RU2499912C1 - Ветроэнергетическая установка с гидроприводом - Google Patents
Ветроэнергетическая установка с гидроприводом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499912C1 RU2499912C1 RU2012120878/06A RU2012120878A RU2499912C1 RU 2499912 C1 RU2499912 C1 RU 2499912C1 RU 2012120878/06 A RU2012120878/06 A RU 2012120878/06A RU 2012120878 A RU2012120878 A RU 2012120878A RU 2499912 C1 RU2499912 C1 RU 2499912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- wind
- pneumatic
- hydraulic cylinder
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D15/00—Transmission of mechanical power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/17—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing energy in pressurised fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/28—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
-
- 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
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/40—Transmission of power
- F05B2260/406—Transmission of power through hydraulic systems
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- 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
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
-
- 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
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам, передача энергии от ветротурбины к электрогенератору в которых происходит посредством гидропривода. Ветроэнергетическая установка с гидроприводом включает ветротурбину, установленный на ее валу гидронасос и гидромотор, соединенный с валом электрогенератора. Гидромотор снабжен ограничителем расхода. Между гидронасосом и гидромотором расположен гидроцилиндр с гидравлической и пневматической полостями, разделенными поршнем. Поршень соединен с запорным краном на напорном трубопроводе гидроцилиндра и оснащен грузом и/или пневматическая полость гидроцилиндра связана с пневматической системой. Гидропривод снабжен гидропневматическим демпфером. Изобретение позволяет повысить надежность работы ветроэнергетической установки и улучшить качество вырабатываемой электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам, передача энергии от ветротурбины к электрогенератору в которых происходит посредством гидропривода.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая ветротурбину и непосредственно связанный с ее валом электрогенератор (см. патент RU 42331791, кл. МПК F03D 1/04, опубл. 20.08.2008). Основным недостатком известного устройства является необходимость использования многополюсных генераторов для получения электроэнергии с промышленной частотой ~50 Гц, т.к. диапазон частоты вращения вала ветротурбины находится в пределах 80-150 об/мин. Подобные электромеханизмы обладают большой массой и габаритами, а также имеют сложную коммутационную аппаратуру, значительно увеличивающую стоимость энерговетроустановки в целом. Кроме того, указанная масса электрогенератора должна быть сосредоточена в верхней части мачты ветроустановки (высота мачты 10-15 м и более), что потребует ее повышенной статической устойчивости и может привести к появлению виброколебаний ветроустановки в низкочастотном диапазоне с возможным появлением резонансных явлений, вызванных вращением лопастей рабочего колеса.
Известна ветроэнергетическая установка с гидроприводом, являющаяся наиболее близким аналогом к заявленному изобретению и включающая ветротурбину, установленный на ее валу гидронасос и гидромотор, соединенный с валом электрогенератора (см. патент RU 42862, кл. МПК F03D 9/00, опубл. 20.12.2004). Гидравлический метод передачи энергии вращения ветротурбины имеет меньшие массы и габариты по сравнению с указанным выше методом непосредственной передачи, к тому же он позволяет производить установку гидромотора и генератора в наземных условиях, что упрощает замену и ремонт отдельных агрегатов. Частота вырабатываемого тока в известном устройстве регулируется с помощью электрической схемы, управляющей муфтой сцепления. Однако использование электрической схемы управления недостаточно надежно и ведет к неоправданному усложнению коммутаций установки.
Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков и создание ветроэнергетической установки с гидравлическим приводом обратной связи, обеспечивающим постоянную частоту вращения вне зависимости от ветровой нагрузки, воздействующей на рабочее колесо ветротурбины, и не требующим поворота ее лопастей. Технический результат заключается в повышении надежности работы ветроэнергетической установки и повышении ресурса ее работы. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка с гидроприводом включает ветротурбину, установленный на ее валу гидронасос и гидромотор, соединенный с валом электрогенератора, причем гидромотор снабжен ограничителем расхода, а между гидронасосом и гидромотором расположен гидроцилиндр с гидравлической и пневматической полостями, разделенными поршнем, который соединен с запорным краном на напорном трубопроводе гидроцилиндра. При этом поршень гидроцилиндра может быть оснащен грузом и/или пневматическая полость гидроцилиндра связана с пневматической системой. Гидропривод предпочтительно снабжен гидропневматическим демпфером.
На фиг.1 представлена схема предлагаемой установки с гидроприводом, в котором поршень гидроцилиндра оснащен грузом;
на фиг.2 - установка, в которой пневматическая полость гидроцилиндра связана с пневматической системой.
Гидропривод предлагаемой ветроэнергетической установки состоит из гидронасоса 1, вал которого соединен с валом рабочего колеса ветротурбины, запорного поворотного крана 2, гидроцилиндра 4 с полостями А - гидравлической и Б - пневматической, гидропневматического демпфера 5, пневморедукторов 6, газовых баллонов 7, ограничителя расхода 8, гидромотора 9, маслоблока 10, находящегося под избыточным давлением от газового трубопровода 11 и сливного трубопровода 12. Нагружение гидроцилиндра 4 может быть осуществлено посредством установки груза 13 массой 5-10 т (фиг.1) или путем соединения пневматической полости Б с общей пневматической системой (фиг.2).
Предлагаемое устройство работает следующим образом. На номинальном режиме ветровой нагрузки производительность рабочей жидкости, обеспечиваемой гидронасосом 1, соответствует потребляемому расходу гидромотора 9. При этом гидростатическое давление в полости А гидроцилиндра 4 уравновешено давлением газа, поступающего в полость Б из трубопровода 11. Поршень гидроцилиндра 4 в это время находится в уравновешенном состоянии, без движения.
В случае увеличения ветровой нагрузки ограничитель расхода 8 ограничивает поступление рабочей жидкости к гидромотору 9 и ее избыток поступает в полость А гидроцилиндра 4. Поршень и шток гидроцилиндра 4 при этом перемещаются вверх до крайнего положения, перекрывая проходное сечение запорного крана 2. Гидронасос 1 и вал ветротурбины в этих условиях останавливаются. При этом другая пневматическая полость Б, соединенная с газовым баллоном 7, накапливает энергию сжатия газа, создавая своим давлением усилие, равное усилию давления рабочей жидкости. Объем газа в системе в несколько раз превышает рабочий объем жидкости гидроцилиндра. Несколько таких объемов (газовых баллонов) могут обеспечить противодействующее давление - превышающее давление рабочей жидкости на 8…10%. В дальнейшем питание гидромотора 9 рабочей жидкостью осуществляется только за счет объема рабочей жидкости в полости А, находящейся под давлением газа в полости Б.
В случае снижения ветровой нагрузки или скорости ветра аккумулирующий поршень и шток гидроцилиндра 4 вновь перемещаются в нижнее положение под воздействием давления газа, а объем рабочей жидкости беспрепятственно поступает к гидромотору 9. Шток гидроцилиндра, перемещаясь, открывает кран 2 и растормаживает вал рабочего колеса ветротурбины. Рабочая жидкость из гидромотора 9 - в расходный бак и из него по всасывающему трубопроводу 12 поступает вновь к гидронасосу 1, замыкая цикл.
Запорный кран 2 снабжен механизмом быстрого отключения и включения при помощи пружины, установленной по оси рычага крана (на чертежах показано условно). При быстром закрытии крана 2 возможны значительные перегрузки на детали рабочего колеса и гидронасоса, от инерционных сил вращающихся масс, в основном рабочего колеса ветротурбины. Для исключения этого явления предусмотрен гидропневматический демпфер 5, полости которого соединены: нижняя - с напорным трубопроводом 3, верхняя - с газовым трубопроводом 11. Объем верхней полости демпфера 5 позволяет плавно задержать вращение вала ветротурбины, исключая повышенные инерционные нагрузки.
Необходимо отметить, что при незначительном торможении потока ограничителем расхода 8 (до остановки гидронасоса 1) давление рабочей жидкости будет повышаться, создавая одновременно повышенный вращающий момент на валу гидронасоса 1 и снижая частоту вращения вала рабочего колеса ветротурбины, что является благоприятным фактором.
На пониженных ветровых нагрузках, ниже номинальной, поршень гидроцилиндра 4 всегда находится в крайнем нижнем положении и рабочая жидкость от гидронасоса 1 непосредственно поступает к гидромотору 9 генератора через ограничитель расхода 8, который в это время находится в состоянии максимального расхода, беспрепятственно пропуская через себя всю рабочую жидкость.
Естественно, что, как и во всех подобных случаях, необходимо применение частотного преобразователя, который должен поддерживать заданную частоту тока. Таким образом, действие гидросистемы можно назвать циклическим, обеспечивающим постоянный расход при постоянном давлении рабочей жидкости на всех режимах ветровой нагрузки, кроме нагрузки ниже номинальной. Циклическое действие гидросистемы существенно увеличивает надежность и ресурс работы всей установки. Важным достоинством предлагаемой установки является то, что она позволяет использовать серийно выпускаемые комплектующие изделия (гидроцилиндр, демпфер, маслобак и т.д.), что значительно снижает стоимость изготовления изделия. Предлагаемая установка позволяет достичь 2-3% точности поддержания частоты вращения асинхронного генератора, выполненного в обычном серийном изготовлении.
Claims (2)
1. Ветроэнергетическая установка с гидроприводом, содержащая ветротурбину, установленный на ее валу гидронасос и гидромотор, соединенный с валом электрогенератора, отличающаяся тем, что гидромотор снабжен ограничителем расхода, а между гидронасосом и гидромотором расположен гидроцилиндр с гидравлической и пневматической полостями, разделенными поршнем, который соединен с запорным краном на напорном трубопроводе гидроцилиндра, при этом поршень гидроцилиндра оснащен грузом, и/или пневматическая полость гидроцилиндра связана с пневматической системой.
2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что гидропривод снабжен гидропневматическим демпфером.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120878/06A RU2499912C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ветроэнергетическая установка с гидроприводом |
PCT/RU2012/001033 WO2013176569A1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-12-07 | Ветроэнергетическая установка с гидроприводом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120878/06A RU2499912C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ветроэнергетическая установка с гидроприводом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2499912C1 true RU2499912C1 (ru) | 2013-11-27 |
Family
ID=49624153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120878/06A RU2499912C1 (ru) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Ветроэнергетическая установка с гидроприводом |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2499912C1 (ru) |
WO (1) | WO2013176569A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PH12016000364A1 (en) * | 2016-10-13 | 2019-01-21 | Divinagracia Rowena B | The green energy innovation generator set |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106870289B (zh) * | 2017-03-28 | 2023-08-08 | 兰州理工大学 | 一种静液储能式液压传动型风力发电机组及控制方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1600243A (en) * | 1978-05-31 | 1981-10-14 | Lawson Tancred H | Wind power |
SU1332070A1 (ru) * | 1985-04-10 | 1987-08-23 | А,П.Кустов и А.И.Иванов 53)621.548.4 (088.8 ) | Ветроэлектрическа аккумулирующа установка |
US20120104752A1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-05-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator and tidal current generator and operation method thereof |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11287179A (ja) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Kayaba Ind Co Ltd | 発電装置 |
-
2012
- 2012-05-22 RU RU2012120878/06A patent/RU2499912C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-12-07 WO PCT/RU2012/001033 patent/WO2013176569A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1600243A (en) * | 1978-05-31 | 1981-10-14 | Lawson Tancred H | Wind power |
SU1332070A1 (ru) * | 1985-04-10 | 1987-08-23 | А,П.Кустов и А.И.Иванов 53)621.548.4 (088.8 ) | Ветроэлектрическа аккумулирующа установка |
US20120104752A1 (en) * | 2010-11-30 | 2012-05-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator and tidal current generator and operation method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PH12016000364A1 (en) * | 2016-10-13 | 2019-01-21 | Divinagracia Rowena B | The green energy innovation generator set |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013176569A1 (ru) | 2013-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5364842B1 (ja) | 再生エネルギー型発電装置およびその制御方法 | |
US9103438B2 (en) | Method and apparatus for extracting energy from a fluctuating energy flow from a renewable energy source | |
JP5463409B2 (ja) | 流体作動機械及び流体作動機械を操作する方法 | |
EP2577056B1 (en) | Method and apparatus for extracting energy from a fluctuating energy flow from a renewable energy source | |
EP2486273B1 (en) | Renewable energy extraction device such as a wind turbine with hydraulic transmission | |
CN106870289B (zh) | 一种静液储能式液压传动型风力发电机组及控制方法 | |
CN103994030B (zh) | 集储能装置为一体的变速恒频风力发电系统及控制方法 | |
CN102985686A (zh) | 可再生能源型的发电装置及其操作方法 | |
CN101806291A (zh) | 一种风力发电传动装置 | |
RU2499912C1 (ru) | Ветроэнергетическая установка с гидроприводом | |
JP5583204B2 (ja) | エネルギー抽出装置およびエネルギー抽出装置の運転方法 | |
CN106762404B (zh) | 一种风力发电机组液压驱动变桨控制方法 | |
CN102506010B (zh) | 风力发电机及其变桨系统 | |
CN106837763B (zh) | 抽油机动态调平衡装置 | |
KR101967148B1 (ko) | 유압식 풍력 발전 장치 및 그 방법 | |
CN102384055A (zh) | 低转速柱塞泵装置及应用该装置的风力发电装置 | |
KR101227390B1 (ko) | 풍력발전시스템 | |
CN208150860U (zh) | 用于飞机同步顶升的液压控制系统 | |
CN210290290U (zh) | 风机紧急顺桨的液压系统及风机变桨执行系统 | |
CN209370181U (zh) | 风电设备中的液压控制系统 | |
CN202852149U (zh) | 一种水轮机进水阀的混合驱动系统 | |
CN102797902A (zh) | 一种水轮机进水阀的混合驱动系统 | |
CN204267412U (zh) | 一种水轮机发电机组调速系统用液控发讯阀 | |
CN202867099U (zh) | 一种双翼t型垂直轴传动风力发电装置 | |
CN109386511A (zh) | 一种风电设备中的液压控制系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180523 |