RU2075641C1 - Wind-electric power plant - Google Patents

Wind-electric power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2075641C1
RU2075641C1 RU9595107096A RU95107096A RU2075641C1 RU 2075641 C1 RU2075641 C1 RU 2075641C1 RU 9595107096 A RU9595107096 A RU 9595107096A RU 95107096 A RU95107096 A RU 95107096A RU 2075641 C1 RU2075641 C1 RU 2075641C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frame
power
nacelle
wind
gear
Prior art date
Application number
RU9595107096A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95107096A (en
Inventor
А.И. Забегаев
Ю.Н. Горбунов
Ю.А. Закревский
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "Общемаш-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "Общемаш-Инжиниринг" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "Общемаш-Инжиниринг"
Priority to RU9595107096A priority Critical patent/RU2075641C1/en
Publication of RU95107096A publication Critical patent/RU95107096A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2075641C1 publication Critical patent/RU2075641C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: wind-electric power engineering; power plants generating electricity in low-speed wind currents. SUBSTANCE: wind-electric power plant has tower, nacelle with supporting and turning gear, windwheel with shaft passed inside nacelle, frame with longitudinal girder and nacelle-mounted step-up gear with slow-speed input shaft coupled with large gear, engageable coupling, and generator. Plant has dispensing unit is the form of single multiflow dispensing step-up gear incorporating slow-speed input shaft with large central gear and sets of high-speed output shafts with small gears mounted on periphery relative to longitudinal axis of windwheel at distance depending on radius of large input gear and radii of small output gears, and coupled with mechanisms and units, each forming several energy flows whose longitudinal axes are inscribed in edges of rectangular prism set in parallel to windwheel axis; frame is multitier modular structure formed by set of longitudinal parallel beams rigidly fixed together by cross upright; frame is U-shaped as viewed from top and has recess in base center; mechanisms and units forming energy flows are arranged on frame in separate rows forming service passage inside nacelle between flows; service passage communicates through frame recess with tower interior; they also form peripheral passages between energy flows and nacelle walls. Windwheel shaft inside nacelle is mounted in front part of power frame between windwheel and step-up gear by means of power assembly built up of two bearing supports spaced apart towards power flanges of windwheel shaft. Front flange of windwheel shaft has guides and joining assemblies to secure windwheel hub. Multitier modular frame is U-shaped in each tier for even number of energy flows and L-shaped for odd number of energy flows; it has manhole made on site according to central recess. Central and peripheral passages are closed at bottom with removable floor and on top, with nacelle ceiling; cross dimensions of central servicing passage depend on diameter of large central gear and on cross dimensions of mechanism and units forming separate energy flows; diameter of central gear is chosen so as to ensure enough space for passing servicing personnel. Cross dimensions of peripheral passages should be large enough to allow attending personnel to easily move during servicing procedures. EFFECT: improved design. 12 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, конкретно к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ), вырабатывающим электроэнергию в низкоскоростных ветропотоках. The invention relates to wind energy, specifically to wind power plants (wind turbines), generating electricity in low-speed wind flows.

Известна ветроэнергетическая установка [1] содержащая башню, ветроколесо с лопастями, связанное с входным валом мультипликатора, чей выходной вал связан с входным валом раздаточного устройства, формирующего через выходные валы рабочий и технологический потоки, рабочий поток включает в себя маховики, муфты, генератор, а технологический пусковое устройство и муфту. Known wind power installation [1] containing a tower, a wind wheel with blades associated with the input shaft of the multiplier, whose output shaft is connected to the input shaft of the transfer device, which forms the working and process flows through the output shafts, the working stream includes flywheels, couplings, a generator, and process starter and clutch.

Система управления ВЭУ связана через выключаемые муфты с генераторами, маховиками и пусковым устройством. The wind turbine control system is connected via switch-off couplings to generators, flywheels and a starting device.

В этой известной ВЭУ ветроколесо с лопастями связано с входным валом мультипликатора, выходной вал последнего продолжен по всей высоте башни и связан с первичным входным валом раздаточного устройства. Три вторичных (выходных) вала направлены относительно первичного в три стороны. Каждый из указанных валов направлен по отношению к соседнему под прямым углом. In this known wind turbine, a wind wheel with blades is connected to the input shaft of the multiplier, the output shaft of the latter is extended along the entire height of the tower and connected to the primary input shaft of the transfer device. Three secondary (output) shafts are directed relative to the primary in three directions. Each of these shafts is directed with respect to the adjacent one at a right angle.

Все механизмы потоков, как рабочие, так и технологические, размещены на рамных конструкциях, опирающихся непосредственно или через бетонированную площадку на грунт, а также монтированных у основания башни. All flow mechanisms, both working and technological, are placed on frame structures resting directly or through a concrete platform on the ground, as well as mounted at the base of the tower.

Такое известное техническое решение обладает следующими недостатками:
оно не обеспечивает выборочного размыкания каждого силового потока, что ограничивает возможности приспособления ВЭУ к реальной мощности ветроколеса в особенности при низких скоростях ветропотока;
количество силовых потоков ограничено тремя: два рабочие, один - технологический;
не обеспечивает механического торможения ВЭУ, что снижает безопасность эксплуатации ВЭУ, в особенности при возникновении нештатных ситуаций, в которых, например, ветроколесо может оказаться "отключенным" от нагрузки, что потенциально влечет за собой аварию, чаще всего разрушение ветроколеса;
не обеспечивает плавное страгивание на начальной стадии разгона ветроколеса, когда маховики еще не разогнаны, в особенности при низких температурах окружающего воздуха при загустевшей смазке и соответственно высоком сопротивлении трансмиссии, когда перевод трансмиссии во вращение сопровождается высокими динамическими нагрузками;
невозможность практического размещения силовой и электрической систем компактно, например в гондоле, что по сути требует создания еще одного сооружения и увеличивает объем работ при сооружении ВЭУ;
ВЭУ по такому решению имеет большую массу, как по физической величине, так и удельному показателю;
недостаточную надежность;
ограниченный ресурс из-за повышенного износа трансмиссии при ограничении мощности, отбираемой автономным потребителем в ситуации, когда, например, ВЭУ мощностью в десятки кВт "работает" на автономного потребителя, который отбирает мощность в единицы кВТ, и по существу происходит неэффективная выработка ресурса;
недостаточную ремонтопригодность;
потери электроэнергии при выходе из строя любого из силовых потоков;
большую материалоемкость конструкции, так как, например, в конструкции этой известной ВЭУ применяется длинный вал между гондолой и установленным на земле раздаточным устройством, в свою очередь это приводит к повышенным вибродинамическим нагрузкам на ВЭУ при вращении протяженного вала.Such a known technical solution has the following disadvantages:
it does not provide selective opening of each power flow, which limits the ability of the wind turbine to adapt to the real power of the wind wheel, especially at low wind speeds;
the number of power flows is limited to three: two workers, one technological;
it does not provide mechanical braking of the wind turbine, which reduces the safety of operation of the wind turbine, especially in case of emergency situations, in which, for example, the wind wheel may be “disconnected” from the load, which potentially entails an accident, most often the destruction of the wind wheel;
it does not provide smooth stragging at the initial stage of acceleration of the wind wheel when the flywheels are not yet dispersed, especially at low ambient temperatures with thickened lubricant and correspondingly high transmission resistance, when the transmission is turned into rotation accompanied by high dynamic loads;
the impossibility of practical placement of power and electrical systems is compact, for example in a gondola, which essentially requires the creation of another structure and increases the amount of work during the construction of wind turbines;
Wind turbine by this decision has a large mass, both in physical size and in specific indicator;
lack of reliability;
limited resource due to increased wear of the transmission while limiting the power taken by an autonomous consumer in a situation where, for example, a wind turbine with a capacity of tens of kW "works" for an autonomous consumer who selects power in units of kW, and essentially there is an inefficient production of a resource;
lack of maintainability;
loss of electricity in case of failure of any of the power flows;
high material consumption of the structure, since, for example, the design of this known wind turbine uses a long shaft between the nacelle and the dispenser mounted on the ground, which in turn leads to increased vibrodynamic loads on the wind turbine when the extended shaft rotates.

Принципиально общая схема установки занимает большую площадь в силу крестообразного расположения потоков, входного, двух рабочих и технологического, относительно раздаточного механического устройства. Fundamentally, the general scheme of the installation occupies a large area due to the cross-shaped arrangement of the flows, the inlet, two workers and the technological, relatively dispensing mechanical device.

Указанные недостатки ограничивают использование этого известного технического решения. These disadvantages limit the use of this known technical solution.

Известна ветроэнергетическая установка [2] включающая башню, гондолу с опорно-поворотным устройством, ветроколесо с валом, пропущенным внутрь гондолы, раму с продольной балкой и монтированными внутри гондолы мультипликатором с входным тихоходным валом, выключаемой гидромуфтой для сцепления и генератором. A known wind power installation [2] includes a tower, a nacelle with a slewing rotary device, a wind wheel with a shaft passing inside the nacelle, a frame with a longitudinal beam and a multiplier mounted inside the nacelle with an input low-speed shaft that is switched off by a clutch for coupling and a generator.

Такое техническое решение обладает следующими недостатками;
ВЭУ имеет большие габариты как самой установки, так и гондолы, вызванные "плоской" компоновкой трансмиссии, ориентированной вдоль низкоскоростного вала, что приводит к увеличенным габаритам как самой трансмиссии, так и гондолы ВЭУ;
большую массу ВЭУ, в том числе большую удельную массу из-за большой металлоемкости и массы силовой рамы, вызванной необходимостью восприятия больших изгибающих и крутящих моментов, что при "плоской" компоновке является неоптимальным;
недостаточную надежность, прежде всего из-за наличия гидромуфты;
не обеспечено механическое торможение ВЭУ, что приводит к низкой безопасности эксплуатации ВЭУ, в результате чего ВЭУ не удовлетворяет современным критериям безопасности;
ограниченным ресурсом работы;
увеличенной стоимостью как самой установки, так и вырабатываемой ею электроэнергии, в особенности при вырабатываемой установкой мощности менее номинальной при слабых ветропотоках;
ограничением универсальности приспосабливаемости к условиям ветропотоков, так как постоянно включен единственный энергетический поток большой мощности, эксплуатация которого с недогрузом мощности экономически невыгодна.Such a technical solution has the following disadvantages;
The wind turbine has large dimensions of both the installation itself and the nacelle, caused by the "flat" layout of the transmission, oriented along the low-speed shaft, which leads to increased dimensions of both the transmission and the wind turbine nacelle;
a large mass of wind turbines, including a large specific gravity due to the large metal consumption and the mass of the power frame, caused by the need to perceive large bending and torques, which is not optimal with a “flat” layout;
lack of reliability, primarily due to the presence of fluid coupling;
mechanical braking of wind turbines is not ensured, which leads to low safety of operation of wind turbines, as a result of which wind turbines do not meet modern safety criteria;
limited resource of work;
the increased cost of both the installation itself and the electricity generated by it, especially when the power generated by the installation is less than nominal when the wind flows are weak;
limiting the universality of adaptability to the conditions of wind flows, since the only energy stream of high power is constantly on, the operation of which with underloading of power is economically disadvantageous.

Указанные недостатки этого известного устройства в большинстве своем являются принципиальными как для ВЭУ средней мощности, так и для ВЭУ высокой мощности, ориентированных на работу в условиях расширенного диапазона скоростей ветропотоков, в основном, в сторону низких скоростей, и рассчитанных на работу в режиме на локальную сеть с автономным потребителем или на промышленную сеть, и не позволяют, по существу, создать современную практически эффективно применимую ВЭУ. The indicated disadvantages of this known device are for the most part fundamental for both wind turbines of medium power and wind turbines of high power, oriented to work in an extended range of wind flow velocities, mainly towards low speeds, and designed to operate in a local network mode with an autonomous consumer or on an industrial network, and do not allow, in essence, to create a modern practically effective wind turbine.

Известная ветроэнергетическая установка [2] по существу выполняемой функции и по достигаемому результату является наиболее близкой к заявленной, и поэтому выбрана в качестве прототипа. Known wind power installation [2] essentially performed functions and the achieved result is the closest to the declared, and therefore selected as a prototype.

Задача, поставленная перед разработчиками настоящей ВЭУ, взаимосвязана по целому ряду факторов и условий. The task assigned to the developers of this wind turbine is interconnected for a number of factors and conditions.

Целью изобретения является:
повышение надежности ВЭУ, уменьшение габаритов гондолы и снижение материалоемкости ВЭУ за счет реализации многопоточного построения и применения плотной компоновки трансмиссии и электросилового оборудования в гондоле ВЭУ;
повышение ресурса ВЭУ за счет рационального использования рабочих потоков для выработки мощности, отдаваемой автономному потребителю, в условиях переменного потребления.The aim of the invention is:
increasing the reliability of wind turbines, reducing the dimensions of the nacelle and reducing the material consumption of wind turbines through the implementation of multi-threaded construction and the use of a tight layout of the transmission and electric power equipment in the nacelle of the wind turbine;
increase the wind turbine resource due to the rational use of work flows to generate power given to an autonomous consumer in conditions of variable consumption.

уменьшение нагрузок, действующих на узлы и агрегаты трансмиссии ВЭУ и силовую конструкцию за счет рационального построения пространственной конструкции силовой рамы и многопоточного построения;
повышение безопасности обслуживания ВЭУ за счет образования в гондоле коридоров обслуживания и обеспечение ремонтопригодности.reduction of loads acting on the components and assemblies of the wind turbine transmission and the power structure due to the rational construction of the spatial structure of the power frame and multi-threaded construction;
increasing the safety of wind turbine servicing due to the formation of service corridors in the gondola and ensuring maintainability.

снижение трудоемкости работ по монтажу и обслуживание ВЭУ. reducing the complexity of installation and maintenance of wind turbines.

Поставленная цель не достигается простой суммой известных результатов, требуется комплексное решение, имеющее изобретательский уровень. The goal is not achieved by a simple sum of the known results; an integrated solution having an inventive step is required.

Поставленная цель достигается за счет того, что ветроэнергетическая установка, содержащая башню, гондолу с опорно-поворотным устройством, ветроколесо с валом, пропущенным внутрь гондолы, раму, выключаемые муфты для сцепления и генератор, снабжена раздаточным устройством, выполненным совмещенным с мультипликатором, в виде единого раздаточного мультипликатора, включающего входной тихоходный вал с центрально расположенным большим зубчатым колесом и рядами выходных быстроходных валов с малыми зубчатыми колесами, периферийно установленных относительно продольной оси ветроколеса на расстояниях, определяемых радиусом большого входного и радиусами малых выходных зубчатых колес, и связанных с механизмами и агрегатами, составляющими каждый из нескольких энергетических потоков, вписанных своими продольными осями в ребра прямоугольной призмы, ориентированные параллельно оси ветроколеса, рама выполнена многоярусной балочной конструкцией, образованной рядом продольно, параллельно расположенных балок, жестко связанных поперечными силовыми стойками, и имеющей в плане "П"-образную форму в основании с центральным проемом, механизмы и агрегаты, составляющие энергетические потоки, размещены на раме в виде отдельных рядов с образованием в гондоле между потоками центрального коридора обслуживания, связанного через проем рамы с внутренним объемом башни, и периферийных коридоров между энергетическими потоками и боковыми стенками гондолы. This goal is achieved due to the fact that the wind power installation containing a tower, a nacelle with a slewing rotary device, a wind wheel with a shaft passed inside the nacelle, a frame, switchable clutches for clutch and a generator, is equipped with a transfer device made combined with the multiplier, in the form of a single distributing multiplier, including an input low-speed shaft with a centrally located large gear wheel and rows of output high-speed shafts with small gears, is peripherally mounted relative to the longitudinal axis of the wind wheel at distances determined by the radius of the large input and the radii of the small output gears, and associated with the mechanisms and assemblies that make up each of several energy flows inscribed by their longitudinal axes in the ribs of a rectangular prism oriented parallel to the axis of the wind wheel, the frame is multi-tiered beam structure formed alongside longitudinally parallel to the beams, rigidly connected by transverse power racks, and having in plan "P" -o different shapes in the base with a central opening, the mechanisms and units that make up the energy flows are placed on the frame in separate rows with the formation in the nacelle between the flows of the central service corridor connected through the frame opening to the internal volume of the tower, and peripheral corridors between the energy flows and the side the walls of the gondola.

Дополнительно в заявляемом техническом решении ВЭУ вал ветроколеса внутри гондолы установлен в передней части силовой рамы между ветроколесом и мультипликатором при посредстве силового узла из двух подшипниковых опор, разнесенных к силовым фланцам и вала ветроколеса. Передний силовой фланец вала ветроколеса выполнен с направляющими и стыковочными узлами для закрепления втулки ветроколеса. Additionally, in the claimed technical solution of the wind turbine, the wind wheel shaft inside the nacelle is installed in front of the power frame between the wind wheel and the multiplier by means of a power unit of two bearing bearings spaced from the power flanges and the wind wheel shaft. The front power flange of the wind wheel shaft is made with guides and docking nodes for fixing the wind wheel sleeve.

Силовая многоярусная рама балочной конструкции при четном числе энергетических потоков выполнена "П"-образной формы в каждом ярусе и "Г"-образной формы по крайней мере в одном в ярусе при нечетном числе энергетических потоков. The power multi-tier frame of the beam structure with an even number of energy flows is made of a "P" -shaped shape in each tier and a "G" -shaped shape in at least one in a tier with an odd number of energy flows.

Центральный и периферийные коридоры обслуживания ограничены снизу съемным полом, закрепленным на раме, а сверху потолком гондолы. The central and peripheral service corridors are limited from below by a removable floor fixed to the frame, and from above by the ceiling of the gondola.

Поперечные размеры центрального коридора обслуживания определены диаметром центрально расположенного большого зубчатого колеса и поперечными размерами механизмов и агрегатов, составляющих отдельные энергетические потоки, при этом диаметр центрального зубчатого колеса выбран из условия прохода человека при обслуживании через центральный коридор. The transverse dimensions of the central service corridor are determined by the diameter of the centrally located large gear wheel and the transverse dimensions of the mechanisms and assemblies that make up individual energy flows, while the diameter of the central gear is selected from the condition of a person passing through the central corridor.

Поперечные размеры периферийных коридоров обслуживания определены с возможностью перемещения человека при обслуживании. The transverse dimensions of the peripheral service corridors are determined with the possibility of moving a person during maintenance.

Рама снабжена силовыми такелажными узлами, выполненными с возможностью доступа к ним снаружи гондолы, также стыковочным фланцем под опорно-поворотное устройство, расположенным с нижней стороны рамы. The frame is equipped with power lifting units, made with the possibility of access to them from the outside of the nacelle, as well as a docking flange under the slewing ring located on the underside of the frame.

Приложенные чертежи изображают: фиг. 1 ветроэнергетическая установка, общий вид; фиг. 2 ветроэнергетическая установка, Разрез "В В", см. фиг. 1; фиг. 3 ветроэнергетическая установка, вид сбоку; фиг. 4 - ветроэнергетическая установка, вид сверху; фиг. 5 конструктивная схема трансмиссии ВЭУ, разрез "Г Г", см. фиг. 2
На фигурах и в тексте обозначено: 1 башня ВЭУ, 2 гондола ВЭУ, 3 - опорно-поворотное устройство, 4 ветроколесо, 5 вал ветроколеса, 6 рама, 7 выключаемая муфта сцепления, 8 генератор, 9 раздаточный многопоточный мультипликатор, 10 входной полый вал мультипликатора, 11 центральное большое зубчатое колесо входного тихоходного вала мультипликатора, 12 - выходной быстроходный вал мультипликатора, 13 выходное зубчатое колесо мультипликатора, 14 энергетический поток, 15 продольная балка, 16 - поперечная силовая стойка, 17 проем рамы, 18 центральный коридор обслуживания (выделен частой штриховкой), 19 внутренний объем башни, 20 - периферийный коридор обслуживания (один из двух изображенных на чертеже коридоров выделен крупной штриховкой), 21 боковые стенки гондолы, 22 - подшипниковая опора вала ветроколеса, 23 передний силовой фланец вала 5, 24 задний силовой фланец вала 5, 25 направляющие стыковочные узлы, 26 - втулка ветроколеса, 27 люк, 28 съемный пол, 29 нажимной элемент муфты, 30 такелажные узлы, 31 стыковочный фланец под опорно-поворотное устройство, 32 маховик, 33 дополнительный автономный мультипликатор, 34 - привод системы управления положением лопастей, 35 привод выключения муфты, 36 технологический разгонно-тормозной поток, 37 тормозные колодки, 38 система управления положением лопастей ветроколеса, 39 управляемый тормоз, 40 входной элемент муфты ступенчатая ведущая обойма, 41 центральный выходной элемент муфты, 42 полый выходной быстроходный вал мультипликатора, 43 ведомый фрикционный диск муфты, 44 ведущий фрикционный диск муфты, 45 зубчатая муфта, 46 выходной вал выключаемой муфты, 47 - ходовой винт системы управления положением лопастей (на чертеже изображен в крайнем правом положении при выключенном приводе), 48 электродвигатель привода системы управления положением, 49 корпус привода системы управления положением лопастей, 50 съемный настил, 51 разгонный электродвигатель, 52 соединительная муфта, 53 тяга привода поворота лопастей ветроколеса, 54 - червячное колесо в приводе поворота лопастей, 55 электродвигатель выключения муфты, 56 подвижная шестерня, 57 тормозной шкив, совмещенный с зубчатым колесом.The attached drawings depict: FIG. 1 wind power installation, general view; FIG. 2 wind power installation, Section "B", see Fig. one; FIG. 3 wind power installation, side view; FIG. 4 - wind power installation, top view; FIG. 5 design diagram of the transmission of wind turbines, section "G G", see Fig. 2
In the figures and in the text it is indicated: 1 wind turbine tower, 2 wind turbine nacelles, 3 - slewing gear, 4 wind wheel, 5 wind wheel shaft, 6 frame, 7 switchable clutch, 8 generator, 9 multi-flow transfer multiplier, 10 input hollow multiplier shaft , 11 central large gear wheel of the input low-speed shaft of the multiplier, 12 - output high-speed shaft of the multiplier, 13 output gear wheel of the multiplier, 14 energy flow, 15 longitudinal beam, 16 - transverse power rack, 17 frame opening, 18 central corridor (highlighted by frequent shading), 19 the internal volume of the tower, 20 - the peripheral service corridor (one of the two corridors shown in the drawing is highlighted in large shading), 21 side walls of the nacelle, 22 - bearing support of the wind wheel shaft, 23 front power shaft flange 5, 24 rear power shaft flange 5, 25 guiding docking units, 26 - wind wheel bushing, 27 manhole, 28 removable floor, 29 clutch pressure element, 30 lifting units, 31 docking flange for slewing ring, 32 flywheel, 33 additional standalone multiplier, 34 - privo d blades position control systems, 35 clutch release drive, 36 technological acceleration and brake flow, 37 brake pads, 38 wind wheel blades position control system, 39 controlled brake, 40 clutch input element stepped drive cage, 41 central clutch output element, 42 hollow output multiplier high-speed shaft, 43 driven clutch friction disk, 44 leading clutch friction disk, 45 gear coupling, 46 turn-off clutch output shaft, 47 - lead screw of the blade position control system (in the drawing even in the extreme right position when the drive is turned off), 48 position control system drive motor, 49 blade position control system drive housing, 50 removable flooring, 51 acceleration electric motor, 52 coupling, 53 thrust of the rotor blades of the wind wheel, 54 - worm gear in the drive rotation of the blades, 55 coupling disengaging electric motor, 56 movable gear, 57 brake pulley, combined with the gear wheel.

Ветроэнергетическая установка содержит башню 1, гондолу 2 с опорно-поворотным устройством 3, ветроколесо 4 с валом 5, пропущенным внутрь гондолы 2, раму 6, выключаемые муфты 7 для сцепления, генератор 8, раздаточное устройство, выполненное совмещенным с мультипликатором 9, в виде единого раздаточного многопоточного мультипликатора, включающего входной тихоходный вал 10 с центрально расположенным большим зубчатым колесом 11 и ряды выходных быстроходных валов 12 с малыми зубчатыми колесами 13, периферийно установленных относительно продольной оси ветроколеса на расстояниях, определяемых радиусом большого входного 11 и радиусами малых выходных 13 зубчатых колес, и связанных с механизмами и агрегатами, составляющими каждый из нескольких энергетических потоков 14, вписанных своими продольными осями в ребра прямоугольной призмы, ориентированные параллельно оси ветроколеса, рама 6 выполнена многоярусной балочной конструкцией, образованной рядом продольно, параллельно расположенных балок 15, жестко связанных поперечной силовой стойкой 16, и имеющей в плане "П"-образную форму в основании с центральным проемом 17, механизмы и агрегаты, составляющие энергетические потоки 14, размещены на раме 7 в виде отдельных рядов с образованием в гондоле между потоками центрального коридора обслуживания 18, связанного через проем 17 рамы 6 с внутренним объемом 19 башни 1, и периферийных коридоров 20 между энергетическими потоками и боковыми стенками 21 гондолы. Вал 5 ветроколеса 4 внутри гондолы установлен в передней части силовой рамы 6 между ветроколесом 4 и мультипликатором 9 при посредстве силового узла из двух подшипниковых опор 22, разнесенных к силовым фланцам 23 и 24 вала 5 ветроколеса 4. Передний силовой фланец 23 вала 5 ветроколеса выполнен с направляющими и стыковочными узлами 25 для закрепления втулки 26 ветроколеса. The wind power installation includes a tower 1, a nacelle 2 with a slewing rotary device 3, a wind wheel 4 with a shaft 5 passed into the nacelle 2, a frame 6, switchable clutches 7 for coupling, a generator 8, a dispenser made combined with a multiplier 9, in the form of a single multi-threaded transfer multiplier comprising an input low-speed shaft 10 with a centrally located large gear 11 and rows of output high-speed shafts 12 with small gears 13 peripherally mounted relative to the longitudinal axis wind wheels at distances determined by the radius of the large input 11 and the radii of the small output 13 gears, and associated with mechanisms and assemblies that make up each of several energy flows 14, inscribed with their longitudinal axes in the ribs of a rectangular prism, oriented parallel to the axis of the wind wheel, frame 6 is multi-tiered beam structure formed along a series of longitudinally parallel beams 15, rigidly connected by a transverse power stand 16, and having a "P" -shaped shape in the base with a central aperture 17, the mechanisms and units that make up the energy flows 14 are placed on the frame 7 in separate rows with the formation in the gondola between the flows of the central service corridor 18, connected through the aperture 17 of the frame 6 with the internal volume 19 of the tower 1, and peripheral corridors 20 between the energy flows and the side walls of the 21 nacelles. The shaft 5 of the wind wheel 4 inside the nacelle is installed in front of the power frame 6 between the wind wheel 4 and the multiplier 9 by means of a power unit of two bearing bearings 22 spaced to the power flanges 23 and 24 of the shaft 5 of the wind wheel 4. The front power flange 23 of the shaft 5 of the wind wheel guides and docking nodes 25 for fixing the sleeve 26 of the wind wheel.

Силовая многоярусная рама 6 балочной конструкции при четном числе энергетических потоков выполнена "П"-образной формы в каждом ярусе и "Г"-образной формы по крайней мере в одном ярусе при нечетном числе энергетических потоков. Power multi-tier frame 6 of the beam structure with an even number of energy flows is made of a "P" -shaped shape in each tier and a "G" -shaped shape in at least one tier with an odd number of energy flows.

Рама 6 снабжена люком 27, установленным по месту ее центрального проема 17 (люк на чертеже не изображен). The frame 6 is equipped with a hatch 27 installed in place of its central opening 17 (the hatch is not shown in the drawing).

Центральный 18 и периферийные 20 коридоры обслуживания ограничены снизу съемным полом 28, закрепленным на раме 6, а сверху потолком гондолы 29. The central 18 and peripheral 20 service corridors are bounded from below by a removable floor 28 fixed to the frame 6, and from above by the ceiling of the gondola 29.

Поперечные размеры центрального коридора 18 обслуживания определены диаметром центрально расположенного большого зубчатого колеса 11 и поперечными размерами механизмов и агрегатов, составляющих отдельные энергетические потоки 14, при этом диаметр центрального зубчатого колеса 11 выбран из условия прохода человека при обслуживании. The transverse dimensions of the central service corridor 18 are determined by the diameter of the centrally located large gear wheel 11 and the transverse dimensions of the mechanisms and assemblies that make up the individual energy flows 14, while the diameter of the central gear 11 is selected from the condition of a person's passage during maintenance.

Поперечные размеры периферийных коридоров 20 обслуживания определены с возможностью перемещения человека при обслуживании. The transverse dimensions of the peripheral service corridors 20 are determined with the ability to move a person during maintenance.

Рама 6 снабжена силовыми такелажными узлами 30, выполненными с возможностью доступа к ним снаружи гондолы 2, также стыковочным фланцем 31 под опорно-поворотное устройство 3, расположенным с нижней стороны рамы 6. The frame 6 is equipped with power lifting units 30, made with the possibility of access to them from the outside of the nacelle 2, as well as a docking flange 31 under the slewing ring 3 located on the lower side of the frame 6.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Wind power installation works as follows.

Ветроколесо 4 вращает вал 5, установленный в опорах 22 и через зубчатую муфту 45 входной вал мультипликатора 10. От центрального большого зубчатого колеса 11 мультипликатора 9 вращение передается на малые выходные зубчатые колеса 13, а оттуда через полые выходные валы 12 на выключаемую муфту сцепления 7. Выходной вал муфты 41, пропущенный через полый выходной вал 12 мультипликатора передает вращение на дополнительный автономный мультипликатор 33, затем на маховик 32 и на генератор 8. The wind wheel 4 rotates the shaft 5 installed in the bearings 22 and through the gear clutch 45 the input shaft of the multiplier 10. From the central large gear 11 of the multiplier 9, the rotation is transmitted to the small output gears 13, and from there through the hollow output shafts 12 to the clutch 7, which is switched off. The output shaft of the clutch 41, passed through the hollow output shaft 12 of the multiplier transmits rotation to an additional standalone multiplier 33, then to the flywheel 32 and to the generator 8.

Система управления положением лопастей производит поворот лопастей через механизм, расположенный в полом валу раздаточного мультипликатора и полом валу ветроколеса. За счет этого регулируется подводимая к генераторам мощность и осуществляется поддержание необходимой частоты вращения ветроколеса, генераторов и соответственно стабилизация частоты вырабатываемого тока. The blade position control system rotates the blades through a mechanism located in the hollow shaft of the transfer multiplier and the hollow shaft of the wind wheel. Due to this, the power supplied to the generators is regulated and the necessary frequency of rotation of the wind wheel, generators and, accordingly, the stabilization of the frequency of the generated current are maintained.

Лопасти ветроколеса через тягу 53 связаны с винтом 47, а он в свою очередь с червячным колесом 54, червяком и через электромагнитные муфты с электродвигателями привода 48. (Подробно устройство и работа системы управления положением лопастей ветроколеса, использованная в ветроэнергетической установке, рассмотрены в заявке N 94044922/06/045696 от 29.12.94 г. того же заявителя). The blades of the wind wheel through the thrust 53 are connected with the screw 47, and it, in turn, with the worm wheel 54, the worm and through electromagnetic couplings with electric motors 48. (Details of the device and the operation of the control system for the position of the blades of the wind wheel used in the wind power installation are considered in application N 94044922/06/045696 of 12.29.94 of the same applicant).

При подключении к приводу одного из электродвигателей 48 приводится во вращение червячное колесо 54, см. фиг. 5, поступательно перемещая при этом винт 47, связанный с тягой 53, размещенной в полом вале 5 ветроколеса. Тяга 53 связана с механизмом поворота лопастей рычажного или шестеренчатого типа (конкретное его выполнение может быть различным, оно представляет собой независимое техническое решение и не является предметом настоящей заявки). Например, тяга 53 шарнирно связана с рычагом, жестко закрепленным на поворотном махе лопасти, или тяга 53 через зубчатую рейку взаимодействует с шестерней, также закрепленной на поворотном махе лопасти. When one of the electric motors 48 is connected to the drive, the worm wheel 54 is rotated, see FIG. 5, while translationally moving the screw 47 associated with the rod 53 located in the hollow shaft 5 of the wind wheel. The rod 53 is associated with the rotation mechanism of the blades of lever or gear type (its specific implementation may be different, it is an independent technical solution and is not the subject of this application). For example, the rod 53 is pivotally connected to a lever rigidly mounted on the rotary blade of the blade, or the rod 53 through the gear rack interacts with the gear also mounted on the rotary blade of the blade.

Нагрузки, возникающие при работе ВЭУ, воспринимаются вначале валом 5 ветроколеса, который установлен при посредстве силового узла в передней части силовой рамы 6. Соединение валов 5 и 10 через зубчатую муфту 45, которая допускает определенную величину перекоса валов, позволило развязать входной вал 10 мультипликатора от воздействия изгибающих моментов и поперечных деформаций, и исключить перекосы и деформации большого зубчатого колеса мультипликатора при действии на вал ветроколеса нагрузок от ветроколеса и соответственно обеспечить благоприятные условия работы мультипликатора с заданной долговечностью. The loads arising from the operation of the wind turbines are initially perceived by the shaft 5 of the wind wheel, which is installed by means of a power unit in the front of the power frame 6. The connection of the shafts 5 and 10 through the gear coupling 45, which allows a certain amount of skew of the shafts, allowed the input shaft 10 of the multiplier to be decoupled from the impact of bending moments and transverse deformations, and to exclude distortions and deformations of the large gear wheel of the multiplier when the loads from the wind wheel are applied to the wind wheel shaft and, accordingly, ensure the benefits tidy working conditions of the animator with a given durability.

Восприятие ветровых нагрузок и нагрузок, возникающих при работе ветроколеса, осуществляется силовым узлом из двух подшипниковых опор 22 (передней и задней), установленных в передней части силовой рамы. В передней опоре применены радиально-упорные подшипники для восприятия осевой нагрузки от ветроколеса, а в задней опоре радиальные. The perception of wind loads and loads arising during the operation of the wind wheel is carried out by a power unit of two bearing bearings 22 (front and rear) installed in front of the power frame. In the front support, angular contact bearings are used to absorb the axial load from the wind wheel, and radial in the rear support.

Передний силовой фланец 23 вала 5 ветроколеса выполнен с направляющими и стыковочными узлами для облегчения операций по установке втулки ветроколеса при монтаже ВЭУ. Как показано на фиг. 1, а также видно на фиг. 3, 4 передний силовой фланец вала 23 ветроколеса находится снаружи гондолы, что обеспечивает монтаж втулки ветроколеса по переднему фланцу 23. The front power flange 23 of the shaft 5 of the wind wheel is made with guides and docking nodes to facilitate the installation of the sleeve of the wind wheel during installation of a wind turbine. As shown in FIG. 1, and also seen in FIG. 3, 4, the front power flange of the wind wheel shaft 23 is located outside the nacelle, which ensures the installation of the wind wheel sleeve along the front flange 23.

Реакции и моменты, возникающие при передаче мощности через раздаточный мультипликатор 9, воспринимаются силовым набором рамы 6, состоящим из продольных 15 и поперечных балок, и вертикальных силовых стоек 16. Рама выполнена многоярусной и имеет "П"-образную форму в нижнем ярусе и в последующих верхних для четного числа энергетических потоков, и "Г"-образную форму для последующих верхних ярусов для варианта нечетного числа энергетических потоков. The reactions and moments that occur during power transmission through the distributing multiplier 9 are perceived by the power set of the frame 6, consisting of longitudinal 15 and transverse beams, and vertical power struts 16. The frame is multi-tiered and has a “P” -shaped shape in the lower tier and in subsequent the upper ones for an even number of energy flows, and the “Г” -shaped form for the subsequent upper tiers for the variant of an odd number of energy flows.

Момент, передаваемый муфтой 7, регулируется за счет регулировки величины осевого усилия поджатия фрикционных дисков 43 и 44 с помощью нажимного элемента 29, состоящего из внешней невращающейся и внутренней вращающейся частей, поджатых пружиной. Включение выключение муфты 7 производится с помощью привода 35, включающего электродвигатель 55, редуктор, винт, гайку и связанный с ней толкатель с нажимным элементом 29 муфты (см. фиг. 5). The moment transmitted by the clutch 7 is controlled by adjusting the magnitude of the axial preload force of the friction discs 43 and 44 using the pressure member 29, which consists of an external non-rotating and internal rotating parts, preloaded by a spring. Switching on and off of the coupling 7 is carried out by means of a drive 35, including an electric motor 55, a gearbox, a screw, a nut and a pusher connected with it with a pushing element 29 of the coupling (see Fig. 5).

Нагрузки, возникающие при работе энергетических потоков, смонтированных на продольных параллельно расположенных балках 15, 16, замыкаются на пространственной прямоугольной призматической конструкции, в которой ребра призмы образованы продольными балками 15, а поперечные силовые стойки 16, поддерживающие потоки 14, создают необходимую жесткость конструкции. На фиг. 2, 3, 4 изображен вариант выполнения ветроэнергетической установки с четырьмя энергетическими потоками, возможны варианты с шестью, пятью или тремя потоками. Loads arising from the operation of energy flows mounted on parallel longitudinal beams 15, 16 are closed on a spatial rectangular prismatic structure, in which the prism ribs are formed by longitudinal beams 15, and the transverse power struts 16 supporting flows 14 create the necessary structural rigidity. In FIG. 2, 3, 4, an embodiment of a wind power installation with four energy flows is shown; variants with six, five or three flows are possible.

Корпус раздаточного многопоточного мультипликатора 9 выполнен силовым и на нем смонтированы выключаемые муфты 7, дополнительные автономные мультипликаторы 33 и привод 34 системы управления положением лопастей. Наличие мультипликатора в силовой цепи нагружения позволяет ему играть роль силовой плиты, обеспечивая необходимую жесткость многоярусной пространственной конструкции рамы. The case of the dispensing multi-threaded multiplier 9 is made power and mounted on it are switched off clutch 7, additional autonomous multipliers 33 and the drive 34 of the blade position control system. The presence of the multiplier in the power loading circuit allows it to play the role of a power plate, providing the necessary rigidity of the multi-tier spatial structure of the frame.

Рама выполнена из 2-х силовых групп, связанных общей платформой:
одна силовая группа включает в себя передний силовой узел со смонтированными опорами 22, и силовой корпус мультипликатора 9, на котором смонтированы с одной стороны выключаемые муфты, а с другой дополнительные автономные мультипликаторы;
вторая силовая группа образована прямоугольной призмой из параллельно установленных продольных балок 15, на которых смонтированы энергетические потоки 14, усиленных силовыми вертикальными стойками, и поперечных балок 16, связывающих продольные параллельные балки 15, и придающих пространственной конструкции этой силовой группы высокую жесткость и прочность.The frame is made of 2 power groups connected by a common platform:
one power group includes a front power unit with mounted supports 22, and a power case of the multiplier 9, on which turn-off clutches are mounted on one side, and additional autonomous multipliers on the other;
the second force group is formed by a rectangular prism from parallel mounted longitudinal beams 15, on which energy flows 14 are mounted, reinforced by vertical power columns, and transverse beams 16, connecting longitudinal parallel beams 15, and giving the spatial structure of this force group high rigidity and strength.

Описанное выполнение позволило сосредоточить в одном месте компактно узлы и механизмы, имеющие наибольший крутящий момент при работе ВЭУ и получить на выходе на высокой скорости вращения ряд малых крутящих моментов, распределенных по пространственной конструкции. The described implementation made it possible to concentrate compactly in one place the nodes and mechanisms that have the highest torque during wind turbine operation and to obtain a number of small torques distributed over the spatial structure at the high-speed output.

В результате, пространственная призматическая конструкция второй силовой группы значительно облегчена при достижении высокого момента инерции на изгиб, кручение. As a result, the spatial prismatic structure of the second power group is greatly facilitated when a high moment of inertia of bending, torsion is achieved.

Например, при скорости вращения вала ветроколеса n 30 об/мин. и мощности N 150 кВт, действующий момент составляет

Figure 00000002

Для высокостного вала из ряда выходных валов при мощности энергетического потока Nп 50 кВт и nп 1500 об/мин. действующий момент составляет
Figure 00000003

Таким образом,
Figure 00000004

где K- суммарное передаточное число мультипликаторов 9 и 33, (K 50)
nп (1/3)•N (nп 50 кВт).For example, when the rotational speed of the wind wheel shaft is n 30 rpm and power N 150 kW, the current moment is
Figure 00000002

For a high-speed shaft from a number of output shafts with a power flow of N p 50 kW and n p 1500 rpm current moment is
Figure 00000003

Thus,
Figure 00000004

where K is the total gear ratio of multipliers 9 and 33, (K 50)
n p (1/3) • N (n p 50 kW).

Отсюда видно, что заявленное решение обеспечивает комплексный эффект с позиции прочности и надежности конструкции:
снижает момент, передаваемый на конструкцию рамы, за счет повышения скорости вращения;
снижает момент, передаваемый на конструкцию рамы, за счет уменьшения мощности отдельно взятого энергетического потока;
улучшает восприятие нагрузок от энергетического потока за счет выполнения пространственной компоновки рамы во второй силовой группе;
позволяет использовать корпус мультипликатора в качестве подкрепляющей силовой плиты для обеспечения высокой жесткости на изгиб и кручение рамы в первой силовой группе узлов.From this it can be seen that the claimed solution provides a comprehensive effect from the standpoint of strength and reliability of the structure:
reduces the moment transmitted to the frame design by increasing the speed of rotation;
reduces the moment transmitted to the frame design by reducing the power of a single energy flow;
improves the perception of loads from the energy flow due to the spatial layout of the frame in the second power group;
allows you to use the case of the multiplier as a reinforcing power plate to provide high rigidity for bending and torsion of the frame in the first power group of nodes.

В результате оказалось возможным без ущерба для прочностных и жесткостных свойств рамы м ВЭУ в целом выполнить в центральной части рамы проем 17, обеспечивающий доступ во внутренний объем 19 башни из гондолы для прохода человека или перемещения грузов, а также образовать центральный коридор обслуживания 18, из которого обеспечивается доступ человека к энергетическим потокам 14, см. область, выделенную на фиг. 4 частой штриховкой, к системе регулирования 34 положением лопастей ветроколеса, раздаточному мультипликатору 9, выключаемым муфтам 7, технологическому разгонно-тормозному потоку 36 в составе энергетических потоков 14. As a result, it was possible, without prejudice to the strength and stiffness properties of the wind turbine frame m, to make, in general, an opening 17 in the central part of the frame that provides access to the internal volume 19 of the tower from the gondola for human passage or cargo movement, as well as form a central service corridor 18, from which human access to energy flows 14 is provided; see the area highlighted in FIG. 4 by frequent hatching, to the control system 34 by the position of the blades of the wind wheel, the dispensing multiplier 9, the shut-off couplings 7, the technological acceleration-brake flow 36 as part of the energy flows 14.

(В настоящей заявке устройство трансмиссии и выполнение энергетических потоков: рабочих вырабатывающих электроэнергию и технологического - разгонно-тормозного, рассматривается в ограниченном объеме, в порядке иллюстрации к работе и устройству заявляемой ВЭУ. Этому посвящена другая заявка того же заявителя на "Ветроэнергетическую установку", направленная во ВНИИГПЭ исх. N 35/4-95 от 18.04.95 г.). (In this application, the transmission device and the execution of energy flows: workers generating electricity and technological - acceleration-brake, are considered to a limited extent, as an illustration of the operation and device of the claimed wind turbine. This is another application of the same applicant for the "Wind Power Installation" in VNIIGPE outgoing N 35 / 4-95 from 04/18/95).

Из центрального коридора 18 обеспечивается доступ человека в периферийные коридоры обслуживания 20, см. выделение крупной штриховкой на фиг. 4, образованные между энергетическими потоками 14 и стенками гондолы (последние на чертеже не показаны). Пол в коридорах обслуживания зашит съемным листом 28. From the central corridor 18, a person is provided with access to the peripheral service corridors 20, see the large hatching in FIG. 4 formed between the energy flows 14 and the walls of the nacelle (the latter are not shown in the drawing). The floor in the service corridors is sewn up with removable sheet 28.

Поперечный размер коридоров обслуживания выбран для центрального коридора 18 с одной стороны из условий прохода человека с учетом норм эргономических требований, например, он составляет 0,8 м; этот показатель является объективным и может рассматриваться в качестве конструктивного параметра; а с другой исходя из размеров центрального большого зубчатого колеса 11 мультипликатора 9 и поперечных размеров механизмов энергетических потоков 14. Правильнее сказать, что размер центрального большого зубчатого колеса 11 мультипликатора определен с учетом обеспечения прохода человека и поперечных размеров механизмов энергетических потоков 14. The transverse size of the service corridors is selected for the central corridor 18 on the one hand from the conditions of a person’s passage, taking into account the norms of ergonomic requirements, for example, it is 0.8 m; this indicator is objective and can be considered as a design parameter; on the other hand, based on the dimensions of the central large gear wheel 11 of the multiplier 9 and the transverse dimensions of the mechanisms of energy flows 14. It is more correct to say that the size of the central large gear wheel 11 of the multiplier is determined taking into account the passage of a person and the transverse dimensions of the mechanisms of energy flows 14.

Поперечный размер периферийных коридоров 20 выбран с более жесткими ограничениями по эргономическим требованиям из условия перемещения человека, так как поперечный размер гондолы ограничен условиями транспортировки ВЭУ видами транспорта, и составляет 0,4 м на уровне пола. The transverse size of the peripheral corridors 20 is selected with more stringent ergonomic requirements from the conditions of human movement, since the transverse size of the nacelle is limited by the conditions of transportation of wind turbines by means of transport, and is 0.4 m at the floor level.

Созданное в заявляемой ВЭУ пространство обслуживания позволяет производить обслуживание ремонтные и профилактические работы на всех стадиях монтажа и во всех режимах эксплуатации ВЭУ. The service space created in the inventive wind turbine allows servicing repair and maintenance work at all stages of installation and in all operation modes of a wind turbine.

В центральном проеме 17 рамы может устанавливаться люк, который обеспечивает возможность перекрытия внутреннего объема гондолы и изоляции его от объема башни. A hatch can be installed in the central opening 17 of the frame, which makes it possible to block the internal volume of the nacelle and isolate it from the volume of the tower.

Поворот гондолы ВЭУ в горизонтальной плоскости обеспечивается с помощью опорно-поворотного устройства 3, которое состыковано с гондолой фланцем 31, выполненным на нижней стороне рамы 6. The rotation of the wind turbine nacelle in the horizontal plane is ensured by a rotary support device 3, which is joined to the nacelle by a flange 31 made on the lower side of the frame 6.

Для выполнения операций погрузки-разгрузки и монтажа рама снабжена силовыми такелажными узлами 30, выполненными с возможностью доступа к ним снаружи гондолы, что обеспечивает возможность перемещения гондолы как единого модуля и повышает производительность монтажных работ (на чертежах они не показаны, т. к. представляют собой стандартизованные узлы в обычном, известном из литературы, исполнении). To perform loading and unloading and installation operations, the frame is equipped with power lifting units 30 made with access to them from the outside of the nacelle, which makes it possible to move the nacelle as a single module and increases the productivity of installation work (they are not shown in the drawings, since they are standardized nodes in the usual, known from literature, execution).

Важным для заявляемого решения является их установка на раме и обеспечение возможности доступа к ним снаружи гондолы. Important for the proposed solution is their installation on the frame and providing access to them from the outside of the gondola.

Обеспечена возможность плавной через выключаемую фрикционную муфту сцепления 7 передачи крутящего момента с выходных валов 12 раздаточного многопоточного мультипликатора 9 на автономный мультипликатор 33 или, как вариант на повышающую коробку перемены передач, и далее через маховик на генератор (этот вариант касается возможного режима работы ветроколеса с переменной скоростью вращения "ступенчато переменной", для достижения максимального отбора мощности от ветропотока, в этом случае вместо дополнительного автономного мультипликатора 33 может применяться коробка перемены передач (повышающая) или мультипликатор 9 может быть выполнен с переменным передаточным числом). It is possible to transfer torque from the output shafts 12 of the multi-threaded multiplier 9 to the autonomous multiplier 33 or, alternatively, to the gearbox increasing gearbox, and then through the flywheel to the generator (this option relates to the possible operating mode of the wind wheel with variable rotation speed of "stepwise variable", to achieve maximum power take-off from the wind flow, in this case instead of an additional autonomous multiplier 33, a gearbox (upshift) may be used, or a multiplier 9 may be configured with a variable gear ratio).

ВЭУ обеспечивает возможность механического торможения в сочетании с нужным количеством замкнутых и разомкнутых потоков или только разомкнутых потоков, в том числе аварийного торможения. Wind turbine provides the possibility of mechanical braking in combination with the desired number of closed and open flows or only open flows, including emergency braking.

ВЭУ позволяет практически разместить силовую, электрическую и даже электронную систему управления компактно в гондоле, поскольку механизмы и устройства силовых потоков направлены в одну и ту же сторону от раздаточного многопоточного мультипликатора 9 и установлены параллельно друг другу, что позволяет реализовать пространственную компоновку трансмиссии и электросиловых агрегатов ВЭУ в гондоле, за счет чего достигается удобное обслуживание, уменьшены габариты гондолы и облегчены ремонтные работы. The wind turbine allows you to practically place the power, electric and even electronic control system compactly in the nacelle, since the mechanisms and devices of the power flows are directed in the same direction from the distributing multi-threaded multiplier 9 and are installed parallel to each other, which allows to realize the spatial arrangement of the transmission and electric power units of the wind turbine in the gondola, due to which convenient maintenance is achieved, the dimensions of the gondola are reduced and repair work is facilitated.

Возможность выборочного включения или выключения любого рабочего энергетического потока по мере необходимости в сочетании с прочими преимуществами установки позволяет, например, работать даже на одном рабочем потоке при неисправности остальных. При этом вырабатывается электроэнергия и может проводиться ремонт неисправностей на выключенных потоках. The ability to selectively turn on or off any working energy stream, as necessary, in combination with other advantages of the installation, allows, for example, to work even on one working stream if the others fail. In this case, electricity is generated and faults can be repaired on off flows.

Таким образом, с учетом изложенного удается повысить надежность, ресурс работы, ремонтопригодность ВЭУ. Соответственно возрастает количество и уменьшается стоимость вырабатываемой ВЭУ электроэнергии. Thus, taking into account the foregoing, it is possible to increase the reliability, service life, maintainability of a wind turbine. Accordingly, the quantity increases and the cost of electricity generated by wind turbines decreases.

Одновременно уменьшаются расходы на ремонт в процессе эксплуатации ВЭУ. At the same time, repair costs during the operation of wind turbines are reduced.

Повышается ресурс ВЭУ: например, при мощности, развиваемой ветроколесом менее номинальной, нет необходимости включать все рабочие потоки, за счет чего достигается сохранение ресурса, а при длительных периодах низких скоростей ветра возможно сменно-последовательное использование потоков с целью рациональной выработки ресурса. The wind turbine resource increases: for example, with the power developed by the wind wheel less than nominal, it is not necessary to turn on all work flows, thereby achieving resource conservation, and for long periods of low wind speeds it is possible to change flows in sequence to rationally develop the resource.

Заявляемое устройство ориентировано прежде всего для использования в условиях низкоскоростных ветропотоков и на нужды автономного потребителя или локальной сети, для которых требования, предъявляемые к ветроустановкам более высокие, нежели в классических случаях. The inventive device is oriented primarily for use in low-speed wind flows and for the needs of an autonomous consumer or local area network, for which the requirements for wind turbines are higher than in classical cases.

Заявляемое устройство является прогрессивным, а его использование позволяет добиться поставленной цели изобретения:
повышает надежность ВЭУ, уменьшает габариты гондолы и снижает материалоемкость ВЭУ за счет реализации многопоточного построения и применения плотной компоновки трансмиссии и электросилового оборудования в гондоле ВЭУ;
повышает ресурс ВЭУ за счет рационального использования рабочих потоков для выработки мощности, отдаваемой автономному потребителю, в условиях переменного потребления и понижает пороговое значение скорости ветропотока, при которой экономически выгодно производить электроэнергию, доводя ее до 2,0.2,8 м/с, например, при работе одного потока;
уменьшает нагрузки, действующие на узлы и агрегаты трансмиссии ВЭУ и силовую конструкцию за счет рационального построения пространственной конструкции силовой рамы и многопоточного построения;
повышает безопасность обслуживания ВЭУ за счет образования в гондоле коридоров обслуживания и обеспечение ремонтопригодности, отвечающих эргономическим требованиям;
снижает трудоемкость работ по монтажу и обслуживанию ВЭУ.The inventive device is progressive, and its use allows to achieve the goal of the invention:
increases the reliability of wind turbines, reduces the dimensions of the nacelle and reduces the material consumption of wind turbines through the implementation of multi-threaded construction and the use of a tight layout of the transmission and electric power equipment in the nacelle of the wind turbine;
increases the wind turbine resource due to the rational use of work streams to generate power given to an autonomous consumer in conditions of variable consumption and lowers the threshold value of the wind flow at which it is economically feasible to produce electricity, bringing it to 2.0.2.8 m / s, for example, the work of one thread;
reduces the loads acting on the nodes and assemblies of the wind turbine transmission and the power structure due to the rational construction of the spatial structure of the power frame and multi-threaded construction;
increases the safety of wind turbine servicing due to the formation of service corridors in the gondola and the provision of maintainability that meets ergonomic requirements;
reduces the complexity of installation and maintenance of wind turbines.

Claims (13)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая башню, гондолу с опорно-поворотным устройством, ветроколесо с валом, пропущенным внутрь гондолы, раму с продольной балкой и смонтированными на ней внутри гондолы мультипликатором с входным тихоходным валом, соединенным с большим зубчатым колесом, выключаемой муфтой для сцепления и генератором, отличающаяся тем, что она снабжена раздаточным устройством, выполненным совмещенным с мультипликатором в виде единого раздаточного многопоточного мультипликатора, включающего входной тихоходный вал, соединенные с центральным большим зубчатым колесом ряды выходным быстроходных валов с малыми зубчатыми колесами, периферийно установленных относительно продольной оси ветроколеса на расстояниях, определяемых радиусом большого входного и радиусами малых выходных зубчатых колес, и связанных с механизмами и агрегатами, состоящими каждый из нескольких энергетических потоков, вписанных своими продольными осями в ребра прямоугольной призмы, ориентированные параллельно оси ветроколеса, рама выполнена многоярусной балочной конструкции, образованной рядом продольно параллельно расположенных балок, жестко связанных поперечной силовой стойкой, и имеющих в плане П-образную форму с центральным проемом в основании, механизмы и агрегаты, составляющие энергетические потоки, размещены на раме в виде отдельных рядов с образованием в гондоле между потоками центрального коридора обслуживания, связанного через проем рамы с внутренним объемом башни, и периферийных коридоров между энергетическими потоками и боковыми стенками гондолы. 1. A wind power installation comprising a tower, a nacelle with a pivoting device, a wind wheel with a shaft passing inside the gondola, a frame with a longitudinal beam and a multiplier mounted on it inside the gondola with a low-speed input shaft connected to a large gear wheel, switched off by a clutch for engaging and generator, characterized in that it is equipped with a dispensing device made combined with the multiplier in the form of a single dispensing multi-threaded multiplier, including an input low-speed shaft, rows of output high-speed shafts connected with a central large gear wheel with small gear wheels, peripherally mounted relative to the longitudinal axis of the wind wheel at distances determined by the radius of the large input gear and the radii of the small output gear wheels, and associated with mechanisms and assemblies consisting of each of several energy flows inscribed its longitudinal axes into the ribs of a rectangular prism, oriented parallel to the axis of the wind wheel, the frame is made of a multi-tier beam structure, formed by a series of longitudinally parallel-located beams, rigidly connected by a transverse power stand, and having a U-shaped plan with a central opening at the base, the mechanisms and units that make up the energy flows are placed on the frame in separate rows with the formation in the nacelle between the flows of the central corridor maintenance associated through the frame opening with the internal volume of the tower, and peripheral corridors between the energy flows and the side walls of the gondola. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вал ветроколеса внутри гондолы установлен в передней части силовой рамы между ветроколесом и мультипликатором при посредстве силового узла из двух подшипников опор, разнесенных к силовым фланцам вала ветроколеса. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the wind wheel shaft inside the nacelle is installed in front of the power frame between the wind wheel and the multiplier by means of a power unit of two bearings bearings spaced from the power flanges of the wind wheel shaft. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что передний силовой фланец вала ветроколеса выполнен с направляющими и стыковочными узлами для закрепления втулки ветроколеса. 3. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the front power flange of the wind wheel shaft is made with guides and docking nodes for fixing the wind wheel sleeve. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовая многоярусная рама балочной конструкции при четном числе энергетических потоков выполнена П-образной в каждом ярусе. 4. Installation according to claim 1, characterized in that the power multi-tiered frame of the beam structure with an even number of energy flows is made U-shaped in each tier. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовая многоярусная рама балочной конструкции по крайней мере в одном ярусе при нечетном числе энергетических потоков выполнена Г-образной формы. 5. Installation according to claim 1, characterized in that the power multi-tiered frame of the beam structure in at least one tier with an odd number of energy flows is L-shaped. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рама в ней снабжена люком, установленным на раме по месту ее центрального проема. 6. Installation according to claim 1, characterized in that the frame in it is equipped with a hatch mounted on the frame in place of its central opening. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что центральный и периферийные коридоры обслуживания ограничены снизу съемным полом, закрепленным на раме, а сверху потолком гондолы. 7. Installation according to claim 1, characterized in that the central and peripheral service corridors are bounded from below by a removable floor fixed to the frame and from above by a nacelle ceiling. 8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поперечные размеры центрального коридора обслуживания определены диаметром центрально расположенного большого зубчатого колеса и поперечными размерами механизмов и агрегатов, составляющих отдельные энергетические потоки. 8. Installation according to claim 1, characterized in that the transverse dimensions of the central service corridor are determined by the diameter of the centrally located large gear wheels and the transverse dimensions of the mechanisms and assemblies that make up the individual energy flows. 9. Установка по пп. 1 и 8, отличающаяся тем, что диаметр центрального зубчатого колеса выбран из условия прохода человека при обслуживании. 9. Installation according to paragraphs. 1 and 8, characterized in that the diameter of the Central gear is selected from the condition of passage of a person during maintenance. 10. Установка по пп. 1 и 8, отличающаяся тем, что поперечные размеры периферийных коридоров обслуживания определены возможностью перемещения человека при обслуживании. 10. Installation according to paragraphs. 1 and 8, characterized in that the transverse dimensions of the peripheral service corridors are determined by the ability to move a person during maintenance. 11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что центральный коридор обслуживания связан с периферийными коридорами. 11. Installation according to claim 1, characterized in that the central service corridor is connected with peripheral corridors. 12. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рама в ней снабжена силовыми такелажными узлами, выполненными с возможностью доступа к ним снаружи гондолы. 12. Installation according to claim 1, characterized in that the frame in it is equipped with power rigging units configured to access them from the outside of the nacelle. 13. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рама снабжена стыковочным фланцем под опорно-поворотное устройство, расположенным с нижней стороны рамы. 13. Installation according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with a docking flange under the slewing ring located on the lower side of the frame.
RU9595107096A 1995-04-20 1995-04-20 Wind-electric power plant RU2075641C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595107096A RU2075641C1 (en) 1995-04-20 1995-04-20 Wind-electric power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU9595107096A RU2075641C1 (en) 1995-04-20 1995-04-20 Wind-electric power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95107096A RU95107096A (en) 1997-01-27
RU2075641C1 true RU2075641C1 (en) 1997-03-20

Family

ID=20167371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU9595107096A RU2075641C1 (en) 1995-04-20 1995-04-20 Wind-electric power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2075641C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD671Z (en) * 2012-09-05 2014-03-31 Технический университет Молдовы Wind-driven electric plant with horizontal axis
MD1126Z (en) * 2016-09-12 2017-09-30 Технический университет Молдовы Wind turbine (embodiments)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1682621, кл. F 03 D 7/04, 1989. 2. Фатеев Е.М. Ветродвигатели.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1945, с.128 - 131. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD671Z (en) * 2012-09-05 2014-03-31 Технический университет Молдовы Wind-driven electric plant with horizontal axis
MD1126Z (en) * 2016-09-12 2017-09-30 Технический университет Молдовы Wind turbine (embodiments)

Also Published As

Publication number Publication date
RU95107096A (en) 1997-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2267299B1 (en) A wind power generating system
CN101871424B (en) Yaw drive method and device for wind power generator
RU2438041C2 (en) Direct-drive generator or engine for wind- or hydropower plant or vessel, and assembly method of such plant
US7854592B2 (en) Wind turbine rotor, a rotation controlling mechanism and a method for controlling at least one blade of a wind turbine rotor
US8084880B2 (en) Concentrator for wind power station and aeolian grid
US8403786B2 (en) Wind turbine with a drive train
US7777363B2 (en) Wind engine and wind power system
CN101725632A (en) Bearing with alternative load path for extreme loads
EP2273104B1 (en) A wind turbine with improved yaw control
JP2011127551A (en) Wind-powered generator apparatus
US20150051038A1 (en) Transmission
JP2004232500A (en) Nacelle turn drive device for wind power generation equipment, and its operating method
EP4155531A1 (en) Windmill
CN102853063A (en) Oil level maintenance system
CN202451363U (en) Wind turbine with hydraulic blade variable pitch systems
WO2003031811A2 (en) Modular wind turbine gearbox
RU2075641C1 (en) Wind-electric power plant
CN106523265B (en) Horizontal shaft type wind turbine, wind turbine set and traction transmission system
US20190383359A1 (en) Wind turbine with two-stage star compound gear train
JP2019526012A (en) Nacelle and rotor for wind turbine and method
DE102009008340A1 (en) Flow turbine
EP2218909A2 (en) Wind power assembly
US6858950B1 (en) Liquid power machine
CN110273984A (en) Wind turbines dual input shunts electric pitch drive and Wind turbines
CN104912734A (en) Anti-stall vertical axis wind turbine