RU2347103C1 - Rotor wind power unit with full-rotating blades - Google Patents
Rotor wind power unit with full-rotating blades Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347103C1 RU2347103C1 RU2007115951/06A RU2007115951A RU2347103C1 RU 2347103 C1 RU2347103 C1 RU 2347103C1 RU 2007115951/06 A RU2007115951/06 A RU 2007115951/06A RU 2007115951 A RU2007115951 A RU 2007115951A RU 2347103 C1 RU2347103 C1 RU 2347103C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- wind
- turbine
- full
- rotor
- Prior art date
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 206010013647 Drowning Diseases 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 13
- 244000309464 bull Species 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 2
- 208000031439 Striae Distensae Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/202—Rotors with adjustable area of intercepted fluid
- F05B2240/2021—Rotors with adjustable area of intercepted fluid by means of telescoping blades
-
- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- 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
-
- 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
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
-
- 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
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Abstract
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветроагрегатам, использующим энергию потока воздуха и применяемым для выработки электроэнергии в промышленных масштабах с целью уменьшения влияния на окружающую среду традиционных энергоустановок ТЭЦ, ГЭС, АЭС.The invention relates to wind energy, in particular to wind turbines using the energy of the air flow and used to generate electricity on an industrial scale in order to reduce the environmental impact of traditional power plants of thermal power plants, hydroelectric power stations, nuclear power plants.
Известна конструкция ветроагрегата с вертикально-осевым ветроколесом, снабженная большим количеством профилированных лопастей, которые изогнуты по винтовой линии в противоположных направлениях и соединены между собой в местах пересечения /А.с. №1150395 СССР, МКИ F03D 3/06. Вертикально-осевое ветроколесо/ В.М.Лятхер, И.В.Семенов. - №3539774/25-06; заявл. 17.01.83; опубл. 15.04.85, Бюл.№14/ [1].A known design of a wind turbine with a vertically axial wind wheel, equipped with a large number of profiled blades that are curved along a helical line in opposite directions and are interconnected at the intersection / A. No. 1150395 USSR, MKI F03D 3/06. Vertical-axial wind wheel / V.M. Lyatkher, I.V. Semenov. - No. 3539774 / 25-06; declared 1/17/83; publ. 04/15/85, Bull. No. 14 / [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве отсутствует схема подготовки к штормовому воздействию, что снижает надежность и безопасность работы. Кроме того, устройство требует большой материалоемкости для создания вертикально-осевого ветроколеса, что приводит к увеличению стоимости всей конструкции.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that in the known device there is no scheme for preparing for a storm, which reduces the reliability and safety of work. In addition, the device requires large materials to create a vertically axial wind wheel, which leads to an increase in the cost of the entire structure.
Известна конструкция ортогонального ветроагрегата с разнесенными в плане вертикальными прямыми лопастями, работающими по аэродинамическому принципу / А.с. №1768797 СССР, МКИ F03D 3/06. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения / Ю.Ю.Качур, В.М.Орлик. - №4868269/06; заявл. 13.08.90; опубл. 15.10.92, Бюл. №38/ [2].The known design of an orthogonal wind turbine with vertical straight blades spaced apart in plan, working according to the aerodynamic principle / A.S. No. 1768797 USSR, MKI F03D 3/06. Wind power installation with a vertical axis of rotation / Yu.Yu. Kachur, V.M.Orlik. - No. 4868269/06; declared 08/13/90; publ. 10/15/92, Bull. No. 38 / [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве конструкция ветроэнергетической установки располагается на небольшой опоре, не подготовленной к штормовому воздействию, что приводит к снижению эффективности работы и уменьшению надежности всей конструкции.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that in the known device the design of the wind power installation is located on a small support, not prepared for storm exposure, which leads to a decrease in operating efficiency and a decrease in the reliability of the entire structure.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является ветроагрегат ортогонального типа, в котором каждая лопасть выполнена составной из трех или более аэродинамических профилей. Во время работы ВЭУ ветровой поток действует только на лопасти, движущиеся по ветру, а лопасти, находящиеся с другой стороны ветроколеса, практически не оказывают сопротивления ветру / А.с. №1622609 СССР, МКИ F03D 9/00. Ветродвигатель / В.М.Антипов. - №4484215/06; заявл. 20.09.88; опубл. 23.01.91, Бюл. №3/ [3], принято за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is an orthogonal type wind turbine in which each blade is made up of three or more aerodynamic profiles. During the operation of the wind turbine, the wind flow acts only on the blades moving in the wind, and the blades located on the other side of the wind wheel have practically no resistance to the wind. No. 1622609 USSR, MKI F03D 9/00. Wind turbine / V.M. Antipov. - No. 4484215/06; declared 09/20/88; publ. 01/23/91, Bull. No. 3 / [3], taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип относится то, что в известном устройстве имеется большое количество подвижных аэродинамических профилей, снижающих надежность работы конструкции, а также увеличивающих ее материалоемкость и стоимость.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted for the prototype include the fact that the known device has a large number of movable aerodynamic profiles that reduce the reliability of the structure and also increase its material consumption and cost.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы роторного ветроагрегата с полноповоротными лопастями. Это позволит более широко применять ветроагрегаты в зонах со средним ветровым потенциалом, например в центральных регионах страны.The claimed invention is aimed at solving the problem of improving the reliability of the rotor wind turbine with full rotor blades. This will allow more widespread use of wind turbines in areas with an average wind potential, for example, in the central regions of the country.
Технический результат - увеличение агрегатной мощности и КПД ветроагрегата, повышение надежности работы роторного ветроагрегата с полноповоротными лопастями, а также уменьшение материалоемкости и стоимости всей конструкции.The technical result is an increase in aggregate power and efficiency of the wind turbine, increasing the reliability of the rotor wind turbine with full rotor blades, as well as reducing the material consumption and cost of the entire structure.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве, включающем основание, вертикальный вал вращения, рабочие лопасти, установленные параллельно валу с возможностью поворота вокруг осей, проходящих через их центры тяжести, особенностью является то, что роторный ветроагрегат снабжен роторной турбиной с размещенными на ней полноповоротными лопастями и имеющей центральную и периферийную точку опоры, при этом турбина соосно соединена с электрогенератором, оснащена управляющей электросистемой, работающей в автоматическом режиме, и силовой электросистемой, вырабатывающей ток потребления, приборами управления, предохранительной автоматикой и пусковыми устройствами, а также автоматической системой управления ее работой; центральная часть турбины состоит из центральной колонны, на верхней части которой расположены измерительные приборы, а основание центральной колонны опирается на шаровой опорный подшипник, смонтированный в основании; основание состоит из фундаментного кольца, имеющего в центре металлический круг с направляющими рельсами, по которым передвигаются опорные тележки с двигателями, на которые установлена турбина, и при запуске двигателей опорных тележек начинается вращение всей турбины и продолжается до достижения расчетной скорости, после чего двигатели опорных тележек автоматически переключаются с режима двигателя на режим генератора и начинается выработка потребительского тока; центральная колонна является связующим звеном между отходящими от ее центра лучами и связующими стойками, установленными в центральной части лучей турбины между нижними частями лучей; на концах лучей установлены оси вращения полноповоротных рабочих лопастей и захватные устройства, фиксирующие лопасти в рабочем положении при воздействии внутренней стойки лопасти на конечный выключатель, выключающий захваты; в нижней части центральной колонны установлен выходной вал, который посредством разъемной муфты соединен с входным валом редуктора, повышающего обороты для нормальной работы генератора, выходной вал редуктора соединен нижней разъемной муфтой с генератором, на котором смонтированы подвозбудитель с редуктором, корректирующим величину возбуждающего тока на главный возбудитель, а главный возбудитель в свою очередь регулирует ток возбуждения на генераторе, который развивает мощность тока соответствующую току возбуждения вращения всей турбины; опорные тележки, на которые опираются полноповоротные рабочие лопасти, снабжены захватными устройствами, фиксирующими турбину в неподвижном положении при силе ветра превышающем расчетное значение; по центру симметрии полноповоротных рабочих лопастей установлены центральные силовые стойки, являющиеся их осью, имеющими по концам крепежные узлы с поворотными устройствами, установленными в гнезда на концах лучей турбины, на стойках в верхней, центральной и нижней частях лопастей установлены горизонтальные несущие связи, на концах которых неподвижно установлены боковые вертикальные стойки, имеющие угловое сечение по наружной стороне стойки и флюгирирующие плоскости с внутренней стороны; против горизонтальных несущих связей установлены сменные плоскости для захватов лопастей фиксаторами, выдвигаемыми из стоек, которые фиксируют лопасть вдоль плоскостей турбины, когда их оси совпадают с направлением ветра и плавно вводят лопасти под поток ветровой нагрузки; пространства, образованные вертикальными стойками и горизонтальными связями, закрыты полотнищами-парусами, усиленными разгрузочными вантами.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device including a base, a vertical shaft of rotation, working blades mounted parallel to the shaft with the possibility of rotation around the axes passing through their centers of gravity, the feature is that the rotary wind turbine is equipped with a rotary turbine with full-bladed blades placed on it and having a central and peripheral fulcrum, while the turbine is coaxially connected to the electric generator, equipped with a control electric osistemoy operating in automatic mode, and power electrical system, generating current consumption, control devices, safety and automatic triggering devices, and its automatic operation control system; the central part of the turbine consists of a central column, on the upper part of which there are measuring instruments, and the base of the central column is supported by a ball thrust bearing mounted in the base; the base consists of a foundation ring having in the center a metal circle with guide rails along which the support trolleys with engines on which the turbine is mounted move and when the support trolley engines start, the entire turbine rotates and continues until the design speed is reached, after which the support trolley motors they automatically switch from engine mode to generator mode and consumer current generation begins; the central column is a connecting link between the rays extending from its center and connecting racks installed in the central part of the turbine rays between the lower parts of the rays; at the ends of the beams installed axis of rotation of the full-rotor working blades and grippers, fixing the blades in the working position when the internal rack of the blade on the limit switch that turns off the grippers; an output shaft is installed in the lower part of the central column, which is connected via a detachable coupling to the input shaft of the gearbox, which increases the speed for normal operation of the generator, the output shaft of the gearbox is connected by a lower detachable coupling to the generator, on which the exciter is mounted with a gearbox that adjusts the magnitude of the exciting current to the main exciter , and the main driver in turn controls the excitation current on the generator, which develops a current power corresponding to the rotation excitation current of the whole t Urbins supporting trolleys, on which full-bladed working blades are supported, are equipped with gripping devices that fix the turbine in a stationary position when the wind force exceeds the calculated value; central power racks are installed in the center of symmetry of the full-rotor working blades, which are their axis, having fastening nodes at the ends with rotary devices installed in sockets at the ends of the turbine beams, horizontal load-bearing ties are installed on the racks in the upper, central and lower parts of the blades, at the ends of which fixed vertical side racks having an angular section on the outside of the rack and feathering planes on the inside; against horizontal load-bearing ties, interchangeable planes are installed for gripping the blades with latches pushed out of the racks that fix the blade along the turbine planes when their axes coincide with the direction of the wind and smoothly introduce the blades under the wind load flow; the spaces formed by vertical struts and horizontal ties are covered with sails, reinforced with unloading cables.
Следующей особенностью является то, что на внутренней стороне боковых вертикальных стоек полноповоротных рабочих лопастей установлены флюгирирующие полотнища, которые при освобождении лопастей от захватов и вхождении их в поток встречного ветра на передней стойке лопастей автоматически складываются и не создают сопротивление ветру, а на задней части лопасти под воздействием ветра раскрываются и создают тормозящий момент, флюгирируя лопасти вдоль потока встречного воздуха, подставляя ветру наименьшую площадь сечения лопастей.Another feature is that on the inner side of the side vertical racks of full-rotor working blades, feathering panels are installed, which when the blades are released from the grips and enter them in the headwind stream on the front rack of the blades automatically fold and do not create resistance to wind, but on the back of the blade under the wind opens up and creates a braking moment, plowing the blades along the oncoming air flow, substituting the smallest sectional area of the blades to the wind.
При исследовании отличительных признаков роторного ветроагрегата с полноповоротными лопастями не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования известных конструкций ветроагрегатов, использующих роторную лопастную турбину с вертикальной осью вращения, соосно соединенную с электрогенератором и имеющей центральную и периферийную точки опоры.In the study of the distinguishing features of a rotor wind turbine with full-rotor blades, no similar known solutions were found regarding the use of known constructions of wind turbines using a rotor blade turbine with a vertical axis of rotation, coaxially connected to the generator and having a central and peripheral fulcrum.
Положительный эффект от использования изобретения заключается в следующем. Учитывая, что энергоемкость ветра в обычных условиях относительно низкая, для получения промышленного электрического тока приходится создавать устройство, имеющее большие поверхности рабочих плоскостей, что увеличивает его габаритные размеры и вес. В практической эксплуатации экстремальные силы ветра в штормовых значениях не подлежат использованию, но установка в подготовленном состоянии должна противостоять этим воздействиям. Для этого в предлагаемой конструкции ветроагрегата разделены точки опоры: на периферийную кольцевую, воспринимающую основную массу установки и воздействие ветра, и центральную точку опоры, воспринимающую вес центральной части установки, являющуюся концентратором энергии и передающим устройством на основной генератор. Такая концепция позволяет создать агрегат большой мощности, способный выдерживать экстремальные нагрузки и обеспечить повышение надежности работы всей конструкции.The positive effect of using the invention is as follows. Given that the energy intensity of the wind under normal conditions is relatively low, to obtain industrial electric current it is necessary to create a device having large surfaces of the working planes, which increases its overall dimensions and weight. In practical operation, extreme wind forces in stormy values are not to be used, but the installation in a prepared state must withstand these effects. For this purpose, the support structure is divided in the proposed design of the wind turbine: on the peripheral annular, perceiving the main mass of the installation and the impact of the wind, and the central point of support, perceiving the weight of the central part of the installation, which is an energy concentrator and transmitting device to the main generator. This concept allows you to create a unit of high power, able to withstand extreme loads and provide increased reliability of the entire structure.
Роторный ветроагрегат с полноповоротными лопастями устроен следующим образом. На поверхности земли монтируется фундаментное кольцо, на котором установлен металлический круг с направляющими рельсами, на них устанавливается рабочая турбина на опорных тележках, не позволяющих турбине сойти с рельс независимо от силы и направления ветра. Турбина является концентратором энергии и передающим устройством на электрогенератор, состоит из восьми лучей, отходящих от ее центра до опорного кольца. На концах лучей установлены восемь поворотных лопастей и захватные устройства, фиксирующие лопасти в рабочем положении. Количество лучей и соответствующих им лопастей строго не регламентировано и в соответствии с экономической и конструктивной целесообразностью может быть изменено. Центральная часть турбины состоит из колонны, являющейся связующим элементом всего рабочего колеса, на верхней части колонна имеет площадку, на которой монтируют измерительные приборы (анемометр, флюгер с датчиком ветрового давления), к ней крепится верхний пояс разгрузочных вант, основание колонны опирается на шаровой опорный подшипник, установленный на здании станции, смонтированном в центре фундаментного кольца. Здание станции состоит из несущих стен, наружных и внутренних, на которые опираются несущие балки, принимающие на себя всю нагрузку центральной части турбины, к балкам подвешивается редуктор. В нижней части центральной колонны установлен выходной вал, который посредством разъемной муфты соединен с входным валом редуктора, повышающего обороты для нормальной работы генератора, выходной вал редуктора соединен нижней разъемной муфтой с генератором. Генератор установлен на своей отдельной опоре, он не воздействует на несущие балки своей массой и не передает на них вращающий момент при работе под нагрузкой. На генераторе смонтированы подвозбудитель с регулятором, корректирующим величину возбуждаемого тока на главном возбудителе, а главный возбудитель, в свою очередь, регулирует ток возбуждения на генераторе, который развивает такую мощность тока, которая зависит от тока возбуждения и скорости ветра - этой взаимосвязью всех составляющих агрегатов обеспечивается равномерность вращения всей турбины. Важным условием стабильной работы турбины является равномерная и контролируемая скорость вращения, сильнее ветер - мощнее вырабатываемый потребительский ток, слабее ветер - слабее мощность вырабатываемого тока, но обороты турбины должны оставаться в расчетных пределах. В устройство ветроагрегата входит система растяжек между лучами турбины, захватные устройства, фиксирующие лопасть в рабочем положении, система стоек с растяжными вантами, система поворотных лопастей, состоящих из вертикальных стоек, горизонтальных связей и оси поворота с поворотными устройствами, на лопастях натянуты рабочие парусные полотнища со своей системой вант, складные флюгирующие полотнища, стабилизирующие лопасть по ветру при нейтральном ходе на ветер и создающие своеобразную ловушку для ветра при рабочем ходе, увеличивая съем мощности ветра, что повышает КПД установки. Ветроагрегат снабжен управляющей электросистемой, работающей в автоматическом режиме, и силовой электросистемой, вырабатывающей ток потребления, со всеми входящими приборами управления, предохранительной автоматикой, пусковыми устройствами.Rotor wind turbine with full-bladed blades is arranged as follows. A foundation ring is mounted on the surface of the earth, on which a metal circle with guide rails is mounted, a working turbine is mounted on them on supporting trolleys that do not allow the turbine to go off the rail, regardless of the strength and direction of the wind. The turbine is an energy concentrator and a transmitting device to an electric generator, consists of eight rays extending from its center to the support ring. Eight rotary blades and grippers are installed at the ends of the beams, fixing the blades in the working position. The number of rays and their corresponding blades is not strictly regulated and, in accordance with economic and constructive expediency, can be changed. The central part of the turbine consists of a column, which is the connecting element of the entire impeller, on the upper part of the column has a platform on which measuring instruments are mounted (an anemometer, weather vane with a wind pressure sensor), the upper belt of the discharge cables is attached to it, the base of the column is supported by a ball bearing bearing mounted on the station building mounted in the center of the foundation ring. The station building consists of load-bearing walls, external and internal, on which load-bearing beams are supported, which bear the entire load of the central part of the turbine, a gearbox is suspended from the beams. An output shaft is installed in the lower part of the central column, which is connected via a detachable coupling to the input shaft of the gearbox, which increases the speed for normal operation of the generator, and the output shaft of the gearbox is connected by the lower detachable coupling to the generator. The generator is mounted on its own separate support; it does not affect the load-bearing beams with its mass and does not transmit torque to them when working under load. The exciter is mounted on the generator with a regulator that adjusts the magnitude of the excited current on the main exciter, and the main exciter, in turn, regulates the excitation current on the generator, which develops a current power that depends on the excitation current and wind speed - this interconnection of all components of the units is provided uniform rotation of the entire turbine. An important condition for stable operation of the turbine is a uniform and controlled rotation speed, the stronger the wind is the more powerful the generated consumer current, the weaker the wind is the weaker the power of the generated current, but the turbine speed should remain within the design limits. The wind turbine device includes a system of extensions between the turbine beams, grippers that fix the blade in the working position, a system of racks with extension guys, a system of rotary blades consisting of vertical racks, horizontal connections and the axis of rotation with rotary devices, working sailing cloths are stretched on the blades with with its system of cables, folding feathering panels stabilizing the blade in the wind with a neutral course to the wind and creating a kind of trap for the wind during the working course, increasing with the increase in wind power, which increases the efficiency of the installation. The wind turbine is equipped with a control electric system operating in automatic mode and a power electric system that generates a consumption current, with all incoming control devices, safety automatics, and starting devices.
На чертежах представлено: на фиг.1 изображен общий вид ветроагрегата, где 1 - фундаментное кольцо, 2 - монорельс, 3 - турбина, 5 - центральная колонна, 6 - связующие стойки, 17 - опорная тележка, 24 - площадка центральной колонны, 25 - разгрузочные ванты, 26 - опорный шаровой подшипник, 27 - балка, 28, 29 - несущие стены станции, 30 - выходной вал центральной колонны, 31 - разъемная муфта, 32 - входной вал редуктора, 33 - муфта, 34 - генератор, 35 - салазки, 36 - регулятор скорости вращения, 49 - конечный выключатель.The drawings show: in Fig. 1, a general view of the wind turbine is shown, where 1 is the foundation ring, 2 is the monorail, 3 is the turbine, 5 is the central column, 6 is the connecting strut, 17 is the support trolley, 24 is the platform of the central column, 25 is unloading cables, 26 - thrust ball bearing, 27 - beam, 28, 29 - bearing walls of the station, 30 - output shaft of the central column, 31 - detachable coupling, 32 - input shaft of the gearbox, 33 - coupling, 34 - generator, 35 - slide , 36 - speed controller, 49 - limit switch.
На фиг.2 - вид ветроагрегата сверху, где 4 - лучи турбины, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - полноповоротные рабочие лопасти, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 - опорные тележки, 23 - натяжные растяжки.Figure 2 is a top view of the wind turbine, where 4 are the rays of the turbine, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 are full-rotary working blades, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 - supporting trolleys, 23 - tension stretch marks.
На фиг.3 - общий вид лопасти в рабочем положении, где 37 - центральная силовая стойка, 38-крепежный узел, 39 - поворотные устройства, 40, 41, 42 - горизонтальные несущие связи, 43, 44 - боковые вертикальные стойки, 47, 48 - флюгирирующие полотнища, 50 - полотнища-паруса, 51 - сменные плоскости.Figure 3 is a General view of the blade in the working position, where 37 is the central power rack, 38 mounting unit, 39 are rotary devices, 40, 41, 42 are horizontal load-bearing connections, 43, 44 are lateral vertical struts, 47, 48 - feathering panels, 50 - sail panels, 51 - interchangeable planes.
На фиг.4 - лопасть с флюгирующими парусами в момент ее фиксации захватами, где 6 - связующие стойки, 7 - полноповоротная рабочая лопасть, 47, 48 - флюгирирующие полотнища, 49 - конечный выключатель, 50 - полотнища-паруса.Figure 4 - blade with feathering sails at the moment of its fixation by grippers, where 6 - connecting racks, 7 - full-rotary working blade, 47, 48 - feathering panels, 49 - end switch, 50 - sail panels.
На фиг.5 - лопасть с жесткими флюгирующими плоскостями под максимальной нагрузкой, где 6 - связующие стойки, 9 - полноповоротная рабочая лопасть, 45, 46 - жесткие флюгирирующие плоскости, 48 - флюгирирующие полотнища, 49 - конечный выключатель, 50 - полотнища-паруса.Figure 5 - blade with hard feathering planes under maximum load, where 6 are the connecting struts, 9 is a full-rotary working blade, 45, 46 are rigid feathering planes, 48 are feathering cloths, 49 is a limit switch, 50 is a sail-cloth.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем. Роторный ветроагрегат с полноповоротными лопастями включает фундаментное кольцо 1, воспринимающее на себя основную часть нагрузок и смонтированное на фундаменте, на земле. На фундаментном кольце 1 по его верхней плоскости установлен монорельс 2, также принимающий на себя нагрузки периферийной части турбины 3. Турбина 3 имеет восемь лучей 4, играющих роль спиц в колесе, соединенных в одно целое центральной колонной 5 и восемью связующими стойками 6 установленными в центральной части луча турбины 3 между нижними и верхними частями лучей 4. На концах лучей 4 установлены полноповоротные рабочие лопасти 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 которые опираются на восемь опорных тележек 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, смонтированных на монорельс 2. Все опорные тележки снабжаются рельсовыми захватными устройствами (на схеме не указаны), фиксирующими всю установку при силе ветра, превышающей расчетные значения. Между лучами 4 по нижнему и верхнему поясу на их концах монтируются натяжные растяжки 23, воспринимающие на себя окружные нагрузки и фиксирующие концы лучей 4 в нужном положении. Центральная колонна 5 в верхней части имеет площадку 24, на которой монтируются измерительные приборы и к которой крепится верхний пояс разгрузочных вант 25, центральная колонна 5 опирается на опорный шаровой подшипник 26, смонтированный на опорных балках 27, установленных на несущих стенах станции 28, 29 и воспринимающих всю нагрузку центра турбины 3. Выходной вал редуктора 30 центральной колонны 5 через разъемную муфту 31 соединен с входным валом редуктора 32, подвешенного на балках 27. Выходной вал редуктора 30 через муфту 33 соединен с генератором 34, установленным на отдельном фундаменте, не связанным со станцией и не передающим на нее нагрузки. Фундамент снабжен салазками 35 для облегчения монтажа и демонтажа при ремонтах генератора. На генераторе установлены регуляторы скорости вращения 36 как генератора, так и всей турбины в целом, в количестве двух штук, дублирующих друг друга. Регуляторы скорости вращения 36 подвозбуждающего тока одновременно являются блокирующими элементами для остановки всей турбины при предельных значениях скорости ветра.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result are as follows. A rotor wind turbine with full-bladed blades includes a
Рабочие поворотные лопасти устроены следующим образом, фиг.3. По центру симметрии установлена центральная силовая стойка 37, являющаяся осью лопасти, по концам имеющая крепежные узлы 38 с поворотными устройствами 39, установленными в гнезда на концах лучей турбины 3. На центральной силовой стойке 37 в верхней, центральной и нижней частях лопасти установлены горизонтальные несущие связи 40, 41, 42 (количество не регламентируется), на концы которых неподвижно установлены боковые вертикальные стойки 43, 44, имеющие угловое сечение по наружной стороне стойки и жесткие флюгирующие плоскости 45, 46 с внутренней стороны. Против горизонтальных несущих связей 40, 41, 42 установлены сменные плоскости 51 для захватов лопастей фиксаторами, выдвигаемыми из связующих стоек 6. Захваты фиксируют лопасть вдоль плоскости луча турбины, когда его ось совпадает с направлением ветра, и плавно вводят лопасть под поток ветровой нагрузки, так происходит отбор ветровой энергии. Пространства, образованные боковыми вертикальными стойками 43, 44, центральной силовой стойкой 37 и горизонтальными несущими связями 40, 41, 42, закрыты полотнищами - парусами 50, усиленными разгрузочными вантами 25. На агрегатах большой мощности на внутренней стороне боковых вертикальных стоек 43, 44 вместо жестких флюгирующих плоскостей 45 и 46 (фиг.5) возможна установка флюгирующих полотнищ 47 и 48 (фиг.4). При освобождении лопасти от захватов и вхождении ее в поток встречного ветра на передней стойке лопасти флюгирующие полотнища 47 и 48 автоматически складываются и не создают сопротивления ветру, на задней части лопасти флюгирирующие полотнища 47 и 48 под действием ветра раскрываются и создают тормозящий момент, тем самым флюгируют лопасть вдоль потока встречного воздуха, подставляя под ветер наименьшую площадь сечения лопасти. В состав механизма захвата лопастей входят конечный выключатель 49, при воздействии на который наветренная лопасть фиксируется для рабочего хода, одновременно подается сигнал, идущий на захваты противоположной (подветренной) лопасти и она освобождается от захватов и идет на ветер зафлюгированной. Для усиления всей конструкции и разгрузки некоторых частей установки на вертикальные стойки лучей турбины установлены дополнительные разгрузочные ванты 25, берущие на себя часть нагрузки.Working rotary blades are arranged as follows, Fig.3. In the center of symmetry, a
Роторный ветроагрегат с полноповоротными лопастями работает следующим образом.Rotor wind turbine with full-bladed blades operates as follows.
Если ветроагрегат работает в группе с другими ветроагрегатами и входит в общую электросеть, запускаются двигатели опорных тележек 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и они начинают вращение всей турбины по стрелке «С» до подхода любой рабочей лопасти 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 (фиг.2, лопасть 7), положение которой совпадает с осью луча 4 и линии направления ветра (стрелка «А»); внутренняя стойка лопасти воздействует на конечный выключатель 49, который включает захваты на связующей стойке 6, захваты срабатывают и жестко фиксируют рабочие лопасти 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 в одной плоскости с лучом 4. Лопасти 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 сдвигаются с линией ветра, указанной стрелкой «А», и подставляют свою поверхность под поток ветра. С каждым моментом вращения площадь рабочих лопастей 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 испытывают все большее воздействие ветра (струи «Б»), происходит постепенный разгон всей турбины ветроустановки до расчетной скорости. При достижении расчетной скорости двигатели опорных тележек 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 автоматически переключаются с режима двигателя на режим генератора и начинается выработка потребительского тока. Если сила ветра превышает мощность генераторов всех опорных тележек 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и продолжается разгон турбины 3, автоматически включается генератор 34. Регуляторы скорости вращения 36 генератора 34 согласуют скорость вращения турбины 3 и мощность вырабатываемого тока с мощностью ветрового потока, в результате всех действий турбина выходит на режим штатной работы, постоянно автоматически подстраиваясь под ветер как по направлению, так и по мощности.If the wind turbine operates in a group with other wind turbines and is included in the general electric network, the engines of the
Если ветроустановка одна, запуск можно произвести от аварийного дизельгенератора или методом буксировки. Все остальные операции штатные и описаны выше.If there is only one wind turbine, you can start it from an emergency diesel generator or by towing. All other operations are standard and described above.
При достижении максимально допустимой скорости ветра, когда генератор 34, работающий на всю допустимую нагрузку, вместе с электромоторами опорных тележек 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, работающими в режиме генераторов 34, не в состоянии сдерживать обороты турбины 3, что может привести к аварийной ситуации, автоматически включается аварийная защита регуляторами скорости вращения 36 генератора 34. При включении аварийной автоматики в первую очередь обесточивается линия выдвижения захватов полноповоротных рабочих лопастей 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Линия, обеспечивающая возврат захватов и освобождение полноповоротных рабочих лопастей 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, работает до полного освобождения всех лопастей и они флюгируются по ветру, не создавая вращательного момента. При полной остановке турбины 3 срабатывают рельсовые захваты и жестко фиксируют турбину 3 в неподвижном положении, таким образом, установка подготовлена к нештатной ситуации. При снижении скорости ветра до 80-90% от предельно допустимой измерительные приборы, расположенные на площадке 24, выдают сигнал на пуск ветроагрегата в работу и весь процесс пуска повторяется.When the maximum permissible wind speed is reached, when the generator 34, operating at all permissible load, together with the electric motors of the
Преимущество изобретения состоит в том, что за счет флюгирующих полотнищ, натянутых на лопастях, при нейтральном ходе на ветер стабилизируется лопасть по ветру и создается своеобразная ловушка для ветра при рабочем ходе, это приводит к увеличению съема мощности ветра и, следовательно, повышению КПД ветроагрегата. А за счет разделения точек опоры в ветроагрегате: на периферийную кольцевую, воспринимающую основную массу установки и воздействие ветра, и центральную точку опоры, воспринимающую вес центральной части установки, являющуюся концентратором энергии и передающим устройством на основной генератор, обеспечивается возможность создания надежных ветроагрегатов большой мощности, способных выдерживать экстремальные нагрузки.An advantage of the invention lies in the fact that due to the feathering panels stretched on the blades, the blade is stabilized in the wind during a neutral run to the wind and a peculiar trap for the wind is created during the working stroke, this leads to an increase in the removal of wind power and, therefore, an increase in the efficiency of the wind turbine. And due to the separation of the fulcrum in the wind turbine: on the peripheral annular, perceiving the main mass of the installation and the impact of the wind, and the central fulcrum, perceiving the weight of the central part of the installation, which is an energy concentrator and transmitting device to the main generator, it is possible to create reliable high-power wind turbines, able to withstand extreme loads.
Данное техническое решение ветроагрегата может быть использовано в районах со средним ветровым потенциалом, например в центральных регионах России, где среднегодовые скорости ветра менее 5 м/с. Этим обеспечивается решение задачи по вовлечению для энергоснабжения потребителей экологически чистых установок, работающих от возобновляемых источников энергии.This technical solution of a wind turbine can be used in areas with an average wind potential, for example, in the central regions of Russia, where the average annual wind speed is less than 5 m / s. This provides a solution to the problem of involving environmentally friendly installations operating from renewable energy sources for energy supply to consumers.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. №1150395 СССР, МКИ F03D 3/06. Вертикально-осевое ветроколесо / В.М.Лятхер, И.В.Семенов. - №3539774/25-06; заявл. 17.01.83; опубл. 15.04.85, Бюл. №14.1. A.S. No. 1150395 USSR, MKI F03D 3/06. Vertical-axial wind wheel / V.M. Lyatkher, I.V. Semenov. - No. 3539774 / 25-06; declared 1/17/83; publ. 04/15/85, Bull. No. 14.
2. А.с. №1768797 СССР, МКИ F03D 3/06. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения / Ю.Ю. Качур, В.М. Орлик. - №4868269/06; заявл. 13.08.90; опубл. 15.10.92, Бюл. №38.2. A.S. No. 1768797 USSR, MKI F03D 3/06. Wind power installation with a vertical axis of rotation / Yu.Yu. Kachur, V.M. Orlik. - No. 4868269/06; declared 08/13/90; publ. 10/15/92, Bull. No. 38.
3. А.с. №1622609 СССР, МКИ F03D 9/00. Ветродвигатель / В.М.Антипов. - №4484215/06; заявл. 20.09.88; опубл. 23.01.91, Бюл. №3.3. A.S. No. 1622609 USSR,
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115951/06A RU2347103C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Rotor wind power unit with full-rotating blades |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007115951/06A RU2347103C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Rotor wind power unit with full-rotating blades |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007115951A RU2007115951A (en) | 2008-11-10 |
RU2347103C1 true RU2347103C1 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007115951/06A RU2347103C1 (en) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | Rotor wind power unit with full-rotating blades |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2347103C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2587808C1 (en) * | 2015-05-15 | 2016-06-27 | Виталий Григорьевич Федчишин | Double orthogonal cycloidal wind turbine |
RU2596295C2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-09-10 | Виталий Григорьевич Федчишин | Cycloidal wind turbine with folding blades |
RU2622455C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-06-15 | Виталий Григорьевич Федчишин | Orthogonal wind motor with inclined folded blades |
-
2007
- 2007-04-26 RU RU2007115951/06A patent/RU2347103C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596295C2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-09-10 | Виталий Григорьевич Федчишин | Cycloidal wind turbine with folding blades |
RU2587808C1 (en) * | 2015-05-15 | 2016-06-27 | Виталий Григорьевич Федчишин | Double orthogonal cycloidal wind turbine |
RU2622455C1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-06-15 | Виталий Григорьевич Федчишин | Orthogonal wind motor with inclined folded blades |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007115951A (en) | 2008-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101493075B (en) | Apparatus and method for reducing asymmetric rotor loads in wind turbines during shutdown | |
EP0022635B1 (en) | Fluid powered tracked vehicle for generating electricity | |
EP2893186B1 (en) | Vertical axis wind turbine | |
US20120051914A1 (en) | Cable-stayed rotor for wind and water turbines | |
KR101561585B1 (en) | Wings variable tidal and wind power generator increased generation efficiency | |
CN104514680B (en) | Variable blade type tidal and wind power generator with increased generation efficiency | |
CN103291551B (en) | A kind of overall yaw type floating marine wind energy turbine set | |
US8629570B1 (en) | Wind turbine blades with reinforcing, supporting and stabilizing components and enlarged swept area | |
JP2017218998A (en) | Wind power generator | |
CN104612896A (en) | Offshore wind power generation typhoon-resistance control system | |
KR100893299B1 (en) | Vertical axis type wind power generator | |
RU2347103C1 (en) | Rotor wind power unit with full-rotating blades | |
KR101053451B1 (en) | Small size aerogenerator that blade facing of blade is possible | |
KR101139295B1 (en) | Wind power generator having windmill wings based variable | |
CN102305188A (en) | Multi-rotor wind generating system capable of automatically facing wind | |
CN202001198U (en) | Wind driven generator | |
CN201198817Y (en) | Separating and interconnecting network dual-purpose direct drive paddle-changing type wind power generator | |
CN101004167A (en) | High efficiency wind driven generator with vertical axis of petal type fan blades | |
CN102322400B (en) | Multi-rotor wind power generation system with tail vane | |
EA014153B1 (en) | Wind-driven sail-assisted powerplant (variants) and a wind system | |
CN201103511Y (en) | Variable oar wind wheel | |
CN103195667B (en) | A kind of distributed hydraulic control frequency stabilized vertical-shaft wind machine power generating system | |
CN104153944B (en) | A kind of Large marine vertical axis aerogenerator group | |
RU2174189C2 (en) | Wind-electric generating plant | |
CN219549022U (en) | Wind turbine and wind power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100427 |