Ветродвигатель Туркина

В последнее время отечественные изобретатели активно взялись за разработки в области энергии ветра.
Типы двигателей
Существующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветроколеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса.
Первый класс включает ветро-двигатели, у которых ветровое колесо располагается в вертикальной плоскости; при этом плоскость вращения перпендикулярна направлению ветра, и, следовательно, ось ветроколеса параллельна потоку. Такие ветро-двигатели называются крыльчатыми. Быстроходностью при этом называется отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветра.
Крыльчатые ветродвигатели, согласно ГОСТ 2656‑44, в зависимости от типа ветроколеса и быстроходности разделяются на три группы:
• ветродвигатели многолопастные, тихоходные, с быстроходностью Zn < 2;
• ветродвигатели малолопастные, тихоходные, в том числе ветряные мельницы, с быстроходностью Zn > 2;
• ветродвигатели малолопастные, быстроходные, Zn > 3.
Ко второму классу относятся системы ветродвигателей с вертикальной осью вращения ветрового колеса. По конструктивной схеме они разбиваются на группы:
• карусельные, у которых нерабочие лопасти либо прикрываются ширмой, либо располагаются ребром против ветра;
• роторные ветродвигатели системы Савониуса.
К третьему классу относятся ветродвигатели, работающие по принципу водяного мельничного колеса и называемые барабанными. У этих ветродвигателей ось вращения горизонтальна и перпендикулярна направлению ветра.
Основные недостатки карусельных и барабанных ветродвигателей вытекают из самого принципа расположения рабочих поверхностей ветроколеса в потоке ветра, а именно:
• так как рабочие лопасти колеса перемещаются в направлении воздушного потока, ветровая нагрузка действует не одновременно на все лопасти, а поочередно. В результате каждая лопасть испытывает прерывную нагрузку, коэффициент использования энергии ветра получается весьма низким и не превышает 10 %, что установлено экспериментальными исследованиями;
• движение поверхностей ветроколеса в направлении ветра не позволяет развить большие обороты, так как поверхности не могут двигаться быстрее ветра;
• размеры используемой части воздушного потока (ометаемая поверхность) малы по сравнению с размерами самого колеса, что значительно увеличивает его вес, отнесенный к единице установленной мощности ветро-двигателя.
Коммерческое применение крыльчатых ветродвигателей началось с 1980 года. За последние годы мощность ветродвигателей увеличилась более чем в сто раз: от 20‑60 кВт при диаметре ротора около 20 метров в начале 1980-х годов до 5000 кВт при диаметре ротора свыше 100 метров. Некоторые прототипы ветро-двигателей имеют еще большие мощность и диаметр ротора. При этом стоимость генерируемой ветряками энергии снизилась на 80 процентов.
Роторные ветродвигатели
Известна роторная ветроэнергетическая установка (патент РФ № 2130127) с горизонтальным валом отбора мощности, ветровое колесо которой имеет смонтированные посредством радиальных несущих опор радиально расположенные конусообразные роторы с концевыми диафрагмами. При этом конусы роторов обращены большими основаниями к валу отбора мощности, а меньшими основаниями – к периферии ротора и выполнены с углом конусности в пределах 2‑4 градусов. Кроме того, ротор разделен на части дополнительной диафрагмой, расположенной на теле ротора между концевыми диафрагмами.
Части ротора выполнены с возможностью автономного вращения вокруг продольной оси ротора и друг относительно друга и имеют различные углы конусности, величина которых уменьшается от центра ветрового колеса к периферии ротора, что позволяет повысить коэффициент использования ветрового потока.
Особенностью данной конструкции является большая общая площадь установки и сложность передачи мощности к исполнительным механизмам.
Известен также роторный ветродвигатель, содержащий установленный на вертикальном валу ротор, размещенный в корпусе (патент РФ № 2118703). Ротор выполнен с двумя крыльями в форме двух полуцилиндров, смещенных друг относительно друга на расстояние не меньшее, чем величина их радиуса, и жестко закрепленных между верхним и нижним дисками. Крылья ротора выполнены с продувными закрылками в форме вогнутых пластин, а корпус снабжен створками для входа и выхода воздушного потока и направления его на крылья ротора и выполнен в виде диффузора. В данном изобретении решается задача создания простой и надежной конструкции ветродвигателя с использованием легких материалов – фанеры, пластмассы, текстолита, тонколистового металла. Однако данная конструкция отличается низкой устойчивостью к сильным порывам ветра и ураганам, а также малопригодна для серийного производства.
В изобретении по патенту РФ № 2169857 также предлагается вариант ветряного агрегата с упрощенной конструкцией, в котором на неподвижном центральном валу размещен подвижный каркас с плоскими рабочими лопастями. Над каждой рабочей лопастью при посредстве планетарного зубчатого редуктора установлен флюгер, ось которого укреплена с возможностью поворота в корпусе редуктора. При этом центральный вал выполнен в виде ресивера для закачки в него сжатого воздуха от установленного на агрегате компрессора. Эта конструкция также отличается громоздкостью и низкой устойчивостью к сильным порывам ветра.
Общим недостатком аналогов является необходимость значительного начального стартового момента, что уменьшает КПД ветродвигателей. Как следствие, это вызывает импульсивность их работы, что отрицательно сказывается на приводимых механизмах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению можно считать роторный ветродвигатель с ротором Савониуса.
Агрегат представляет собой каркас, в котором размещена система из четырех попарно соосных полуцилиндров, установленных на горизонтальные диски. Для повышения эффективности работы ветродвигателя вся конструкция поднята на высокую мачту, на которой предусмотрена специальная площадка для обслуживающего персонала. Приводимые механизмы размещаются на земле, в створе между опорами мачты.
Рабочие лопасти ротора предлагается выполнять изогнутой формы так, чтобы угол подъема наружной кромки лопастей (так называемый угол атаки) составлял от 0 до 180 градусов. Это позволит обеспечить подъем воздушных масс от нижнего основания конструкции вверх и поступление новых воздушных масс независимо от условий местности, в которой устанавливается двигатель, и приведет к увеличению скорости вращения лопастей. Для увеличения рабочей площади ветроприемных поверхностей, а также для удобства транспортировки рабочие лопасти ротора могут быть выполнены сборными.
Предлагаемое конструктивное решение обеспечивает равномерность работы ветродвигателя и резко повышает его эффективность при любой скорости ветра. Изогнутая во всех направлениях форма ветроприемных лопастей образует постоянную рабочую поверхность, обращенную к потоку воздуха независимо от направления его движения, и значительно снижает уровень стартового момента для запуска ветродвигателя. Кроме того, предлагаемая форма рабочих лопастей ротора обеспечивает работу двигателя и с восходящими, и с нисходящими потоками воздуха, повышая тем самым его КПД и эффективность использования в целом.
Как работает агрегат
Поток движущегося воздуха, набегая на внутреннюю стенку одной из рабочих лопастей ротора, благодаря вогнуто-выпуклому винтообразному ее исполнению автоматически поворачивает жестко связанные между собой лопасти. Коромыслами движение передается валу, который, в свою очередь, передает вращающий момент на второй вал. Поток входящего воздуха поднимается винтообразно по лопастям. При этом снимаются вихревые потоки с кромок лопастей, уменьшается их лобовое сопротивление, и скорость вращения ротора увеличивается. С подъемом воздушных мacc вверх появляется тяга, провоцирующая поступление новых воздушных масс, и все эффекты усиливаются. Это влечет за собой увеличение вращающего момента и передачу его через вал храповому механизму, который вращает маховик энергоаккумулятора. В энергоаккумуляторе происходит накопление энергии, что позволит стабилизировать число оборотов и обеспечить более устойчивую работу ветро-двигателя.
С вала вращение передается и другим потребителям механической энергии.
В отсутствие ветра маховик вращается за счет накопленной энергии, а храповой механизм отключает рабочие лопасти ротора, что позволит предохранить ветродвигатель от перегрузок и, следовательно, повысить его надежность и долговечность.
Технические преимущества использования предлагаемого роторного ветродвигателя состоят в следующем.
1. Изогнутая винтообразная форма рабочих лопастей ротора благодаря изменяемому углу атаки всегда обращена к поступающему потоку воздуха независимо от направления его движения. За счет этого создается смерчеподобный поток воздуха, что уменьшает лобовое сопротивление, а также резко повышает эффективность двигателя при любых скоростях ветрового потока независимо от рельефа местности.
2. Как следствие, стартовый момент запуска ветродвигателя минимален.
3. Благодаря переменному сечению и дугообразному профилю рабочих лопастей ротора увеличивается их аэродинамический эффект.
4. Как следствие первых трех качеств, конструкция предлагаемого ветродвигателя может выдерживать большие ураганные ветры и резкие порывы, сохраняя стабильную, надежную и безопасную работу агрегата.
5. Конструктивные особенности рабочих лопастей ротора позволяют с одинаковой эффективностью использовать в качестве рабочей среды не только воздушные потоки любых направлений – прямые горизонтальные, восходящие, нисходящие и т. д., но и водные, то есть использовать двигатель как гидроагрегат.
Из технических преимуществ вытекают экономические. Так как отпадает необходимость устанавливать рабочую часть ветродвигателя на высокую мачту, облегчается оперативный доступ при его ремонте и техническом обслуживании. При этом все приемные механизмы также устанавливаются внизу, что облегчает их подсоединение к двигателю.
Возможность выполнения ротора в виде сборной конструкции позволяет варьировать его длиной и упростить транспортировку двигателя.
Предлагаемый роторный ветродвигатель может найти широкое применение, особенно в условиях сельской местности, а также в геологических партиях. Компактность конструкции и ее простота делают возможным значительно снизить материалоемкость и в целом себестоимость предлагаемого агрегата, что привлечет внимание к нему потенциальных потребителей.
СРО, Ветроэнергетика, Гидроагрегат , ЛЭП, Мощность, Энергия , Кабельная арматура, Лопасть ротора,
-
13.02.2021 03:41:58 Славяна РУМЯНЦЕВАРабочее колесо для Туполангской ГЭС
197
На Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ) завершено изготовление первого рабочего колеса гидротурбины в рамках проекта по обновлению Туполангской ГЭС в Узбекистане. Колесо предназначено для гидроагрегата (ГА) № 3. Завершение изготовления полного комплекта оборудования для модернизации ГА №3 запланировано на второй квартал 2021 года.
Гидроагрегат, Турбины, АСУ ТП, Гидроэнергетика
12.02.2021 21:36:12 Славяна РУМЯНЦЕВАЭнергетики — спорту181
В Новосибирской области продолжается активная подготовка к проведению масштабных спортивных соревнований, таких, как Молодежный чемпионат мира по хоккею-2023 и групповой чемпионат мира по волейболу. Одними из важнейших этапов подготовки является развитие инфраструктуры, в том числе обеспечение этих объектов надежным и качественным электроснабжением.
Энергоснабжение, Подстанции, ЛЭП
26.01.2021 05:18:31 Славяна РУМЯНЦЕВАВодород из энергии ветра280
«Сименс Энергетика» и «Сименс Гамеса» создадут решения для производства водорода из энергии ветра. Проекты станут первым шагом в области создания промышленной системы, способной производить «зеленый» водород, используя энергию ветра морской ветровой электростанции. Около 120 млн евро за пять лет планируется инвестировать в проекты морских решений для производства водорода из энергии ветра.
Водородная энергетика, Ветроэнергетика, Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), Топливо
22.12.2020 13:23:00Поздравляем с Днем энергетика!30975
Поздравления с Днем энергетика и Новым 2021 годом
Коллектив редакции "Энергетики и промышленности России" поздравляет всех читателей с профессиональным праздником - Днем энергетика!
Так исторически сложилось, что этот праздник ...
Кабельная арматура, Газпром, ГРЭС, ЕЭС, Изолятор, Кабель, Мощность, МРСК, ОГК, Сети, ТГК, Тепловые сети, Теплоснабжение, Трансформаторы, Турбины, ТЭЦ, Электричество, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Провод, Электростанция, Электроэнергетика, Энергетические системы, СРО
-
14.01.2015Блиц
2115
Провод, Генерация, ГРЭС, ЕЭС, ЛЭП, Минэнерго, Мощность, МРСК, Напряжение, ОГК, Подстанции, РусГидро, ТГК, Трансформаторы, ФСК, Энергоснабжение, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Кабельная арматура, Электростанция, Энергосбыт, СРО
14.01.2015Первая электрозаправка1119
К концу июня в Пекине будет завершено строительство первой электрозаправочной станции, сообщили в Пекинской электроэнергетической компании при Государственной электросетевой корпорации КНР.
Электростанция, Электромобили, Энергия, Кабельная арматура
14.01.2015 Ольга МАРИНИЧЕВА«Энергия Белого моря» разогревает амбиции2168
ОАО «ТГК-2» снимает с себя обязанности по обслуживанию котельных Архангельска, находящихся в муниципальной собственности.
Кабельная арматура, Генерация, Кабель, Котельная, Сети, Приборы учета, ТГК, Тепловые сети, Теплоснабжение, Электроэнергия, Энергия, Электрические сети, Энергосбыт, СРО
14.01.2015 Прайм-ТАССГазотранспортную сеть соорудят самостоятельно931
Туркменский президент Гурбангулы Бердымухаммедов поручил государственным концернам «Туркменгаз» и «Туркменнебитгазгурлушик» за счет госконцерна «Туркменгаз» осуществить проектирование и строительство газопровода «Восток – Запад» пропускной способностью 30 миллиардов кубометров в год.
Электроэнергетика, Газопровод, Газпром, Мощность, Кабельная арматура, Провод
14.01.2015 «Коммерсантъ»Предложение по Балтийской АЭС883
Провод, АЭС, ЕЭС, Мощность, Сети, Электроэнергия, Кабельная арматура
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
25743
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24400
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?21652
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации14452
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
28.06.2018 19:04:06 Зуев А. Г., Главный инженер по технической поддержке ИБППреимущество модульной архитектуры при выборе источника бесперебойного питания (ИБП)11924
Одно из требований, стоящих перед современными ИБП, наряду с качеством электрических параметров оборудования – его надежность и экономические показатели. Попытаемся разобраться с особенностью применения разных типов ИБП, отличающихся архитектурой построения.