Автоматизация работы 2-х лопастного ветрогенератора. Курсовая приб тема с лопастями. Автоматизация системы управления ветроэнергетической установки

• Название: Автоматизация системы управления ветроэнергетической установки
• Анкор: Автоматизация работы 2-х лопастного ветрогенератора
• Дата: 01.11.2022
• Размер: 2.57 Mb.
• Имя файла: Курсовая приб тема с лопастями.docx
• Тип: Пояснительная записка; #766402
• страница: 2 из 7

Введение

Ветроэнергетика является перспективной отраслью добычи энергии и сейчас всё больше и больше становится популярна во всём мире и в нашей стране. Она не загрязняет окружающую среду и не зависит от топлива.

Промышленные ветрогенераторы – это сложные системы, подверженные высоким динамическим нагрузкам, преобразующие энергию ветра в электрическую энергию.

Актуальность работы

При низкой скорости ветра в большинстве горизонтально-осевых ветрогенераторах вращение ротора не происходит, так как угол атаки лопастей зафиксирован в одном положении. Наоборот, при сильных ураганных ветрах многие установки выходят из строя. Эффективным решением этой проблемы является система управления поворотом лопастей. Принцип работы состоит в автоматическом подборе оптимального угла атаки на лопасти, при котором скорость вращения ротора будет соответствовать номинальным значениям.

Цель работы

Автоматизация системы управления поворотом лопастей ветрогенератора для более рационального использования технических возможностей данной установки за счет внедрения системы подбора оптимального угла атаки на лопасти ветрогенератора, что приведет к повышению эффективности работы ветрогенератора и снижению динамических нагрузок на конструкцию установки.

Постановка задач

1. 
   Необходимо создать электромеханическое устройство, способное регулировать угол атаки лопастей.
   
2. 
   Электромеханическое устройство должно иметь систему управления, способное приводить ротор ветрогенератора в движение, даже при малых скоростях ветра для повышения эффективности установки.
   
3. 
   Устройство должно иметь механическую систему торможения, которая сможет обеспечить движение лопастей, задаваемое ветром в случае появления резких воздушных потоков, имеющих непредсказуемые скорости для исключения выхода установки из строя.
   

Глава 1. Обзор существующих моделей ветротурбин

1.1. Обзор ветротурбин

Ветротурбина (ветроэнергетическая установка или ВЭУ) - это устройство, которое преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения ротора, а затем преобразует ее в электрическую энергию.

Ветровые турбины делятся на две группы в зависимости от типа производимой энергии: механические и электрические. Электрические ветряные турбины, в свою очередь, делятся на ветровые турбины постоянного и переменного тока.

Ветровые турбины делятся на четыре группы в зависимости от их производительности:

1. 
   Высокая мощность - более 1 МВт;
   
2. 
   Средняя мощность - от 100 кВт до 1 МВт;
   
3. 
   Малой мощность - от 5 до 99 кВт;
   
4. 
   Очень низкая мощность - менее 5 кВт.
   

В зависимости от применения ветряные турбины механически подразделяются на две подгруппы: ветронасосные турбины и ветросиловые турбины. Ветронасосные - ветродвигатели, работающие с насосами,

ветросиловые – ветрогенераторы, работающие с промышленными и бытовыми механизмами.

Ветровые турбины делятся на сетевые и автономные.

Сетевые ветровые турбины (ВЭС), включенные в энергетические системы, т.е. в централизованных системах производства, передачи и распределения, существующих в современном секторе электроэнергии. В этом случае, при низком удельном весе (мощности) ветряных турбин среди обычной генерирующей мощности энергосистемы, в ВЭС нет больших аккумуляторов, поскольку колебания мощности демпфируются энергосистемой.

Автономные ветряные турбины обеспечивают отдельных потребителей энергией, которая не подключена к центральной энергосистеме и предназначена для работы с дизельными генераторами, батареями, солнечными батареями и другими источниками энергии.

По конструктивной реализации. Принцип работы ветротурбины (ВЭС) заключается в преобразовании энергии ветра в механическую работу - вращение ветроколеса. Последующее производство электрической энергии зависит от конструктивного типа ветроколеса.

В настоящее время используются две основные конструкции ветрогенераторов – горизонтально-осевые и вертикально осевые ветрогенераторы (рисунок 1), в которых используется подъемная сила крыла. Оба типа ветряных турбин имеют примерно одинаковую эффективность, но горизонтально-осевые ветряные турбины являются наиболее распространенными.


Рис. 1 – Устройство современных ветроэнергетических установок.

Конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения (рисунок 1, слева) является самой распространенной в мире, хотя есть и двухлопастные, прототип которого и был взят для данного курсового проекта.

Ветровые турбины с вертикальной осью, так называемые роторные ветровые турбины, или карусельного типа (рисунок 1, справа) оказались наиболее эффективной конструкцией для территорий с низкой скоростью ветра. Между тем все больше производителей переходят на производство такого оборудования, поскольку не все потребители живут на побережьях, а скорость континентальных ветров обычно находится в диапазоне от 3 до 12 м / с.

В этом режиме ветра эффективность вертикальной установки намного выше. Следует отметить, что вертикальные ветрогенераторы имеют несколько основных преимуществ: они практически бесшумны и не требуют обслуживания со сроком службы более 20 лет. Тормозные системы, разработанные в последние годы, гарантируют стабильную работу даже при сильных порывах ветра до 60 м / с.

Однако в настоящее время в промышленности не используются системы с вертикальной осью мощностью более 30 кВт., все установки являются экспериментальными.

По месту установки ветровые турбины делятся на:

а) наземные

В настоящее время самый распространенный тип ветряных турбин. Ветровые турбины устанавливаются на холмах или возвышенностях. Электростанция подключается через кабель к передающей электросети. В настоящее время крупнейшей ветроэлектростанцией является электростанция в Роско, штат Техас, США. Она был запущен 1 октября 2009 года немецкой энергетической компанией E.ON. Станция состоит из 627 ветряных турбин от Mitsubishi, General Electric и Siemens. Общая мощность - около 780 МВт. Площадь электростанции составляет около 400 км2.

б) прибрежные

Прибрежные ВЭС строятся на небольшом расстоянии от морского или океанского побережья. На побережье ежедневно дует бриз, вызванный неравномерным нагреванием поверхности суши и водоема . Дневной, или морской бриз, движется с поверхности воды на сушу, а ночной, или береговой – с остывшего побережья к водоему.

в) шельфовые

Шельфовые ВЭС строят в море: в 10-12 км от побережья. Шельфовые электростанции имеют ряд преимуществ:

• они практически невидимы с берега;

• они не занимают земли;

• они более эффективны благодаря регулярному морскому бризу.

Шельфовые ВЭС строят на участках моря с мелкой глубиной воды. Башни ветрогенераторов установлены на свайных основаниях, которые забиты на глубину до 30 метров. Электричество передается на землю с помощью подводных кабелей. Шельфовые электростанции дороже в строительстве, чем их наземные аналоги. Генераторы требуют более высоких башен и более прочного и массивного фундамента. Морская вода может приводить к коррозии металлические конструкции.

Для строительства и обслуживания таких электростанций используются самоподъемные суда.

г) плавающие

Первый прототип плавающей ветряной турбины был построен в декабре 2007 года компанией H Technologies BV. Ветровая турбина мощностью 80 кВт установлена ​​на плавучей платформе в 10,6 морских милях от южного побережья Италии на 108-метровой глубине участка моря.