Как обустроить мансарду?



Как создать искусственный водоем?



Как наладить теплоизоляцию?



Как сделать стяжку пола?



Как выбрать теплый пол?



Зачем нужны фасадные системы?



Что может получиться из балкона?


Главная страница » Энциклопедия строителя

содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24]

страница - 9

вращение. Вал 2 турбины связан с валом генератора /, который вырабатывает электрическую энергию.

В этом предложении не решены многие вопросы: регулирование двигателя, защита ветроколеса от перегрузок, установка на ветер и др.

width=408

Рис. 43. Головка ветродвигателя Е. Н. Машинского и А. П. Немудрого:

/ — генератор, 2 — вал, 3, 10 — опоры, 4 — муфта, 5 — опоры раструба, S — станина. 7 — направляющий аппарат, 8 — турбина. 9 — раструб, — ветроколесо

Применение подобной воздушной связи между ветроколесом и генератором может дать некоторые преимущества (значительная гибкость передачи, меньший вес установки). Однако она имеет и ряд недостатков, к числу которых в первую очередь следует отнести ббльшую сложность ее и значительные потери. По подсчетам профессора Г. X. Сабинина, общий к. п. д. такой установки должен быть ниже, чем к. п. д. установки с механической связью.

В предложении Машинского и Немудрого, кроме недостатков, присущих вообще подобным установкам, имеется и еще один недостаток: авторы, предлагая в первом варианте сделать щели по всей длине лопасти, ухудшают к. п. д. установки как за счет возможного снижения аэродинамических качеств крыла, так и за счет того, что в отверстия, находящиеся близко от втулки, воздух будет даже подсасываться, ибо на периферии разрежение значительно больше, чем в области, прилегающей к втулке. 54

ж,

На рисунках 44 и 45 приведены общий ^ст1£?вга"?истем^"^ схема заруббжной установки системы

Андро с пневматической фрЭНЦуЗСКОГО ИНЖенера АнДро. МОЩНОСТЬ

ее 100 КВТ при скорости ветра около 13,3 м в секунду.

Лопасти ветроколеса ) этой установки выполнены полыми. По мере того как сила ветра заставляет ветроколесо вращаться, воздух, вследствие возникновения центробежных сил, начинает выходить через отверстие на конце лопасти. В результате воздух протягивается чере? воздушную турбину 2, находящуюся в нижней части башни €; далее движется по башне вверх и через втулку пропеллера направляется к концам лопасти. Турбина приводит во вращение синхронный генератор 3, также помещающийся в основании башни вместе с механизмами управления 4, как показано на рисунке 45.

Основная трудность при использовании энергии ветра заключается в том, что она постоянно изменяется.

Если бы ветроколесо и генератор были связаны механически, то в эту связь необходимо было бы включать специальную муфту, способную ограничивать величину постоянно изменяющегося вращающегося момента, передаваемого генератору.

Это привело бы к увеличению веса и стоимости, а также значительно усложнило бы установку.

Принцип, принятый в описываемой установке, означает, что связь между ветроколесом и турбиной осуществляется с помощью

55

width=240

Рис. 44. Ветроустановка с пневмгтической связью между ветроколесом и генератором


width=227

столба воздуха, который придает установке необходимую гибкость.

В этом случае приводные валы, муфты, рычаги управления не требуются.

Расчетная скорость ветра принята, равной 13,3 м в секунду,

расчетная скорость вращения ветроколеса — 100 оборотов в минуту. При такой скорости через турбину проходит около 2,75 м^ воздуха в секунду.

Если скорость ветра становится больше 13,3 м в секунду, то угол заклинения лопастей автоматически изменяется так, что скорость вращения ветроколеса, а следовательно, и объем воздуха, проходящий через единицу времени, остаются постоянными. Если скорость ветра падает нил<е

13,3 м в секунду, то лопасти сохраняют постоянный угол заклинения. Синхронная скорость вращения турбины поддерживается с помощью генератора, параллельно работающего с сетью, но развиваемая на выходе мощность падает.

При скоростях ветра от 13,3 до 29 м в секунду выходная мощность поддерживается постоянной и равной 100 квт.

При дальнейшем увеличении скорости ветра лопасти поворачиваются ребром к потоку, и ветроколесо останавливается.

Основание башни представляет собой усиленную железобетонную конструкцию с 12 анкерами, расположенными по окружности, диаметр которой несколько более 29 м.

На этом основании покоится 30,5-метровая башня из прочных стальных плит, уменьшающаяся в диаметре от 2,75 м у основания до 1,07 м в части, расположенной непосредственно над растяжками.

Диаметр окружности, ометаемой ветроколесом, равен 24,4 м, вес каждой лопасти — 725 кг.

Башня поддерживается оцинкованными стальными тросами-растяжками, равномерно расположенными и наклонными под углом 50° к горизонту. Общий вес ветроустановки 60 т. Головка вет-66

Рис. 45. Разрез ветроэлектрической установки мощностью 100 киловатт: / — ветроколесо, 2 — турбина, 3 — генератор, 4 — механизмы управления, 5 — головка, 6 — башня, 7 — указатель направления ветра.

родвигателя расположена в верхней части башни на опорах (рис, 4&) и может вращаться относительно вертикального штыря.

На рисунке 45 виден также указатель направления ветра 7, служащий для регулирования углового положения головки 5 при установке ветроколеса на ветер.

Привод поворота, управляемый указателем направления, расположен у основания головки и поворачивает ее так, чтобы плоскость вращения ветроколеса всегда была перпендикулярной на-^ правлению ветрового потока.

Основной каркас герметически закрыт. Насос маслосборника, содержащего масло, смазывает опорный подшипник.

Приводимый с помощью зубчатой передачи вертикальный штырь служит одновременно быстродействующим регулятором, который, регулируя клапаны, подводит масло к гидравлическим двигателям, изменяющим угол установки лопастей.

При изменении скорости ветра, а следовательно, и числа оборотов двигатели изменяют угол установки лопастей для того, чтобы восстановить скорость вращения главного вала до 100 оборотов в минуту. Эти двигатели в случае необходимости могут быть использованы для изменения угла поворота лопастей со скоростью до 20° в секунду.

Так как в пределах диапазона рабочих скоростей ветра установки угол должен изменяться всего лишь на 15°, то процесс регулирования скорости вращения вала может длиться лишь доли секунды.

При очень большой скорости ветра аварийные регулирующие устройства поворачивают лопасти ребром к потоку и при максимальной скорости больше 29 м в секунду ветроколесо останавливается.

Эти аварийные устройства состоят из клапанов, приводимых в действие электричеством, которые открывают масляный резервуар, где поддерживается давление 24,6 атмосферы, и направляют масло к двигателям, поворачивающим лопасть.

Далее эти двигатели устанавливают лопасти ребром к потоку так, что последние располагаются в одной плоскости с осью главного вала.

Лопасти закреплены на конических опорных поверхностях так, что принимают положение равновесия, когда на них действуют центробежные силы и лобовое давление.

Если бы лопасти были заделаны жестко в ступице ветроколеса, то основания лопастей должны были бы быть очень прочными, что привело бы к увеличению веса и размеров головки.

Движение лопастей относительно конических опорных поверхностей регулируется гидравлическими амортизаторами при переменных степенях демпфирования*.

* Демпфированием называется принудительное успокоение колебаний механической, электрической или какой-либо другой системы техническими средствами с целью обеспечения устойчивости их действия.


При нормальном положении лопасти отклонены назад, т. е. удалены от башни на 5°. Около этого положения демпфирование незначительно. При крайних значениях угла наклона лопастей (на 18° назад и 8° вперед) демпфирование наибольшее.

Во время работы двигателя вся внутренняя полость головки находится под незначительным вакуумом.

Лабиринтное уплотнение между неподвижной и вращаюш.ейся частями головки является воздухонепроницаемым. Индикатор давления, также показанный на чертеже, использован для регулирования угла установки лопастей.

Увеличение скорости ветра вызывает возрастание лобового давления и индикатор (указатель) этого давления посылает сигнал, вызывающий регулировку угла установки лопасти, что приводит к снижению скорости вращения.

До настоящего времени мы имеем мало данных о работе подобных установок и потому рано судить об их экономической целесообразности.

Выравнивание мощности за счет сил инерции

Несколько особняком стоит ряд предложений, которые не могут быть отнесены ни к одной из описанных ранее групп.

Однако, поскольку они часто повторяются изобретателями и в большинстве своем являются ошибочными, целесообразно коротко проанализировать основные из этих предложений.

Следует вспомнить, что наряду с такими положительными свойствами ветра, как постоянная возобновляемость и повсеместная распространенность, ветер имеет и недостатки. Из них три — основные:

1.Скорость ветра постоянно и резко меняется.

2.Ветер дует не всегда и притом режим его заранее не может быть определен.

3.Ветер — весьма разреженный источник энергии. Воздушные массы имеют очень малую плотность, что приводит к большим габаритам ветроколес на единицу мощности.

Для того чтобы получить от ветра выравненную энергию, применяют специальные буферные аккумулирующие устройства. Одно из таких устройств — инерционный аккумулятор — было уже описано ранее (см. стр. 26), другие будут описаны ниже. Не случайно, инерционный аккумулятор, предложенный А. Г. Уфимцевым, выполнен в виде быстровращающегося маховика, так как количество запасенной энергии при прочих равных условиях пропорционально квадрату числа оборотов:

Е = 1

= 1

П2

где:

1800 — 182" I — момент инерции маховика (кгмсек^), а п — число оборотов маховика в минуту.

Как уже указывалось, маховик соединяется с выходным валом двигателя не жестко, а с помощью муфты свободного хода, что дает возможность маховику с генератором вращаться при уменьшении скорости ветра и снижении оборотов ветроколеса самостоятельно, не растрачивая напрасно энергию на вращение ветроколеса на вентиляторном режиме.

Ветроколесо с кольцевымБыстроходный маховик дает большую

маховитом^а. н. экономию В металлб по сравнению с тихо-

(Авторская заявкаХОДНЫМ. ОДНЗКО МНОГИе ИЗобрСТатеЛИ ИГНО-

""S)рируют эти положения. Так, изобретатель

А. Н. Конов предлагает для улучшения режима работы крыльчатого ветродвигателя увеличить массу ветроколеса, поместив на последнее большой кольцевой маховик (рис. 46).

Понятно, что такое предложение не может быть принято, так как кольцевой маховик ухудшит аэродинамику ветроколеса и снизит мощность, в несколько десятков раз утяжелит колесо, а следовательно, и главный вал, подшипники и головку. Кроме того, запасенная в таком маховике кинетическая энергия будет расходоваться нерационально, ибо часть ее при снижении скорости ветра пойдет на вращение ветроколеса на вентиляторном режиме.

width=191

Рис. 46. Ветроколесо А. Н. Кокова с кольцевым маховиком.

V. ВЕТРОНАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ И НАСОСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ К ВЕТРОДВИГАТЕЛЯМ

Сельскохозяйственное водоснабжение является одним из процессов, для механизации которого с успехом используется энергия ветра. Так как поднятую из колодцев, скважин, рек, прудов и озер воду можно запасать в водонапорных баках, расположенных на некоторой высоте водоемах, наледях, то ветронасосные установки в сельском хозяйстве могут и должны стать в один ряд с насосными установками, работающими от тепловых и электрических двигателей.

Одно из отрицательных свойств энергии ветра — ее непостоянство — становится не столь существенным, ибо уже при водонапорном баке емкостью на 2—3-суточный расход воды в хозяйстве обеспеченность водой составляет 80—90%.




содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24]

© ЗАО "ЛэндМэн"