Ветроэнергетическая установка



Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка

 


Владельцы патента RU 2523706:

Абрамова Галина Ивановна (RU)
Абрамов Владимир Николаевич (RU)

Изобретение может быть использовано для снабжения электрической, механической и тепловой энергией малонаселенных районов, удаленных от общей энергосистемы. Установка содержит башню, установленную на ней гондолу с лопастным ветроколесом и размещенным в ней насосом, соединенным с последним, и расположенные у основания башни электрогенератор и соединенный с ним регулируемый гидромотор, сообщенный с насосом напорным и сливным трубопроводами, образующими замкнутый гидравлический контур, насос подпитки, подключенный своим выходом через фильтр к сливному трубопроводу, а входом - к баку, теплообменник и два трехпозиционных четырехходовых распределителя и подключенные своими входами и выходами параллельно насосу управляемый распределитель и предохранительные клапаны. Кроме того, установка снабжена поворотным гидравлическим соединением, дополнительным гидромотором, управляемыми гидроклапанами и обратными клапанами, при этом дополнительный гидромотор и теплообменник подключены к контуру параллельно через управляемые клапаны, а поворотное гидравлическое соединение установлено на гондоле, выполненной с возможностью поворота, при этом в напорном трубопроводе за поворотным соединением последовательно по ходу потока установлены обратные клапаны и распределители, первый из которых выполнен с соединением двух входов с одним из выходов, в нейтральной позиции, а второй - обоих входов и выходов, причем насос выполнен регулируемым. Установка может быть снабжена дизельным двигателем, соединенным через управляемую муфту сцепления с электрогенератором. Изобретение обеспечит повышение надежности при снижении веса поворотной части. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к ветроэнергетическим установкам, предназначенным в первую очередь для снабжения электрической, механической и тепловой энергией малонаселенных районов, удаленных от общей энергосистемы. Как правило, они располагаются в зонах с суровыми климатическими условиями и ограниченными транспортными возможностями, а для снабжения электроэнергией используют дизель-электрогенераторные установки.

Известна ветроэнергетическая установка с гидрообъемной передачей, включающей регулируемые насос и гидромотор с системами управления. Отличительной особенностью известной установки является то, что используется нерегулируемое ветроколесо и при этом предусмотрено одновременное регулирование насоса и гидромотора для обеспечения постоянства частоты вращения электрогенератора. Причем за счет увеличения рабочего объема насоса при увеличении скорости ветра производится притормаживание винта. Великобритания Патент №1600243.

Главным недостатком данной ветроэнергетической установки является то, что используется разомкнутая гидрообъемная передача, причем она располагается в гондоле на башне, при этом бак должен быть выше насоса, что естественно приводит к увеличенным размерам и массе гондолы и усложнению конструкции.

Известна также ветроэнергетическая установка, содержащая башню, установленную на ней гондолу с лопастным ветроколесом и размещенным в ней насосом, соединенным с последним, и расположенные у основания башни электрогенератор, соединенный с ним регулируемый гидромотор, сообщенный с насосом напорным и сливным трубопроводом, образующим замкнутый гидравлический контур, насос подпитки, подключенный своим выходом через фильтр к сливному трубопроводу, а входом - к баку, теплообменник и два трехпозиционных четырехходовых распределителя и подключенные своими входами и выходами параллельно насосу управляемый распределитель, предохранительные клапаны. US 4503673.

Недостатком прототипа является то, что гидрообъемная передача со всей гидроаппаратурой и электрогенератором расположены на вращающейся части установки, что приводит к услаждению ее конструкции и низкой надежности.

Другим недостатком является сложность механизма поворота лопастей ветроколеса и механизма перемещения его лопастей для регулирования аэродинамической нагрузки, воспринимаемой ветроколесом.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является принципиально новая схема автоматизированной дистанционной гидрообъемной передачи, позволяющей применять ветроколесо без сложных систем регулирования винта. Расположение всех элементов гидрообъемной передачи, кроме насоса, на земле позволяет предельно облегчить поворотную часть установки и создать более надежные условия эксплуатации ветроэнергетической установки в суровых климатических условиях и отдаленных труднодоступных районах.

Технический результат - снижение веса поворотной части установки и повышение надежности всей ветроэнергетической установки.

Указанная техническая задача решается и технический результат достигается за счет того, что ветроэнергетическая установка содержит башню, установленную на ней гондолу с лопастным ветроколесом и размещенным в ней насосом, соединенным с последним, и расположенные у основания башни электрогенератор и соединенный с ним регулируемый гидромотор, сообщенный с насосом напорным и сливным трубопроводом, образующим замкнутый гидравлический контур, насос подпитки, подключенный своим выходом через фильтр к сливному трубопроводу, а входом - к баку, теплообменник и два трехпозиционных четырехходовых распределителя и подключенные своими входами и выходами параллельно насосу управляемый распределитель и предохранительные клапаны, при этом новым является то, что она снабжена поворотным гидравлическим соединением, дополнительным гидромотором, управляемыми гидроклапанами и обратными клапанами, при этом дополнительный гидромотор и теплообменник подключены к контуру параллельно через управляемые клапаны, а поворотное гидравлическое соединение установлено на гондоле, выполненной с возможностью поворота, при этом в напорном трубопроводе за поворотным соединением последовательно по ходу потока установлены обратные клапаны и распределители, первый из которых выполнен с соединением двух входов с одним из выходов, в нейтральной позиции, а второй - обоих входов и выходов, причем насос выполнен регулируемым.

Установка также может быть снабжена дизельным двигателем, соединенным через управляемую муфту сцепления с электрогенератором.

На фиг.1 показан общий вид ветроэнергетической установки.

На фиг.2 показана гидросистема ветроэнергетической установки.

На фиг.3 показана схема соединения дизельного двигателя и регулируемого гидромотора с электрогенератором.

Ветроэнергетическая установка содержит башню 1, установленную на ней вращающуюся гондолу 2 с лопастным ветроколесом 3 и размещенным в ней насосом 4, соединенным с ветроколесом 3, и расположенные у основания башни 1 электрогенератор 5, соединенный с ним регулируемый гидромотор 6, сообщенный с насосом 4 напорным и сливным трубопроводами 7, 8, образующими замкнутый гидравлический контур, насос 9 подпитки, подключенный своим выходом через фильтр 10 к сливному трубопроводу 8, а входом - к баку 11, теплообменник 12, два трехпозиционных четырехходовых распределителя 13, 14. Подключенные своими входами и выходами параллельно насосу 4 управляемый распределитель 15 и предохранительные клапаны 16. Установка снабжена расположенным в верхней части башни 1 поворотным гидравлическим соединением 17, дополнительным гидромотором 18, управляемыми гидроклапанами 19, 20 и обратными клапанами 21, при этом дополнительный гидромотор 18 и теплообменник 12 подключены к контуру параллельно через управляемые клапаны 19, 20, а поворотное гидравлическое соединение 17 установлено на гондоле 2, выполненной с возможностью поворота, при этом в напорном трубопроводе 7 за поворотным соединением 17 последовательно по ходу потока установлены обратные клапаны 21 и распределители 13, 14. Первый по ходу потока распределитель 13 выполнен с соединением двух входов с одним из выходов в нейтральной позиции, а второй по ходу потока распределитель 14 выполнен с соединением обоих входов с обоими выходами. Насос 4 выполнен регулируемым. Теплообменник 12 имеет параллельно установленный его входу и выходу обратный клапан 22 и управляемый клапан 23, а на входе в теплообменник 12 также установлен регулируемый дроссель 24.

Система также включает блок 25 электрогидроусилителя. А для управления гидроэлементами применены микропроцессор (на чертеже не показан) и система датчиков: датчик (на чертеже не показан) частоты вращения ветроколеса 3, датчик 28 потребляемой электрогенератором 5 мощности, датчик 29 давления в замкнутом гидравлическом контуре.

Установка также может быть снабжена дизельным двигателем 26, соединенным через управляемую муфту сцепления 27 с электрогенератором 5.

Работает ветроэнергетическая установка следующим образом. Вырабатываемая ветроколесом 3 механическая энергия преобразуется регулируемым насосом 4 в энергию потока жидкости под давлением, передаваемую по напорному трубопроводу 7 через распределители 13, 14 регулируемому гидромотору 6, вращающему вал электрогенератора 5 с точно заданной стандартной частотой вращения. Из регулируемого гидромотора 6 рабочая жидкость возвращается в насос 4 по сливному трубопроводу 8, причем утечки из напорного трубопровода 7 восполняются насосом подпитки 9, расположенным в корпусе регулируемого гидромотора 6. Регулирование гидромотора 6 производит блок 25 электрогидроусилителя по командным сигналам микропроцессора или по воле оператора с пульта управления. При этом автоматически решается задача обеспечения постоянства частоты вращения электрогенератора 5 независимо от колебаний скорости ветра и мощности суммарной потребляемой энергии по известной и введенной в программу микропроцессора взаимозависимости частоты вращения ветроколеса 3 и потребляемой энергии с учетом поправок на компенсацию утечек, сжимаемость и температуру жидкости, характеристики ветроколеса 3 в зависимости от характера нагрузок и формы переходных процессов.

В функцию системы гидроуправления входит: плавное регулирование рабочего объема гидромотора 6 посредством блока 25 электрогидроусилителя, включение и отключение дополнительного гидромотора 18 отбора механической мощности посредством одного из гидрораспределителей 13, 14, изменение момента нагрузки на ветроколесо 3 посредством изменения рабочего объема насоса 4, включение и отключение муфт сцепления 27 при использовании электрогенератора 5 для работы либо от дизеля 26, либо от регулируемого гидромотора 6, либо при параллельной работе дизеля 26 и регулируемого гидромотора 6.

Последовательность и возможности запуска ветроэнергетической установки, холостая раскрутка ветроколеса 3 при легком устойчивом ветре происходит при соединенных до гидромотора 6 трубопроводах 7, 8 с помощью управляемого распределителя 15 и минимальном моменте сопротивления на валу насоса 4; при умеренном ветре трубопроводы 7, 8 разъединяются и происходит плавная раскрутка валов гидромотора 6 и отсоединенного от электросети электрогенератора 5. При достижении заданной частоты вращения электрогенератор 5 включается в сеть с ограниченной нагрузкой, а при соответствующем ветре - на полную нагрузку. При скорости ветра, равной или несколько превосходящей номинальные параметры гидрораспределителями 13, 14 и управляемыми клапанами 19, 20, подключаются дополнительный гидромотор 18 и/или теплообменник 12.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая башню, установленную на ней гондолу с лопастным ветроколесом и размещенным в ней насосом, соединенным с последним, и расположенные у основания башни электрогенератор и соединенный с ним регулируемый гидромотор, сообщенный с насосом напорным и сливным трубопроводами, образующими замкнутый гидравлический контур, насос подпитки, подключенный своим выходом через фильтр к сливному трубопроводу, а входом - к баку, теплообменник и два трехпозиционных четырехходовых распределителя и подключенные своими входами и выходами параллельно насосу управляемый распределитель и предохранительные клапаны, отличающаяся тем, что она снабжена поворотным гидравлическим соединением, дополнительным гидромотором, управляемыми гидроклапанами и обратными клапанами, при этом дополнительный гидромотор и теплообменник подключены к контуру параллельно через управляемые клапаны, а поворотное гидравлическое соединение установлено на гондоле, выполненной с возможностью поворота, при этом в напорном трубопроводе за поворотным соединением последовательно по ходу потока установлены обратные клапаны и распределители, первый из которых выполнен с соединением двух входов с одним из выходов, в нейтральной позиции, а второй - обоих входов и выходов, причем насос выполнен регулируемым.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дизельным двигателем, соединенным через управляемую муфту сцепления с электрогенератором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике. Автоматизированный архитектурно-тектонический ветряк содержит вертикальный вал, ротор с вертикальной осью вращения и экран в виде полуцилиндрической поверхности, высота которого больше или равна высоте ротора, а внутренний радиус экрана больше радиуса ротора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Планетарный привод генератора электрического тока ветроэлектростанции содержит основание, опору, ветродвигатель, состоящий из двух ветроколес - внешнего и внутреннего, с общей осью и возможностью встречного вращения, опорный вал и планетарную передачу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии при небольшом ветре. Ветроэнергетическая установка содержит опорную башню, ветроколесо, гондолу электроагрегата, поворотное основание, снабженное устройством ориентации на ветровой поток, выполненным в виде хвостовика двухкилевой схемы вертикального оперения.

Изобретение относится к упругодинамическому аккумулятору-регулятору энергии. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электрической энергии от источника текучей среды. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в качестве привода самоходной сельскохозяйственной установки для различных сельхозработ. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании новых типов стационарных и транспортируемых ветроустановок. .

Изобретение относится к системам управления и регулирования в машиностроении, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для аварийного выключения, в том числе ветроэнергетических установок.

Изобретение относится к воздушным винтам и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетике. .

Изобретение относится к возобновляемой энергетике и может быть использовано при создании новых невращающихся преобразователей кинетической энергии для ветро- и гидроустановок, работающих в свободных воздушных или водных потоках. Для повышения эффективности разворота лопастей в крайних левом и правом положениях, а также улучшения самопроизвольного запуска консоли после ее остановки во время бури или проведения профилактических работ на торцах верхней и нижней секций основной лопасти со стороны набегающего потока дополнительно размещены на концевых штифтах поворотные закрылки обтекаемой формы, удерживаемые в пределах ограничивающих углов пружинящими вилками и возвратными пружинами с регулируемым натяжением. Полые секции основной лопасти дополнительно усилены внутри гофрированными ребрами жесткости, особенно в местах контакта с демпфирующими накладками пружинящих вилок. Изобретение способствует созданию новых типов экологически чистых и бесшумных ветро- и погружаемых гидроустановок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области ветровых электростанций. Ветровая электростанция включает полимерную аэродинамическую трубу, армированную полимерными обручами и подвешенную на тросах к воздушному шару, систему подземных туннелей, соединенных с аэродинамической трубой через диафрагму. В туннелях находятся источники ветровой электрической энергии. В качестве источника электроэнергии используется ротор ветровой турбины, соединенный через редуктор с электрогенератором. Электрогенератор в свою очередь с другой стороны подключен через редуктор с ракетно-турбинным двигателем, реактивная газовая струя которого используется для продувки воздуха в аэродинамической трубе. Изобретение направлено на повышение производительности ветровых электростанций. 5 ил.

Изобретение может быть использовано в ветродвигателях с горизонтальным расположением ветроколеса. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения содержит лопасти (2), опорный вертикальный ограничитель (3), закрепленный на шарнире (7), пластинчатую пружину (4), тарируемую на умеренный ветер. При этом вертикальный ограничитель обеспечивает отклонение лопасти от вертикального положения, удерживаемого пластинчатой пружиной, под давлением ветра. Технический результат заключатся в повышении надежности ветродвигателя. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Аэроплавательный виндротор содержит ортогональную турбину из лопастей крыловидного профиля и совмещенный с ней генератор, поднятые над землей плоско-выпуклой аэростатной оболочкой положительной плавучести, имеющей жесткое горизонтальное днище и гибкие тросовые связи с наземной лебедкой. Днище аэростатной оболочки выполнено овальным, большая продольная ось которого совпадает с направлением ветра. Гибкие тросовые связи при неизменном центрально-осевом положении трос-кабеля отходят вверх веером через разъемы от полки Т-образного кронштейна, соединенного шарнирно с вертикальным валом, свободно вращающимся внутри причальной тумбы. Верхние концы всех гибких связей прикреплены к овальному днищу аэростатной оболочки равномерно по линии, перпендикулярной большой продольной оси овального днища, и ближе к его наветренной кромке. Крепление трос-кабеля совпадает с упомянутой осью. Наземная лебедка установлена на тележке, передвигаемой вокруг причальной тумбы. Изобретение направлено на уменьшение потерь мощности. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра. Установка для вырабатывания электрической энергии из энергии ветра включает кожухи, каждый из которых имеет горловину; ветряные турбины, каждая из которых расположена в горловине одного из кожухов; энергосистему для преобразования механической энергии, полученной от ветряных турбин, в электрическую энергию; блоки, каждый из которых содержит по меньшей мере два кожуха и связанные с ними ветряные турбины, и энергосистему; поворотную монтажную систему для поворотной поддержки каждого из блоков; опорную конструкцию, поддерживающую блоки над поверхностью. Каждый из кожухов дополнительно содержит внутреннюю поверхность и наружную поверхность, которые сходятся в кольцевом переднем крае и кольцевом заднем крае, причем кольцевой передний край имеет диаметр края, половина радиального поперечного сечения внутренней и наружной поверхностей образуют форму, вращение которой вокруг горизонтальной оси кожуха определяет внутреннюю и наружную поверхности; внутреннюю переднюю кривую внутренней поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу и скорость ветра, проходящего сквозь горловину, имеющую диаметр D, и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль внутренней поверхности кожуха, причем внутренняя передняя кривая начинается в точке у кольцевого переднего края, расстояние от которой до оси кожуха составляет от 0,55D до 0,95D, проходит к указанной оси в направлении в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в горловине в направлении в пределах угла в 15° относительно линии, параллельной указанной оси; наружную переднюю кривую наружной поверхности, имеющую форму, которая максимизирует массу ветра, проходящего через горловину, в соединении с формой внутренней передней кривой и минимизирует вихревое движение ветра и сопротивление вдоль наружной поверхности кожуха, причем указанная наружная передняя кривая начинается у кольцевого переднего края, проходит в направлении от оси в пределах угла в 15° относительно плоскости, перпендикулярной оси, и заканчивается в направлении в пределах угла в 10° относительно линии, параллельной оси, на расстоянии от 0,6D до 2,0D от этой оси. Изобретение направлено на увеличение выработки электроэнергии. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к ветряным двигателям. Ветряный двигатель состоит из электрогенератора, установленного на вращающейся опоре. Вал, имеющий по обе стороны от своего электрогенератора лопатки, установлен в ободе, расположенном на колесах на цилиндрическом кожухе и скрепленном с лопастью, поверхность которой расположена перпендикулярно длине вала. Изобретение направлено на увеличение мощности ветряного двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к системам управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию. Исполнительная система для управления полетом силового профиля крыла или буксировочного воздушного змея, управляемого посредством, по меньшей мере, двух тросов (8) для преобразования энергии ветра в электрическую или механическую энергию, содержащая первый модуль (11, 12) для оказания воздействия путем разматывания-наматывания тросов на одинаковую величину, а также второй модуль (2a, 2b, 4a, 4b), установленный между буксировочным воздушным змеем (7) и первым модулем (11, 12), для оказания воздействия путем управления разностью длин тросов (8). В системе применяется одиночный двигатель (3) или двигатель/генератор (15). Изобретение направлено на управление этапами взлета с земли и возврата на землю буксировочных воздушных змеев. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Сегментный ветроэлектрогенератор содержит роторные ферромагнитные элементы, установленные на лопастях ветроколеса, статор, башню, корпус с поворотным основанием, ступицей, направляющим хвостовым устройством и подкосами статора. Между корпусом и статором установлен привод поступательного фиксированного движения со штоком и шарнирами. Крепление подкосов статора к корпусу выполнено шарнирным. Использование изобретения позволяет осуществить в небольших пределах регулирование возбуждения постоянного магнита, реализацию в одном устройстве регулировочных функций и высокую надежность систем возбуждения с постоянными магнитами. 4 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике. Предложенная аэродинамическая электростанция (АДЭС) содержит по меньшей мере одну аэродинамическую трубу 1 (АДТ), верхняя часть которой сообщена с вентилятором 3, а нижняя - с атмосферой, и размещенные по длине АДТ 1 высокоскоростные аэродинамические агрегаты (ВАДА), каждый из которых включает высокоскоростной аэродинамический двигатель (ВАДД) и соединенный с его валом генератор. Каждый ВАДА включает также соединенный с валом ВАДД разгонный двигатель. АДТ 1 имеет прямоугольное сечение. Каждый ВАДД включает ротор с установленными на двух маховиках 15 качающимися лопастями 16, расположенными поперек АДТ 1 вдоль вала. Способ получения и тиражирования электроэнергии с помощью данной АДЭС заключается в том, что разгоняют аэропоток в АДТ 1 за счет нагнетания воздуха на входе в АДТ 1 и выброса воздуха в атмосферу, воздействуют потоком воздуха на лопасти 16 ВАДД, последовательно установленные в АДТ 1, и преобразуют вращение роторов ВАДД в электроэнергию посредством генераторов. С помощью разгонных двигателей разгоняют лопасти 16 соответствующих ВАДД до скорости, превышающей скорость потока, набегающего на лопасти каждого ВАДД. Предложенный ВАДД для использования на АДЭС включает ротор с установленными на нем качающимися лопастями 16. Ротор включает установленные на валу два маховика 15, а каждая лопасть 16 ВАДД выполнена из двух полулопастей, каждая из которых установлена с помощью прямых шипов в игольчатых подшипниках маховиков 15 с возможностью качания относительно хорды лопасти 16. Полулопасти находятся в зубчатом зацеплении друг с другом посредством одного зуба, выполненного на одной полулопасти, и двух зубьев, выполненных на второй полулопасти. Группа изобретений позволяет повысить скорость вращения лопастей и одновременно повысить скорость аэропотока, омывающего лопасти, за счет использования разгонных двигателей в каждом ВАДА. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для комплексного энергоснабжения индивидуальных потребителей. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо, связанное с генератором, и блок управления. Ветроколесо связано механической передачей с валом генератора. Блок управления поддерживает частоту вращения ветроколеса, равную половине частоты вращения холостого хода ветроколеса, путем подключения к нему анемометра и датчика частоты вращения ветроколеса. Установка снабжена дополнительной электрической нагрузкой, представляющей собой нагревательные элементы. Изобретение направлено на максимальное использование энергии ветрового потока. 1 ил.
Наверх