RU155351U1

RU155351U1 - ADAPTIVE COMBINED DEVICE FOR REGULATING THE ROTATION FREQUENCY OF A WIND OF A WIND POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU155351U1
Application number: RU2014154564/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Соломин; Александр Сергеевич Аникин; Евгений Анатольевич Сироткин; Евгений Евгеньевич Соломин; Алексей Анатольевич Сироткин; Сергей Васильевич Козлов
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-10-10

Abstract

Адаптивное комбинированное устройство регулирования частоты вращения ротора ветроэнергетической установки, содержащее вал ротора и мачту, отличающееся тем, что на валу ротора установлены подпружиненные фрикционные кулачки, а в мачту вмонтированы соленоиды, подключенные к системе управления.An adaptive combined device for controlling the rotor speed of a wind power installation containing a rotor shaft and a mast, characterized in that spring-loaded friction cams are installed on the rotor shaft, and solenoids connected to the control system are mounted in the mast.

Description

Настоящая полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована в ветроэнергетических установках, в частности, в элементах регулирования частоты вращения ветроколеса (ротора) ветроэнергетической установки (ВЭУ) любого типа, мощности и размеров.This utility model relates to wind energy and can be used in wind energy installations, in particular, in elements for controlling the frequency of rotation of a wind wheel (rotor) of a wind energy installation (wind turbine) of any type, power and size.

При превышении некоторой предельной рабочей скорости ветра возникает необходимость регулировать частоту вращения ротора ВЭУ для предотвращения механического и теплового разрушения его компонентов, включая электрический генератор.If a certain limiting operating wind speed is exceeded, it becomes necessary to adjust the rotational speed of the wind turbine rotor to prevent mechanical and thermal destruction of its components, including an electric generator.

Известен ряд технических решений, целью которых является регулирование мощности ветроэнергетической установки за счет аэродинамического ограничения крутящего момента на валу ротора, в частности RU 112954 U2 от 17.06.2011, RU 2464444 C1 от 11.05.2011, RU 2312249 C2 от 07.06.2005. Кроме того, известны решения с использованием фрикционного торможения - RU 2011113498 A от 08.04.2011, RU 96116477 A от 27.11.1998, RU 95110147 A1 от 20.06.1997.A number of technical solutions are known, the purpose of which is to regulate the power of a wind power plant due to aerodynamic torque limitation on the rotor shaft, in particular RU 112954 U2 dated 06/17/2011, RU 2464444 C1 dated 05/11/2011, RU 2312249 C2 dated 07.06.2005. In addition, solutions using friction braking are known - RU 2011113498 A dated 04/08/2011, RU 96116477 A dated 11.27.1998, RU 95110147 A1 dated 06.20.1997.

Недостатками указанных технических решений являются большое количество механических передаточных звеньев, повышенные ударные нагрузки, ненадежность конструкции, отсутствие в большинстве случаев плавного и/или адаптивного регулирования частоты вращения, а также наличие посторонних звуков при работе устройств.The disadvantages of these technical solutions are a large number of mechanical transmission links, increased shock loads, unreliable design, the absence in most cases of smooth and / or adaptive speed control, as well as the presence of extraneous sounds during operation of the devices.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для осуществления управления ветроэнергетической установкой (патент RU 112954 U2 от 17.06.2011, F03D 7/06, опубл. 27.01.2012). Прототип представляет собой устройство аэродинамического регулирования частоты вращения ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки, состоящее из коромысла, имеющего V-образную форму с инерционным грузом на нижнем плече коромысла и пластиной в форме сектора круга на верхнем его плече, при этом коромысло установлено на оси его вращения, находящейся внутри цилиндрической траверсы ротора таким образом, что когда ротор находится в состоянии покоя, пружина, притягивающая нижнее плечо коромысла к стенке траверсы, находится в сжатом положении, а при вращении ротора под действием центробежной силы нижнее плечо коромысла отклоняется при некоторой критической частоте вращения, тем самым растягивая пружину и выводя верхнее плечо коромысла с пластиной вверх, создавая аэродинамическое торможение за счет увеличения лобового сопротивления вращению ротора пластиной верхнего плеча коромысла.Closest to the claimed technical solution is a device for controlling a wind power installation (patent RU 112954 U2 dated 06/17/2011, F03D 7/06, published on 01/27/2012). The prototype is a device for aerodynamic regulation of the rotor speed of a vertical-axis wind power installation, consisting of a rocker arm having a V-shape with an inertial load on the lower arm of the rocker arm and a plate in the form of a sector of a circle on its upper arm, while the rocker arm is mounted on the axis of its rotation located inside the cylindrical traverse of the rotor in such a way that when the rotor is at rest, the spring attracting the lower arm of the beam to the wall of the traverse is in compression atom position, and when the rotor rotates under the action of centrifugal force, the lower arm of the rocker arm deviates at a certain critical frequency of rotation, thereby stretching the spring and bringing the upper arm of the rocker arm with the plate up, creating aerodynamic drag by increasing the drag to the rotor of the rotor plate of the upper arm of the rocker arm.

Основным недостатком прототипа является сложность конструкции, невозможность синхронизации рабочих звеньев, отсутствие возможности полной остановки ротора, а также невозможность адаптации к термодинамическим характеристикам электрического генератора.The main disadvantage of the prototype is the design complexity, the inability to synchronize the working links, the inability to completely stop the rotor, and the inability to adapt to the thermodynamic characteristics of the electric generator.

Техническая задача настоящей полезной модели заключается в адаптационном регулировании частоты вращения ротора и обеспечении безопасной эксплуатации электрогенератора.The technical task of this utility model is to adaptively control the rotor speed and ensure the safe operation of the generator.

Техническая задача достигается тем, что адаптивное комбинированное устройство регулирования частоты вращения ротора представляет элемент центробежной полумуфты и соленоиды с системой управления, которые автоматически притормаживают ротор, снижая частоту вращения и тем самым предотвращая разрушение ветроколеса. Устройство позволяет регулировать частоту вращения ротора при превышении определенной предельной рабочей скорости ветра, предельной допустимой частоты вращения и/или предельной допустимой температуры электрогенератора.The technical problem is achieved by the fact that the adaptive combined device for controlling the rotor speed represents an element of a centrifugal coupling half and solenoids with a control system that automatically brakes the rotor, reducing the speed and thereby preventing the destruction of the wind wheel. The device allows you to adjust the rotor speed when exceeding a certain maximum operating wind speed, maximum permissible rotation frequency and / or maximum permissible temperature of the generator.

Работа адаптивного комбинированного устройства регулирования частоты вращения ротора ВЭУ основана на взаимодействии фрикционных кулачков с внутренней стенкой мачты, при этом кулачки автоматически прижимаются к стенке под действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора, а также под действием соленоидов, которые увеличивают степень прижатия кулачков к стенкам мачты. Прижатие кулачков может в необходимых случаях (перегрев обмотки генератора, парковка для обслуживания, экстремальное обледенение, наличие предельных разрушающих вибраций и т.п.) также осуществляться по командам системы управления.The work of the adaptive combined device for controlling the rotational speed of a wind turbine rotor is based on the interaction of friction cams with the inner wall of the mast, while the cams are automatically pressed against the wall under the action of centrifugal force arising from the rotation of the rotor, as well as under the action of solenoids, which increase the degree of compression of the cams against the mast walls . The cams can be pressed in necessary cases (overheating of the generator winding, parking for maintenance, extreme icing, the presence of extreme damaging vibrations, etc.) can also be carried out according to the commands of the control system.

Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. конструкция заявляемого устройства.Described in detail and illustrated in FIG. design of the claimed device.

Адаптивное комбинированное устройство регулирования частоты вращения ротора ветроэнергетической установки содержит мачту 3, в которой закреплены соленоиды 5, активируемые системой управления 6, вал ротора 4, на котором с помощью пружин 1 закреплены фрикционные кулачки 2.An adaptive combined device for controlling the rotor speed of a wind power installation includes a mast 3, in which solenoids 5 are activated, activated by the control system 6, a rotor shaft 4, on which friction cams 2 are mounted using springs 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При скорости ветра выше предельной рабочей возникает центробежная сила такой величины, при которой фрикционные кулачки 2 растягивают пружины 1 и входят в контакт с внутренней стенкой мачты 3, вследствие чего за счет механического трения происходит снижение частоты вращения вала ротора 4. При снижении частоты вращения ротора центробежная сила уменьшается, и пружины 1 возвращают кулачки 2 в исходное положение. Соленоиды 5 предназначены для экстренного (аварийного) принудительного прижатия кулачков по команде системы управления 6.When the wind speed is above the maximum working speed, a centrifugal force arises of such a magnitude that the friction cams 2 stretch the springs 1 and come into contact with the inner wall of the mast 3, as a result of which the rotational speed of the rotor shaft 4 decreases due to mechanical friction. the force decreases, and the springs 1 return the cams 2 to their original position. Solenoids 5 are intended for emergency (emergency) forced cam clamping by command of control system 6.

Таким образом, заявленное устройство позволяет адаптировать частоту вращения ротора под скорость набегающего потока ветра и температуру генератора.Thus, the claimed device allows you to adapt the rotational speed of the rotor under the speed of the incoming wind flow and the temperature of the generator.

Claims

An adaptive combined device for controlling the rotor speed of a wind power installation containing a rotor shaft and a mast, characterized in that spring-loaded friction cams are installed on the rotor shaft, and solenoids connected to the control system are mounted in the mast.