RU2176030C1 - Windmill-electric generating plant - Google Patents

Windmill-electric generating plant Download PDF

Info

Publication number
RU2176030C1
RU2176030C1 RU2000119608/06A RU2000119608A RU2176030C1 RU 2176030 C1 RU2176030 C1 RU 2176030C1 RU 2000119608/06 A RU2000119608/06 A RU 2000119608/06A RU 2000119608 A RU2000119608 A RU 2000119608A RU 2176030 C1 RU2176030 C1 RU 2176030C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
pressure
motor
hydraulic pump
inlet
Prior art date
Application number
RU2000119608/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Голубев
И.А. Зюбин
Original Assignee
Московский энергетический институт (Технический университет)
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 Московский энергетический институт (Технический университет) filed Critical Московский энергетический институт (Технический университет)
Priority to RU2000119608/06A priority Critical patent/RU2176030C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2176030C1 publication Critical patent/RU2176030C1/en

Links

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)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: wind-power engineering; environmentally oriented power supplies. SUBSTANCE: plant has windmill, hydraulic pump, air-water storage, and motor- generator set. Novelty is that plant is provided with check and proportional valves arranged in tandem between hydraulic pump and hydraulic motor; delivery water line; hydraulic lock whose inlet communicates with delivery water line; and hydraulic booster built up of two convertible hydraulic machines of different working volumes and provided with low-pressure inlet and outlet; high-pressure line communicating with air and water storage; pressure switch connected to the latter, and electromagnetic valve whose outlet communicates with control inlet of hydraulic lock and inlet, with outlet of the latter and with low-pressure inlet of hydraulic booster; distributor whose inlet is connected to low-pressure outlet of hydraulic booster and two outlets, in parallel with hydraulic pump; tachometer mounted on common windwheel and hydraulic pump shaft; control unit whose three inputs are connected to respective outputs of motor-generator set, tachometer, and pressure relay; connected to three outputs of control unit are respective inputs of electromagnetic valve, proportional valve, and hydraulic motor. EFFECT: reduced mass and size of plant; improved regulation of motor- generator speed; enhanced utilization of wind energy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для использования в качестве экологически чистого источника энергии. The invention relates to wind energy and is intended for use as an environmentally friendly energy source.

Известна ветроэнергетическая установка (см. авт. свидетельство СССР N 1694067, МПК5 F 03 D 9/00, опубл. БИ N 43, 1991 г.), содержащая корпус с лопастным ветроколесом, установленным в его средней части при помощи ступицы, устройство преобразования энергии, выполненное в виде гидравлического контура, включающего последовательно соединенные коллекторы, гидроаккумуляторы, гидронасос, размещенный в корпусе, и гидромоторы, и связанные с последними электрические мотор-генераторы. Гидроаккумуляторы и мотор-генераторы размещены в наземной установке.A wind power installation is known (see USSR author's certificate N 1694067, IPC 5 F 03 D 9/00, publ. BI N 43, 1991), comprising a housing with a bladed wind wheel installed in its middle part with a hub, a conversion device energy, made in the form of a hydraulic circuit, including series-connected collectors, hydraulic accumulators, a hydraulic pump located in the housing, and hydraulic motors, and electric motor generators connected with the latter. Hydraulic accumulators and motor generators are located in a ground installation.

Однако такая установка не стабильна в работе при изменении скорости ветра. However, such an installation is not stable in operation when the wind speed changes.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является ветроэнергетическая установка, описанная в патенте РФ N 2084697, МПК6 F 03 D 9/00, опубл. 20.07.1997 г., содержащая ветродвигатель и устройство для аккумулирования энергии, включающее гидронасос, пневмогидравлические аккумуляторы, гидромотор и мотор-генератор, электрогенератор, кинематически связанный с ветродвигателем, и электродвигатель, образующий с гидронасосом электронасосный агрегат. Устройство для аккумулирования энергии выполнено в виде блока пневмогидравлических аккумуляторов, газовые полости которых соединены между собой общим трубопроводом, а сообщающиеся между собой гидравлические полости пневмогидравлических аккумуляторов посредством обратного клапана соединены с гидронасосом и посредством запорного устройства и преобразователя гидравлического давления - с гидромотором.Closest to the technical nature of the present invention is a wind power installation described in RF patent N 2084697, IPC 6 F 03 D 9/00, publ. 07/20/1997, containing a wind turbine and a device for energy storage, including a hydraulic pump, pneumatic hydraulic accumulators, a hydraulic motor and a motor generator, an electric generator kinematically connected to the wind turbine, and an electric motor forming an electric pump assembly with the hydraulic pump. The device for energy storage is made in the form of a block of pneumatic-hydraulic accumulators, the gas cavities of which are connected by a common pipeline, and the hydraulic cavities of pneumatic-hydraulic accumulators that communicate with each other by means of a non-return valve are connected to the hydraulic pump and, using a shut-off device and a hydraulic pressure transducer, to the hydraulic motor.

Однако такие установки имеют большие массогабаритные показатели, низкий КПД, связанный с двойным преобразованием энергии, и низкую надежность. However, such installations have large overall dimensions, low efficiency associated with double energy conversion, and low reliability.

Технической задачей изобретения является снижение массогабаритных показателей установки, увеличение глубины автоматической стабилизации частоты вращения мотор-генератора при изменении частоты вращения ветроколеса, вызванном падением скорости ветра вплоть до полного кратковременного штиля, и более полное использование энергии ветра. An object of the invention is to reduce the overall dimensions of the installation, increase the depth of automatic stabilization of the rotational speed of the motor generator when the rotational speed of the wind wheel changes due to a drop in wind speed up to a full short-term calm, and more complete use of wind energy.

Эта задача достигается тем, что известная ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, гидронасос, гидромотор, пневмогидравлический аккумулятор и мотор-генератор, снабжена обратным и пропорциональным клапанами, последовательно расположенными между гидронасосом и гидромотором, напорной гидролинией, гидрозамком, вход которого подключен к напорной гидролиниии, гидромультипликатором, состоящим из двух обратимых гидромашин с разными рабочими объемами и имеющим низконапорные вход и выход и высоконапорную линию, которая соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, реле давления, подключенным к последнему, электромагнитным клапаном, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка, а вход соединен с выходом гидрозамка и низконапорным входом гидромультипликатора, распределителем с двумя выходами и входом, подключенным к низконапорному выходу мультипликатора, а выходами - параллельно гидронасосу, тахометром, установленным на общем валу ветродвигателя и гидронасоса, блоком управления, три входа которого соединены с соответствующими выходами мотор-генератора, тахометра и реле давления, а к трем выходам блока управления подключены соответствующие входы электромагнитнного клапана, пропорционального клапана и гидромотора. This task is achieved by the fact that the known wind power installation comprising a wind turbine, a hydraulic pump, a hydraulic motor, a pneumatic hydraulic accumulator and a motor generator, is equipped with a check valve and a proportional valve sequentially located between the hydraulic pump and a hydraulic motor, a pressure hydraulic line, a hydraulic lock, the input of which is connected to a pressure hydraulic line, a hydraulic multiplicator consisting of two reversible hydraulic machines with different working volumes and having a low-pressure inlet and outlet and a high-pressure line, which dinene with a pneumohydraulic accumulator, a pressure switch connected to the last, an electromagnetic valve, the output of which is connected to the control input of the hydraulic lock, and the input is connected to the hydraulic lock output and a low-pressure input of the hydraulic multiplier, a distributor with two outputs and an input connected to the low-pressure output of the multiplier, and the outputs - parallel to the hydraulic pump, a tachometer mounted on the common shaft of the wind turbine and hydraulic pump, a control unit, the three inputs of which are connected to the corresponding outputs of the torus generator, tachometer and pressure switch, and the corresponding inputs of the electromagnetic valve, the proportional valve and the hydraulic motor are connected to the three outputs of the control unit.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема ветроэнергетической установки. The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a wind power installation.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, кинематически связанный с гидронасосом 2, напорную линию 3, содержащую последовательно расположенные обратный клапан 4 и пропорциональный клапан 5, через которые гидронасос 2 соединен с гидромотором 6, выход которого через всасывающую линию 7 подключен к гидронасосу 2, выходной вал гидромотора 6 соединен с мотор-генератором 8. К напорной линии 3 подключен один из входов гидрозамка 9, выход которого соединен с низконапорным входом 10 гидромультипликатора 11 и входом электромагнитного клапана 12, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка 9. Низконапорный выход 13 гидромультипликатора 11 подключен к входу распределителя 14, один их выходов которого соединен с всасывающей линией 7 и выходом гидронасоса 2. Высоконапорная линия 15 гидромультипликатора 11 подключена к пневмогидроаккумулятору 16 и реле давления 17. Тахометр 18 установлен на общем валу ветродвигателя 1 и гидронасоса 2, а его выход, выходы реле давления 17 и мотор-генератора 8 подключены к соответствующим входам блока управления 19, выходы которого соединены с электрическими входами электромагнитного клапана 12, пропорционального клапана 5 и механизма управления 20 гидромотора 6. В качестве блока управления 19 может быть использован серийно выпускаемый "Зональный управляющий комплекс "СТАРТ-КВИН" Техническое описание РТС-00.0П2799.00.ТО". The wind power installation includes a wind turbine 1, kinematically connected to the hydraulic pump 2, a pressure line 3 containing a sequentially located check valve 4 and a proportional valve 5, through which the hydraulic pump 2 is connected to the hydraulic motor 6, the output of which through the suction line 7 is connected to the hydraulic pump 2, the output shaft of the hydraulic motor 6 is connected to the motor generator 8. One of the inputs of the hydraulic lock 9 is connected to the pressure line 3, the output of which is connected to the low-pressure input 10 of the hydraulic multiplier 11 and the input of the electromagnetic valve Ana 12, the output of which is connected to the control input of the hydraulic lock 9. The low-pressure output 13 of the hydraulic multiplier 11 is connected to the input of the distributor 14, one of whose outputs is connected to the suction line 7 and the output of the hydraulic pump 2. The high-pressure line 15 of the hydraulic multiplier 11 is connected to the pneumatic accumulator 16 and pressure switch 17 The tachometer 18 is installed on the common shaft of the wind turbine 1 and the hydraulic pump 2, and its output, the outputs of the pressure switch 17 and the motor generator 8 are connected to the corresponding inputs of the control unit 19, the outputs of which are connected to electrical inputs of the electromagnetic valve 12, the proportional valve 5 and the control mechanism 20 of the hydraulic motor 6. As a control unit 19 can be used commercially available "Zone control complex" START-QUIN "Technical description RTS-00.0P2799.00.TO".

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

При изменении скорости ветра изменяется частота вращения ветродвигателя 1 и приводимого им во вращение гидронасоса 2 и регистрируется тахометром 18. В блоке управления 19 происходит сравнение сигналов тахометра 18, мотор-генератора 8 и реле давления 17. Результатом сравнения является выбор одного из следующих режимов работы (зарядка аккумулятора, рабочий режим и разрядка). When the wind speed changes, the speed of the wind turbine 1 and the hydraulic pump 2 driven by it changes and is recorded by the tachometer 18. In the control unit 19, the signals of the tachometer 18, motor generator 8 and pressure switch 17 are compared. The result of the comparison is the selection of one of the following operating modes ( battery charging, operating mode and discharge).

При разреженном пневмогидравлическом аккумуляторе и увеличении скорости ветра происходит рост частоты вращения ветродвигателя 1, гидронасоса 2 и увеличивается расход в напорной линии 3. Это приводит к увеличению давления перед пропорциональным клапаном 5, в результате чего часть рабочей жидкости через гидрозамок 9 поступает на низконапорный вход 10 гидромультипликатора 11, с низконапорного выхода 13 гидромультипликатора 11 рабочая жидкость возвращается во всасывающую линию 7 через распределитель 14. Гидромультипликатор 11 обеспечивает повышение давления в высоконапорной линии 15 за счет разных рабочих объемов гидромашин, что позволяет уменьшить габариты пневмогидравлического аккумулятора 16 без потери его энергоемкости. Для уменьшения времени зарядки пневмогидравлического аккумулятора 16, а также для снижения порогового значения скорости ветра, при которой может происходить зарядка, механизм управления 20 гидромотора 6 приводится в положение минимальной подачи, а регулирование частоты вращения мотор-генератора 8 при изменении скорости ветра обеспечивается изменением расхода рабочей жидкости, проходящей через пропорциональный клапан 5. При достижении предельного давления зарядки пневмогидравлического аккумулятора 16 с реле давления 17 подается сигнал на блок управления 19, по которому пропорциональный клапан 5 переходит в открытое состояние, и дальнейшее управление частотой вращения мотор-генератора 8 обеспечивается механизмом управления 20, в соответствии с сигналами, поступающими от тахометра 18 и мотор-генератора 8. With a rarefied pneumatic-hydraulic accumulator and an increase in wind speed, the rotational speed of the wind turbine 1, hydraulic pump 2 increases and the flow rate in the pressure line 3 increases. This leads to an increase in pressure in front of the proportional valve 5, as a result of which part of the working fluid passes through the hydraulic lock 9 to the low-pressure inlet 10 of the hydraulic multiplier 11, from the low-pressure output 13 of the hydraulic multiplier 11, the working fluid returns to the suction line 7 through the distributor 14. The hydraulic multiplier 11 provides an increase pressure increase in the high-pressure line 15 due to the different working volumes of hydraulic machines, which allows to reduce the dimensions of the pneumohydraulic accumulator 16 without losing its energy consumption. To reduce the charging time of the pneumohydraulic accumulator 16, as well as to reduce the threshold value of the wind speed at which charging can take place, the control mechanism 20 of the hydraulic motor 6 is set to the minimum feed position, and the rotation frequency of the motor generator 8 with a change in wind speed is provided by changing the flow rate of the working liquid passing through the proportional valve 5. When the charging pressure of the pneumohydraulic accumulator 16 is reached with the pressure switch 17, a signal and the control unit 19, through which the proportional valve 5 goes into the open state, and further control of the rotational speed of the motor generator 8 is provided by the control mechanism 20, in accordance with the signals received from the tachometer 18 and the motor generator 8.

Снижение скорости ветра приводит к снижению частоты вращения гидронасоса 2 и уменьшению расхода рабочей жидкости, подаваемого в напорную линию 3. Снижение частоты вращения гидронасоса 2 фиксируется тахометром 18, и с одного из выходов блока управления 19 поступает сигнал на включение электромагнитного клапана 12. В результате этого гидрозамок 9 приводится в открытое состояние. При этом рабочая жидкость из пневмогидроаккумулятора 16 начинает поступать в высоконапорную линию 15 гидромультипликатора 11, что обеспечивает изменение направления расхода рабочей жидкости с низконапорного выхода 13 в низконапорный вход 10 гидромультипликатора 11 и через открытый гидрозамок 9 в напорную линию 3, что в свою очередь обеспечивает дополнительный расход жидкости к гидромотору 6 и стабилизацию частоты вращения мотор-генератора 8. При таком способе стабилизации исключаются дополнительные преобразования энергии и связанные с ними потери. Обратный клапан 4 обеспечивает однозначное направление потока рабочей жидкости. A decrease in wind speed leads to a decrease in the frequency of rotation of the hydraulic pump 2 and a decrease in the flow rate of the working fluid supplied to the pressure line 3. The decrease in the frequency of rotation of the hydraulic pump 2 is detected by the tachometer 18, and a signal is received from one of the outputs of the control unit 19 to turn on the electromagnetic valve 12. As a result, the hydraulic lock 9 is opened. In this case, the working fluid from the pneumatic accumulator 16 begins to flow into the high-pressure line 15 of the hydraulic multiplier 11, which provides a change in the direction of flow of the working fluid from the low-pressure output 13 to the low-pressure input 10 of the hydraulic multiplier 11 and through the open hydraulic lock 9 to the pressure line 3, which in turn provides additional flow fluid to the hydraulic motor 6 and stabilization of the rotational speed of the motor generator 8. With this stabilization method, additional energy conversions and related loss. The check valve 4 provides a clear direction of flow of the working fluid.

Включение направляющего распределителя 14 позволяет обеспечить начальную раскрутку ветродвигателя 1 от гидронасоса 2, работающего в режиме гидромотора, за счет запасенной в пневмогидроаккумуляторе 16 энергии без перевода мотор-генератора 8 в режим электродвигателя. В этом случае экономится электроэнергия и повышается надежность работы мотор-генератора за счет снижения числа его реверсов и надежность работы всей энергосистемы, которую питает ветроэнергетическая установка, за счет снижения перерывов в энергоснабжении. The inclusion of the directional distributor 14 allows for the initial spin-up of the wind turbine 1 from the hydraulic pump 2 operating in the hydraulic motor mode, due to the energy stored in the pneumatic accumulator 16 without putting the motor generator 8 into electric motor mode. In this case, energy is saved and the reliability of the motor generator is increased by reducing the number of its reverses and the reliability of the entire power system, which is fed by the wind power installation, by reducing interruptions in power supply.

Claims (1)

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, гидронасос, гидромотор, пневмогидравлический аккумулятор и мотор-генератор, отличающаяся тем, что она снабжена обратным и пропорциональным клапанами, последовательно расположенными между гидронасосом и гидромотором, напорной гидролинией, гидрозамком, вход которого подключен к напорной гидролинии, гидромультипликатором, состоящим из двух обратимых гидромашин с разными рабочими объемами и имеющим низконапорные вход и выход и высоконапорную линию, которая соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, реле давления, подключенным к последнему, электромагнитным клапаном, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка, а вход соединен с выходом гидрозамка и низконапорным входом гидромультипликатора, распределителем с двумя выходами и входом, подключенным к низконапорному выходу мультипликатора, а выходами - параллельно гидронасосу, тахометром, установленном на общем валу ветродвигателя и гидронасоса, блоком управления, три входа которого соединены с соответствующим выходами мотор-генератора, тахометра и реле давления, а к трем выходам блока управления подключены соответствующие входы электромагнитного клапана, пропорционального клапана и гидромотора. A wind power installation comprising a wind turbine, a hydraulic pump, a hydraulic motor, a pneumatic hydraulic accumulator and a motor generator, characterized in that it is equipped with a check valve and a proportional valve located in series between the hydraulic pump and the hydraulic motor, a pressure hydraulic line, a hydraulic lock, the input of which is connected to a pressure hydraulic line, consisting of a hydraulic multiplier, of two reversible hydraulic machines with different working volumes and having low-pressure inlet and outlet and high-pressure line, which is connected to pneumatic a hydraulic accumulator, a pressure switch connected to the last, an electromagnetic valve, the output of which is connected to the control input of the hydraulic lock, and the input is connected to the hydraulic lock output and a low-pressure input of the hydraulic multiplier, a distributor with two outputs and an input connected to the low-pressure output of the multiplier, and the outputs are parallel to the hydraulic pump , a tachometer mounted on a common shaft of a wind turbine and a hydraulic pump, a control unit, the three inputs of which are connected to the corresponding outputs of the motor generator, ometra and pressure switch, and the three outputs of the control unit are connected corresponding inputs of the solenoid valve, the proportional valve and the hydraulic motor.
RU2000119608/06A 2000-07-25 2000-07-25 Windmill-electric generating plant RU2176030C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119608/06A RU2176030C1 (en) 2000-07-25 2000-07-25 Windmill-electric generating plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000119608/06A RU2176030C1 (en) 2000-07-25 2000-07-25 Windmill-electric generating plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2176030C1 true RU2176030C1 (en) 2001-11-20

Family

ID=20238235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000119608/06A RU2176030C1 (en) 2000-07-25 2000-07-25 Windmill-electric generating plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2176030C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009100514A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-20 Igor Vladimirovich Prus Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine
CN103104413A (en) * 2011-11-11 2013-05-15 韩树君 Pneumatic hydraulic generator set

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009100514A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-20 Igor Vladimirovich Prus Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine
EA012536B1 (en) * 2008-02-11 2009-10-30 Игорь Владимирович ПРУС Pneumatic hydraulic power plant and pneumatic hydraulic radial engine
CN103104413A (en) * 2011-11-11 2013-05-15 韩树君 Pneumatic hydraulic generator set
CN103104413B (en) * 2011-11-11 2015-04-01 韩树君 Pneumatic hydraulic generator set

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7932620B2 (en) Windmill utilizing a fluid driven pump
CN103089533B (en) Tidal current energy unsteady state pressurization sea water desalination and generating set
EP0104034A1 (en) Wind turbines
US4142367A (en) Domestic water pressure-flow powered generator system
WO2008106967A1 (en) Method for accumulation and utilization of renewable energy
CN111396288B (en) Power generation system based on constant pressure
CN103628932B (en) High-efficiency compressed air energy storage power generation system
CN201461236U (en) Pitch of blade adjusting device for controlling wind wheel
CN201615021U (en) Multilevel water power generating unit
CN108661863A (en) A kind of multistage hydraulic type wind power generating set
RU2176030C1 (en) Windmill-electric generating plant
CN105800734B (en) New energy efficient plunger pump desalination plant system
CN110454401A (en) A kind of water energy picotan for making river go up a hill
CN201344088Y (en) Barrel-type hydraulic power generation device
CN2534383Y (en) Energy-saving hydraulic power generator
CN110645136A (en) Power generation system
CN212716978U (en) Multistage power generation system
CN101871423A (en) Pitch adjusting system of rotation type hydraulic proportional servo drive motor
CN113982841A (en) Wind power grid-connected system and control method thereof
CN102226443A (en) Wind-driven energy storage power generating device and method
CN208431097U (en) A kind of wind power generation hydraulic transmission energy storage device
CN111502890A (en) Multistage power generation system and operation method thereof
US20220006321A1 (en) Compressed air energy storage and power generation apparatus and compressed air energy storage and power generation method
CN201671754U (en) Environmental protection power generating device
CN203655362U (en) Efficient energy storage and power generation system for compressed air

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050726