Портфолио

Ветрогенератор «Гуляйполе» мощностью 100 кВт

nextprev

В России тенденция установки ветрогенераторов для оснащения домов электричеством только зарождается. Однако в последнее время заметно увеличилось  число потребителей, которые отдают предпочтение автономному энергоснабжению посредством установки ветровых генераторов. Экологичность, доступность и неисчерпаемость ветряной энергии, простота эксплуатации — основные факторы успеха ветроэнергетического оборудования.

Современные ветряные генераторы являются эффективным средством достижения энергетической независимости и безопасности различных объектов. Ветроэнергетические установки вполне могут конкурировать с традиционными источниками электроснабжения. Именно поэтому проектировщики всех стран, развивающих альтернативную энергетику, постоянно усовершенствуют имеющиеся модели ветряков и разрабатывают новые.

В ходе реализации проекта энергоэффективной секции жилого дома № 7 по улице Нефтяная в г. Томске, в качестве альтернативного источника энергии инженерами-конструкторами ООО «СибТехПроект» разработана и рассчитана опытная модель ветрогенератора «Гуляйполе» мощностью 100 кВт, от которого запитываются электроприёмники теплового узла, а также происходит зарядка аккумуляторных батарей, которые устанавливаются для компенсаций нестабильности ветроэнергетического потенциала.

Конструкция ветрогенератора состоит из нескольких основных частей. Несущая часть — рама, на которую крепятся все агрегаты, а именно: винт, генератор, оборудование.

Винт — один из наиболее важных и наиболее сложных компонентов конструкции. Предназначен для улавливания ветровых воздушных потоков. Также при помощи винта сила ветра преобразуется в крутящий момент оси винта. Крутящий момент передается на электрический генератор, который вырабатывает электричество. Ветрогенератор может улавливать ветровые потоки независимо от их направления, т.к. винт спроектирован таким образом, что направление ветра не играет никакой роли, он будет вращаться постоянно, что позволяет максимально повысить эффективность установки.

Непосредственно перед началом разработки самой модели, специалисты провели все необходимые расчеты:

1. Ветровой расчет винта. Данный расчет необходим для определения работоспособности, эффективности винта. В расчете были определены местные давления на лопасти, движущая сила, максимальная скорость вращения винта, зависимость скорости вращения винта от скорости ветра.

2. Статический расчет винта. Проведен для определения состояния покоя, статической деформации винта, коэффициента запаса прочности в состоянии покоя, а также для определения провиса и равномерности деформации винта.

3. Динамический расчет винта. Определялась динамическая деформация оснований и лопастей винта от гравитационной нагрузки, от давления воздушных масс. Расчет показал коэффициент неравномерности деформации, коэффициент неустойчивости винта при максимальном вращении.

4. Модальный расчет винта. Расчет необходим для определения среднего срока эксплуатации винта при номинальных и допустимых нагрузках, а также для определения деформации винта при повышении и уменьшении нагрузок.

5. Расчет рамы при статических нагрузках. Определение максимальных деформаций и коэффициентов запаса прочности при гравитационных нагрузках.

6. Расчет рамы динамический. Определение динамических деформаций рамы,  определение динамического коэффициента запаса прочности. Расчет показал максимальную неравномерность деформаций при динамических нагрузках, изменение геометрии при нагрузках.

7. Модальный расчет рамы. Необходим для определения среднего срока службы рамы при номинальных и максимальных нагрузках.

8. Расчет опор рамы. Определение номинальных углов наклона балок рамы. Данный расчет необходим для максимальной оптимизации и повышения эффективности конструкции рамы.

9. Расчет подшипниковых узлов рамы для винта. Расчет подшипников винта. Расчет необходим для определения максимальных нагрузок на подшипники винта, определение максимальных деформаций гнезд винта.

10. Расчет подшипников. Расчет подшипников проводился для точного подбора подшипников по сроку службы и нагрузке. Расчет проводился при максимальных и номинальных нагрузках на ось.

11. Расчет мультипликатора. Выполнен расчет зубчатых передач мультипликатора, необходимого для увеличения частоты вращения вала генератора. Рассчитывались шестерни мультипликатора, подшипники, валы. Определен коэффициент запаса прочности деталей мультипликатора, максимальные нагрузки, которые могут выдержать шестерни.

12. Расчет ветрового потока над зданием — необходим для правильной установки ветрогенератора. Рассчитана мощность ветровых потоков на крыше здания, а также выполнен расчет движения воздушных масс около 20-ти этажного дома.

Модель ветрогенератора была испытана в действии. Разработана конструкторская документация, а также получены технические условия.

Серьезным практическим результатом нашей работы стал расчет оптимальной модели ветрогенератора, которая, например, в сочетании с солнечными батареями, позволяет создать очень экономичную и в тоже время эффективную систему электрообеспечения жилого дома.

«Гуляйполе» может подключаться к общей электрической сети или сети аккумуляторов для сохранения или компенсации электрической энергии.  Ветрогенератор оборудуется устройствами защиты от шквального ветра, устройством автоматического торможения. Установка может управляться дистанционно с пульта, все параметры работы ветрогенератора непрерывно поступают на пульт управления.

В техническом смысле ветрогенератор хорошо сочетается с другими источниками энергии и может работать в паре с дизельным генератором, солнечными батареями или другими источниками энергии.

Наружные и внутренние части ветрогенератора изготавливаются из коррозионностойких материалов или имеют защитные, защитно-декоративные покрытия по ГОСТ 9.301, лакокрасочные или порошковые полимерные покрытия не ниже IV класса по ГОСТ 9.032. Установка генератора надежна, экологически безопасна, уровень шума соответствует требованиям ГОСТ.