Энергосберегающие технологии Системы теплоснабжения Развитие нетрадиционной энергетики Устройство ветроэлектрической установки Солнечные коллекторы Активные гелиосистемы отопления зданий. Геотермальная энергия

Исходные данные и объем проектирования

Техническое задание содержит следующие исходные данные:

– месторасположение объекта проектирования;

– метеорологические данные о скорости и основных направлениях ветра в течение года;

– мощность и назначение ветроустановки.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать такие разделы: метеорологические данные местности, где предусматривается использование энергии ветра; определение диаметра ветроколеса и частоты его вращения; расчет системы аккумулирования теплоты; предложение способов автоматизации.

3.2. Общие сведения

Ветроэнергетические установки, которые проектируются, должны соответствовать следующим основным требованиям.

Лопасти должны иметь в разрезе обтекаемый аэродинамический профиль. При этом лопасти ВДР (ветродвигатель роторный) должны быть прямыми с постоянным профилем по всей длине, а лопасти ВДЛ (ветродвигатель лопастный) должны иметь сужение хорды до конца, что обеспечивает самый выгодный угол атаки. Для улучшения условий технологического процесса сборки и транспортирования элементы установки должны быть сборными.

Конструкция ветродвигателя должна предусматривать возможность регулирования угла установки лопасти.

При этом для привода принудительной ориентации ветроколеса на направление потока ветра используют сдвоенный приводной электромеханический блок или гидросистему.

Для повышения эффективности работы ветродвигателя следует предусмотреть систему автоматического управления установки. Система автоматического регулирования (САР) содержит блок управления и блок контроля угла (БКУ) установки лопастей. В общем случае БКУ может представлять собой:

– замкнутый контур автоматического управления положением лопасти. При этом контур управляет приводом угла установки лопасти до тех пор, пока не будет достигнуто значение заданного коэффициента скорости:

, (3.4)

где n – частота вращения ветроколеса;  – скорость ветра;

– замкнутый контур автоматического управления частотой вращения. При этом угол установки лопастей изменяется до тex пор, пока не будет достигнута заданная частота вращения лопастей ветродвигателя;

– замкнутый контур автоматического управления мощностью. Угол установки лопастей изменяется до тех пop, пока не будет достигнута заданная мощность.

Принципиально возможно создание двух схем управления угловой частотой вращения лопастей ветродвигателя: от скорости ветрового потока и угловой частоты вращения вала ветряного двигателя (ВД); от крутящего момента и угловой частоты вращения вала ВД.

Для ветродвигателей наибольшей мощности используют сопротивления с тросовыми стяжками. Опоры ВЭУ средней и большой мощности представляют собой стальную решетчатую или трубчатую железобетонную конструкции.

Основные технические характеристики ветроэнергетических установок приведены в табл. 3.1.

Таблица. 3.1

Характеристика ветроэлектроустановок

Характерные параметры

 

АВЕУ

 

АВЕУ

 

АВЕУ

 

АВЕУ

 

Номинальная мощность, кВт

1-4

8-16

16-30

60-100

Скорость ветра, м/с

6,5-9

8-10

7,5-9,5

10-12

Возможность работы при скорости ветра, м/с

3

3,5

3,5

5

Конструктивные параметры:

высота, м;

диаметр колеса, м;

число лопастей

 

7

6

2

 

12,5

12

2

 

16,5-24

16

3

 

10

15

3

3.3. Выбор месторасположения установки и расчетных параметров

Ветродвигатель нужно располагать так, чтобы высота нижней кромки лопасти над поверхностью земли была не менее 10-15 м.

К дополнительным требованиям относятся:

– открытость местности (самые близкие возвышения должны находиться на расстоянии не менее 2-3 км),

– возвышение в сечении должно быть близким к круглой или конусообразной форме;

– склоны возвышения должны быть с наклоном, не более 20°;

– скорость ветра в данном районе должна быть не менее 5 м/с. Для расчета должны быть заданы:

– мощность, которую необходимо получить от ветродвигателя, W кВт;

– скорость ветра v, при которой ветродвигатель может развивать эту мощность;

– быстроходность Z ветроагрегата при максимальном коэффициенте использования энергии ветра;

– коэффициент использования энергии ветра ζ;

– назначение ветродвигателя (выработка электроэнергии, привод насоса и т. п.).

Расчетные параметры наружного воздуха принимают для заданного местоположения объекта. Для каждого месяца необходимо исходить от среднего значения скорости ветра.

Проектирование активных систем солнечного горячего водоснабжения