module, a wind parameter sensor is fixed.
Совокупность перечисленных выше существенных признаков при осуществлении предлагаемого изобретения позволяет получить следующие технические результаты:The combination of the above essential features in the implementation of the invention allows to obtain the following technical results:
- расширить возможности увеличения единичной мощности ВЭС по сравнению с единичной мощностью, достигнутой в мире, что способствует снижению стоимости производимой электроэнергии;- expand the possibilities of increasing the unit capacity of wind farms in comparison with the unit capacity achieved in the world, which helps to reduce the cost of electricity generated;
- повысить коэффициент использования мощности ветра для ВЭС с карусельным ротором;- increase the coefficient of use of wind power for wind farms with a rotary rotor;
- создание ВЭС повышенной мощности, работающей в автоматическом режиме (без обслуживающего персонала).- Creation of a wind farm of increased power, operating in automatic mode (without maintenance personnel).
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами фиг.1, 2, 3, 4, 5, где приведены проекции конструктивной схемы ВЭС высокой мощности.The invention is illustrated by the drawings of figures 1, 2, 3, 4, 5, which shows the projection of the structural scheme of a high-power wind farm.
На фиг.1, сечение Б-Б, приведено изображение продольного сечения многоярусной ВЭС, состоящей из ВЭС-модулей; изображены проекции лопастей ротора.Figure 1, section bB, shows an image of a longitudinal section of a multi-tiered wind farm, consisting of wind farm modules; shows the projection of the rotor blades.
На фиг.2, вид A, изображены:Figure 2, view A, shows:
- проекция модуля ВЭС - первого яруса многомодульной ВЭС;- projection of a wind farm module - the first tier of a multi-module wind farm;
- силовой каркас дугового экрана 6. Изображение каркаса выполнено на той части проекции, где часть лопасти 2 ротора условно не изображена (место вырова);- power frame of the
- конструктивная схема колесного шасси 10 дугового экрана. - structural diagram of the
На фиг.3, 4, сечение B-B, изображены:In figure 3, 4, section B-B, are shown:
- поперечное сечение вертикальной оси 1 (ротора) и рабочее расположение дугового экрана 6, два варианта: с дугой охвата ~180° и ~90°;- the cross section of the vertical axis 1 (rotor) and the working arrangement of the
На фиг.5, сечение B-B, изображено:Figure 5, section B-B, shows:
- поперечное сечение ротора и взаимное расположение дуговых экранов 6 и 7 с дугой охвата ~90°.- the cross section of the rotor and the relative position of the
Позициями обозначены:The positions indicated:
1 - вертикальная ось;1 - vertical axis;
2 - лопасть;2 - blade;
3 - элемент крепления лопасти - растяжка;3 - blade attachment element - extension;
4, 5 - верхняя, нижняя подшипниковые опоры;4, 5 - upper, lower bearing bearings;
6, 7 - дуговой экран;6, 7 - arc screen;
8, 9 - нижняя, верхняя платформа;8, 9 - lower, upper platform;
10 - колесное шасси;10 - wheel chassis;
11 - опорное колесо (с горизонтальной осью вращения);11 - supporting wheel (with a horizontal axis of rotation);
12 - опорное колесо (с вертикальной осью вращения);12 - supporting wheel (with a vertical axis of rotation);
13 - осесимметричная поверхность;13 - axisymmetric surface;
14, 15 - верхний и нижний обод экрана;14, 15 - the upper and lower rim of the screen;
16, 17 - обод и стержень силового каркаса;16, 17 - the rim and the core of the power frame;
18 - опора платформы;18 - platform support;
19 - датчик параметров ветра;19 - sensor wind parameters;
20 - электрогенератор;20 - electric generator;
21 - поверхность земли.21 - the surface of the earth.
На фиг.3, 4, 5 стрелками показано направление движения ветра.In figure 3, 4, 5, arrows show the direction of wind movement.
В зависимости от потребной мощности предлагаемая ВЭС может быть выполнена в одноярусном и многоярусном исполнении. Отдельный модуль (ярус) ветроэлектрической станции многомодульной ВЭС содержит ротор с вертикальной осью 1 и закрепленными на ней лопастями 2 (фиг.2, вид A). Лопасти могут быть выполнены, например, в виде ферменной конструкции с листовым покрытием. Вертикальная ось 1 установлена с возможностью вращения в подшипниковых опорах 4 и 5. Упорный подшипник 5 закреплен на нижней платформе 8 и воспринимает силу тяжести вертикальной оси 1 с лопастями 2, подшипник 4 закреплен на верхней платформе 9.Depending on the required power, the proposed wind farm can be performed in single and multi-tier versions. A separate module (tier) of the wind power station of a multi-module wind farm contains a rotor with a
Дуговой экран 6 предназначен для устранения действия ветра на лопасти 2 ротора в момент их перемещения навстречу ветру (фиг.3, 4, 5).
Дуговой экран 6 размещен на колесных шасси 10, снабженных двигателем, трансмиссией, системой управления и колесами 11 (движитель), устанавливающей экран 6 "по ветру". Система управления функционирует по сигналам датчика направления ветра 19, закрепленного на мачте платформы верхнего яруса ВЭС.
Колесные шасси 10 дугового экрана 6 установлены на платформе 8. Здесь же смонтированы детали кинематической цепи, обеспечивающей необходимую кинематическую точность углового перемещения дугового экрана. Конструкция кинематической цепи может различной. Один из вариантов конструкции приведен на фиг.2, вид A: на верхней 9 и нижней 8 платформах закреплены осесимметричные поверхности 13, например, цилиндрические, которые взаимодействуя с колесами 12, обеспечивают необходимое направление перемещения дугового экрана 6. Вертикальная ось 1 ротора соединена деталями кинематической цепи передачи крутящего момента с валом электрогенератора 20.
Модульная ВЭС работает следующим образом.Modular wind farm works as follows.
При появлении рабочей скорости ветра датчик 19 формирует сигнал в систему автоматического управления положением дугового экрана 6. Включается в работу двигатель шасси 10, и с помощью шасси экран 6 поворачивается в положение, при котором происходит оптимальное взаимодействие лопастей 2 с ветром (т.е. экран 6 располагается «по ветру»).When the operating wind speed appears, the sensor 19 generates a signal to the automatic control system for the position of the
Ветер, воздействуя на лопасти 2, создает крутящий момент, который передается осью 1 и деталями кинематической цепи передачи крутящего момента на вал электрогенератора 20.The wind, acting on the
Необходимая легкость вращения оси 1 ротора достигается за счет установки оси 1 в шарикоподшипниковых опорах 4 и 5.The necessary ease of rotation of the
Необходимое перемещение дугового экрана 6 на платформе 8 при силовом воздействии ветра на экран достигается взаимодействием колес 11 с поверхностью платформы 8. Необходимое расположение экрана 6 в пространстве сохраняется за счет взаимодействия колес 12 с поверхностями 13, образующими кинематические пары.The necessary movement of the
Между верхним 14 и нижним 15 ободами дугового экрана закреплены дополнительные обода 16 и вертикальные стержни 17, образующие силовой каркас дугового экрана 6.Between the upper 14 and lower 15 rims of the arc screen,
Система управления обеспечивает также перемещение экрана 6 для устранения избытка мощности на роторе от действия ветрового потока.The control system also provides movement of the
При увеличении скорости ветра выше допустимой система управления перекрывает доступ ветра на лопасти 2 перемещением экрана 6.When the wind speed increases above the permissible level, the control system blocks the access of wind to the
Конструкция тепловой защиты элементов ротора от обледенения здесь не рассматривается.The design of thermal protection of the rotor elements against icing is not considered here.
Горизонтальная платформа 8 смонтирована на опорах 18. Это позволяет, за счет удаления лопастей ротора от поверхности земли, повысить эффективность воздействия ветрового потока на лопасти 2 ротора и оборудовать помещение для монтажа блока с широким диапазоном изменения величины воспринимаемой мощности. Значительные размеры помещения позволяют выполнить электрогенератор в безредукторном исполнении.The
Система управления функционирует по сигналам датчика направления ветра 19, закрепленного на мачте платформы верхнего яруса ВЭС.The control system operates on the signals of the wind direction sensor 19, mounted on the mast of the platform of the upper tier of the wind farm.
Дуговой экран с дугой охвата ~180° обеспечивает прочностную защиту лопастей 2 при увеличении скорости ветра выше допустимой: система управления перекрывает экраном 6 доступ ветра на лопасти 2.An arc screen with an arc of coverage of ~ 180 ° provides strength protection for the
Дуговой экран с дугой охвата ~90° повышает коэффициент использования мощности ветрового потока, однако при этом для достижения необходимой прочностной защиты лопастей 2 необходимо использовать дополнительный дуговой экран 7. При увеличении скорости ветра выше допустимой система управления перекрывает доступ ветра на лопасти 2 системой экранов 6 и 7.An arc screen with an arc of ~ 90 ° increases the coefficient of utilization of the wind flow power, however, in order to achieve the necessary strength protection of the
Дуговые экраны могут быть размещены на платформе внутри или снаружи стержневой опорной системы (фиг.3, 4, 5).Arc screens can be placed on the platform inside or outside the rod support system (Fig.3, 4, 5).
Дальнейшее увеличение единичной мощности ВЭС можно достигнуть, закрепляя на опорах ярусами ветроэлектростанции модули, при этом верхняя платформа нижерасположенного модуля служит нижней платформой вышерасположенного модуля, а их вертикальные оси 1 соединены деталями кинематической цепи передачи крутящего момента на вал электрогенератора 20. Упомянутой кинематической цепью являются муфты передачи крутящего момента. Конструкции муфт могут быть разнообразными. На Фиг.2, в качестве примера, изображена конструкция муфты в виде вставки с наружными шлицами, кинематически соединяющей ответные шлицы, выполненные в полых концах смежных осей 1.A further increase in the unit power of the wind farm can be achieved by securing the modules on the supports in tiers of the wind farm, while the upper platform of the downstream module serves as the lower platform of the upstream module, and their
Над верхней платформой модуля ВЭС верхнего яруса закреплен датчик 19 (Фиг.1) параметров ветра.Above the upper platform of the wind farm module of the upper tier, a sensor 19 (Fig. 1) of wind parameters is fixed.
Совокупность перечисленных выше существенных признаков при осуществлении предлагаемого изобретения позволяет получить следующие технические результаты:The combination of the above essential features in the implementation of the invention allows to obtain the following technical results:
- расширить возможности увеличения единичной мощности ВЭС по сравнению с единичной мощностью, достигнутой в мире, что способствует снижению стоимости производимой электроэнергии;- expand the possibilities of increasing the unit capacity of wind farms in comparison with the unit capacity achieved in the world, which helps to reduce the cost of electricity generated;
- повысить коэффициент использования мощности ветра для ВЭС с карусельным ротором;- increase the coefficient of use of wind power for wind farms with a rotary rotor;
- создание ВЭС повышенной мощности, работающей в автоматическом режиме (без обслуживающего персонала);- Creation of a wind farm of increased power, operating in automatic mode (without maintenance personnel);
- устранить технологические трудности, возникающие при повышении единичной мощности ВЭС;- eliminate technological difficulties that arise when increasing the unit capacity of wind farms;
- улучшить экологическую обстановку в зоне размещения ВЭС за счет устранения шума от вибрирующих лопастей.- improve the environmental situation in the zone of the wind farm by eliminating noise from vibrating blades.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131838/06A RU2518786C2 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Wind-power station of high power efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012131838/06A RU2518786C2 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Wind-power station of high power efficiency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012131838A RU2012131838A (en) | 2014-01-27 |
RU2518786C2 true RU2518786C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=49957078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012131838/06A RU2518786C2 (en) | 2012-07-24 | 2012-07-24 | Wind-power station of high power efficiency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518786C2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU5458A1 (en) * | 1926-08-06 | 1928-05-31 | И.И. Золотухин | Horizontal wind motor |
SU18333A1 (en) * | 1929-10-09 | 1930-09-30 | н И.З. Кирь | Vertical axis wind propeller motor with cylindrical swivel shields |
US4545729A (en) * | 1983-07-28 | 1985-10-08 | Joe Storm | Wind turbine apparatus |
RU2187017C1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-08-10 | Салбанов Сальман Саубанович | Sail-and-shield windmill |
RU2264558C1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-20 | Хозяинов Борис Петрович | Adjustable-guide windmill |
RU105686U1 (en) * | 2011-03-18 | 2011-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Спецметропроект" (Ооо "Спецметропроект") | WIND ENGINE |
RU2430266C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-09-27 | Геннадий Александрович Копков | High-duty wind-driven power plant |
-
2012
- 2012-07-24 RU RU2012131838/06A patent/RU2518786C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU5458A1 (en) * | 1926-08-06 | 1928-05-31 | И.И. Золотухин | Horizontal wind motor |
SU18333A1 (en) * | 1929-10-09 | 1930-09-30 | н И.З. Кирь | Vertical axis wind propeller motor with cylindrical swivel shields |
US4545729A (en) * | 1983-07-28 | 1985-10-08 | Joe Storm | Wind turbine apparatus |
RU2187017C1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-08-10 | Салбанов Сальман Саубанович | Sail-and-shield windmill |
RU2264558C1 (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-20 | Хозяинов Борис Петрович | Adjustable-guide windmill |
RU2430266C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-09-27 | Геннадий Александрович Копков | High-duty wind-driven power plant |
RU105686U1 (en) * | 2011-03-18 | 2011-06-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Спецметропроект" (Ооо "Спецметропроект") | WIND ENGINE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012131838A (en) | 2014-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102639867B (en) | Wind Turbine | |
US8894348B2 (en) | Wind turbine | |
US20090250939A1 (en) | Wind-driven generation of power | |
AU2012100203A4 (en) | Multiple Generator Wind Turbines with Rotary Blade Cage | |
JP2007536454A (en) | Wind turbine for power generation | |
KR101143144B1 (en) | Darrieus type wind power generation apparatus | |
EP2463513B1 (en) | Wind generating device | |
CN103511183A (en) | Vertical axis wind turbine | |
CA2892050C (en) | Wind turbine rotor and methods of assembling the same | |
CN101852179A (en) | Multi-stage impeller wind-driven generator | |
WO2011109003A1 (en) | Wind energy installation | |
RU2518786C2 (en) | Wind-power station of high power efficiency | |
CN104895743B (en) | Stacked solid wind-driven generator | |
KR101288177B1 (en) | Self-controlled rotor blades according to variable air directions without external power | |
CA2884334C (en) | A wind turbine on a rotating pedestal | |
KR20110004803A (en) | Wind power apparatus | |
CN101089387A (en) | Large vertical axis wind-mill generator | |
CN204738910U (en) | Three -dimensional aerogenerator of formula of folding | |
US20130136601A1 (en) | Large Contra-Rotating Wind Turbine | |
KR101577901B1 (en) | Hybrid type generating device | |
CN210622978U (en) | Wind wheel of vertical axis wind turbine | |
RU2430266C1 (en) | High-duty wind-driven power plant | |
KR101642567B1 (en) | Airflow control it using arrow keys, and a turbo-fan wind turbine generator | |
CN102305171A (en) | Multi-rotor wind generating system with connecting rods | |
CN219549022U (en) | Wind turbine and wind power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140725 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160427 |