RU21072U1

RU21072U1 - WIND POWER PLANT

Info

Publication number: RU21072U1
Application number: RU2001110638/20U
Authority: RU
Inventors: А.В. Беззубов; Ю.Н. Гринь; Б.И. Олейников; гин Н.Н. Портн; Н.Н. Портнягин
Original assignee: Беззубов Анатолий Вениаминович; Гринь Юрий Николаевич; Олейников Борис Иванович; Портнягин Николай Николаевич
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2001-12-20

Description

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВ1СА.WIND POWER INSTALLATION 1CA.

F04D 1/04 F04D 1/04

Ветроэнергетическая установка относится к области электроэнергетики и может быть использована для преобразования энергии ветра в электроэнергию.A wind power plant belongs to the field of electric power and can be used to convert wind energy into electricity.

Известна ветроэнергетическая установка датской фирмы «Элсампроект 1, предназначенная для преобразования энергии ветра в электроэнергию, состоящая из мачты с установленной на ней поворотной платформой, на которой смонтирована ветровая турбина с лопастями пропеллерного типа, муфты, соединяющей вал ветровой турбины с мультипликатором, обеспечивающим повышение числа оборотов, выходной вал которого соединен посредством муфты с валом электрогенератора.A well-known wind power installation of the Danish company "Elsamproekt 1", designed to convert wind energy into electricity, consisting of a mast with a rotary platform mounted on it, on which a wind turbine with propeller-type blades is mounted, a coupling connecting the shaft of the wind turbine with a multiplier, which increases the speed the output shaft of which is connected by means of a coupling to the shaft of the generator.

Недостатком таких ветроэнергетических установок является их низкий к.н.д. и малая мощность при малых и средних скоростях ветрового потока.The disadvantage of such wind power plants is their low efficiency. and low power at low and medium wind speeds.

Известна ветроэнергетическая установка 2, к.п.д. которой в 3-4 раза выше к.п.д. ветроэнергетической установки с ветровыми турбинами пропеллерного типа, состоящая из рабочего колеса с центральным обтекателем, на периферии которого установлены реактивные лопатки, а растеканию набегающего ветрового потока препятствует кольцевой цилиндрический обтекатель, установленный соосно с рабочим колесом. С тыльной стороной рабочего колеса контактирует бегунок электрогенератора, который установлен в обтекателе, формирующем внешний ветровой поток с плавным изменением скорости, вследствие чего на выходе воздуха из лопаточного пространства аппарата образуется разряжение, которое повышает перепад давления на лопатках.Known wind power installation 2, efficiency which is 3-4 times higher efficiency a wind power installation with propeller-type wind turbines, consisting of an impeller with a central cowl, on the periphery of which jet blades are installed, and an annular cylindrical cowl mounted coaxially with the impeller prevents the flow of the incoming wind flow. The runner of the electric generator is in contact with the back of the impeller, which is installed in the fairing, which forms an external wind flow with a smooth change in speed, as a result of which a vacuum forms at the air outlet from the blade space of the apparatus, which increases the pressure drop across the blades.

Основным недостатком ветроэнергетических установок подобного типа являются конструкторско-технологические ограничения по увеличению мощности установок, связанные с возрастанием лобового сопротивления от набегающего ветрового потока и массы вращающихся частей рабочего колеса.The main disadvantage of wind power plants of this type is the design and technological restrictions on increasing the power of the plants associated with an increase in drag from the incoming wind flow and the mass of the rotating parts of the impeller.

Наиболее близкой по технической сущности является ветроэнергетическая установка 3, состоящая из установленного на опоре энергоагрегата, содержащего по крайней мере одну ветровую турбину, связанную с электрогенератором, переднюю кольцевую оболочку с по крайней мере одним входным каналом ветровой турбины и подвижной выходной частью, во входной части которой установлена ветровая турбина, а электрогенератор помещен в центральную оболочку, установленную заThe closest in technical essence is the wind power installation 3, consisting of a power unit mounted on a support, containing at least one wind turbine connected to an electric generator, a front annular shell with at least one inlet channel of the wind turbine and a movable output part, in the input part of which a wind turbine is installed, and the electric generator is placed in a central shell installed behind

лопастями ветровой турбины и представляющую обтекаемую поверхность, образующую с выходной подвижной частью передней кольцевой оболочки выходной канал ветровой турбины, а с наружной кольцевой оболочкой, установленной концентрично передней кольцевой оболочке и центральной оболочке, диффузорный канал, проходное сечение которого регулируется подвижной выходной частью дополнительной кольцевой оболочки.the blades of the wind turbine and representing a streamlined surface, forming with the output movable part of the front annular shell the output channel of the wind turbine, and with the outer annular shell installed concentrically with the front annular shell and the central shell, a diffuser channel, the passage section of which is regulated by the movable output part of the additional annular shell.

Недостатками ветроэнергетических установок подобного типа являются:The disadvantages of wind power plants of this type are:

-малая мощность ветрового потока, непосредственно взаимодействующего с лопастями ветровой турбины из-за малого сечения центрального входного канала передней кольцевой оболочки, где расположена ветровая турбина;-low power of the wind flow directly interacting with the blades of the wind turbine due to the small cross section of the central input channel of the front annular shell, where the wind turbine is located;

-невозможность получения глубокого разряжения за лопастями ветровой турбины за счет повторного использования эффекта эжекции создаваемого наружной кольцевой оболочкой и центральной оболочкой и регулируемой подвижной частью дополнительной кольцевой оболочки из-за несоразмерного объема пропускаемого воздушного потока центрального входного канала передней кольцевой оболочки, внутри которой установлена ветровая турбина и кольцевого входного канана, образованного внутренней поверхностью наружной кольцевой оболочки и наружной поверхностью дополнительной.- the inability to obtain a deep vacuum behind the blades of the wind turbine due to the reuse of the ejection effect created by the outer annular shell and the central shell and the adjustable movable part of the additional annular shell due to the disproportionate amount of transmitted air flow of the central inlet channel of the front annular shell, inside which the wind turbine is installed and annular inlet channel formed by the inner surface of the outer annular shell and the outer surface ited more.

Целью предлагаемой полезной модели является увеличение к.п.д. ветроэнергетической установки путем максимального использования энергии ветрового потока, непосредственно воздействующего на лопасти ветровой турбины.The purpose of the proposed utility model is to increase the efficiency a wind power plant by maximizing the use of wind flow energy directly affecting the blades of a wind turbine.

Указанная цель достигается тем, что ветроэнергетическая установка, в виде установленного на опоре энергоафегата, содержащего по крайней мере одну ветровую турбину, связанную с электрогенератором, переднюю кольцевую оболочку с по крайней мере одним входным каналом ветровой турбины и подвижной выходной частью, в которой размещена ветровая турбина, а электрогенераторпомещен в центральную оболочку,This goal is achieved by the fact that the wind power installation, in the form of a power unit mounted on a support, containing at least one wind turbine connected to an electric generator, a front annular shell with at least one inlet channel of the wind turbine and a movable output part in which the wind turbine is placed , and the generator is placed in the Central shell,

установленную за лопастями ветровой турбины и представляющую обтекаемую поверхность, образующую с выходной подвижной частью передней кольцевой оболочки выходной канал ветровой турбины, а с наружной кольцевой оболочкой, установленной концентрично передней кольцевой оболочке и центральной оболочке, диффузорный канал, имеет переднюю кольцевую оболочку и наружную кольцевую оболочку выполненные в виде воздуховодов, расширяющиеся части которых направлены в сторону набегающего ветрового потока и снабжены радиальными направляющими пластинами, при этом выходная часть наружной кольцевой оболочки выполнена с возможностью осевого перемещения, а ветровая турбина установлена в выходной части передней кольцевой оболочки.installed behind the blades of the wind turbine and representing a streamlined surface, forming with the output movable part of the front annular shell the output channel of the wind turbine, and with the outer annular shell mounted concentrically to the front annular shell and the central shell, the diffuser channel has a front annular shell and an outer annular shell made in the form of air ducts, the expanding parts of which are directed towards the oncoming wind flow and are equipped with radial guide rails ins, the output portion of the outer annular sheath configured to be axially displaceable, and wind turbine is mounted in the outlet portion of the front annular shell.

части которых направлены в сторону набегающего воздупшого потока и снабжены радиальными направляющими пластинами, обеспечивается увеличение площади захвата набегающего воздущного потока и соответственно - энергии воздущного потока, непосредственно воздействующего на лопасти ветровой турбины, а также создающего перепад давления на лопастях ветровой турбины за счет эффекта эжекции, оптимальный режим которой достигается изменением проходного сечения выходного и диффузорного каналов посредством подвижной выходной части передней и наружной кольцевых оболочек, а это влечет за собой 2-3-кратное увеличение использования энергии ветрового потока по сравнению с ветроэнергетической установкой, принятой в качестве прототрша.the parts of which are directed towards the oncoming swollen flow and are equipped with radial guide plates, an increase in the capture area of the oncoming air flow and, accordingly, the energy of the air flow directly acting on the blades of the wind turbine, as well as creating a pressure differential on the blades of the wind turbine due to the ejection effect, is ensured the mode of which is achieved by changing the bore of the output and diffuser channels through the movable output part of the front and ruzhnoy annular shells, which entails a 2-3-fold increase in wind flow energy utilization as compared with a wind power installation, adopted as prototrsha.

На фигЛ изображен обыщи вид ветроэнергетической установки, установленной на опоре 1.FIG. 1 depicts searches of a wind power installation mounted on a support 1.

На фиг.2 изображена ветроэнергетическая установка, содержащая ветровую турбину 2, переднюю кольцевую оболочку 3 с подвижной выходной частью передней кольцевой оболочки 4, центральную оболочку 5, обтекатель 6, наружную кольцевую оболочку 7 с подвижной выходной частью наружной кольцевой оболочки 8, радиальные направляющие пластины передней кольцевой оболочки 9 и радиальные направляющие пластины наружной кольцевой оболочки 10,Figure 2 shows a wind power installation comprising a wind turbine 2, a front annular shell 3 with a movable output part of the front annular shell 4, a central shell 5, a fairing 6, an outer annular shell 7 with a movable output part of the outer annular shell 8, radial guide plates of the front an annular shell 9 and radial guide plates of the outer annular shell 10,

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Набегающий ветровой поток, попадая во внутреннюю полость передней кольцевой оболочки 3, сжимается за счет сужения ее сечения и центрального обтекателя 6, увеличивает свою скорость и кинетическую энергию, при этом, проходя между радиально расположенными направляющими пластинами 9 стабилизирует направление своего движения. Выпрямленный ветровой поток воздействует на рабочие поверхности лопастей ветровой турбины 2, создавая крутящий момент на валу турбины 2. После прохождения лопастей ветровой турбины 2, ветровой поток попадает в выходной канал, образованный подвижной выходной частью передней кольцевой оболочки 4 и центральной оболочкой 5.Wind power installation works as follows. The incident wind stream, getting into the inner cavity of the front annular shell 3, is compressed due to the narrowing of its cross section and the central fairing 6, increases its speed and kinetic energy, while passing between the radially arranged guide plates 9 stabilizes the direction of its movement. The straightened wind flow acts on the working surfaces of the blades of the wind turbine 2, creating a torque on the shaft of the turbine 2. After passing through the blades of the wind turbine 2, the wind flow enters the output channel formed by the movable output part of the front annular shell 4 and the central shell 5.

Набегающий ветровой поток, попавший в кольцевой канал, образованный наружной поверхностью передней кольцевой оболочки 3 и внутренней поверхностью наружной кольцевой оболочки 7, сжимается за счет сужения его сечения, увеличивая свою скорость и кинетическую энергию, при этом, проходя между радиально расположенными направляющими пластинами 10, стабилизирует направление своего движения. При выходе из кольцевого канала, сжатый воздушный поток поступает в диффузорный канал, образованный подвижной выходной частью наружной кольцевой оболочки 8 и центральной оболочкой 5. Воздушный поток диффузорного канала, имея большую скорость по сравнению со скоростью воздушного потока выходного канала, создает эффект эжекции и, как следствие, увеличивает перепад давления на лопастях ветровой турбины 2, еще более увеличивая крутящий момент на валу турбины 2.The incident wind flow entering the annular channel formed by the outer surface of the front annular shell 3 and the inner surface of the outer annular shell 7 is compressed by narrowing its cross section, increasing its speed and kinetic energy, while passing between the radially arranged guide plates 10, it stabilizes direction of your movement. When leaving the annular channel, the compressed air stream enters the diffuser channel formed by the movable output part of the outer annular shell 8 and the central shell 5. The air stream of the diffuser channel, having a higher speed compared to the air flow rate of the output channel, creates an ejection effect and, as the consequence, increases the pressure drop across the blades of the wind turbine 2, further increasing the torque on the shaft of the turbine 2.

Claims

A wind power installation in the form of a power unit mounted on a support, comprising at least one wind turbine connected to an electric generator, a front annular shell with at least one inlet channel of the wind turbine and a movable output part, and the electric generator is placed in a central shell installed behind the blades of the wind turbine and representing a streamlined surface, forming with the output movable part of the front annular shell the output channel of the wind turbine, and with the outer ring about a diffuser channel installed concentrically with the front annular shell and the central shell, characterized in that the front annular shell and the outer annular shell are made in the form of air ducts, the expanding parts of which are directed towards the incoming wind flow and are provided with radial guide plates, while the output part of the outer the annular shell is made with the possibility of axial movement, and a wind turbine is installed in the output part of the front annular shell.