RU2714023C1 - Wind-driven power plant - Google Patents

Wind-driven power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2714023C1
RU2714023C1 RU2019118026A RU2019118026A RU2714023C1 RU 2714023 C1 RU2714023 C1 RU 2714023C1 RU 2019118026 A RU2019118026 A RU 2019118026A RU 2019118026 A RU2019118026 A RU 2019118026A RU 2714023 C1 RU2714023 C1 RU 2714023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
section
air flow
turbine
foundation
Prior art date
Application number
RU2019118026A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Щукин
Виктор Владиславович Егоршин
Original Assignee
Игорь Александрович Щукин
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 Игорь Александрович Щукин filed Critical Игорь Александрович Щукин
Priority to RU2019118026A priority Critical patent/RU2714023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714023C1 publication Critical patent/RU2714023C1/en
Priority to PCT/RU2020/000106 priority patent/WO2020251400A1/en

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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • 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

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)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: wind power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering. Wind-driven power plant comprises a vertical pipe formed of following sections one after another: installed on the foundation of the lower confuser section with a heating element and with air intake openings, middle cylindrical and upper diffuser sections, turbine and electric generator arranged in the middle cylindrical section of the pipe, as well as a deflector with a pipe located above the outlet mouth of the pipe. Wind-driven power plant is additionally equipped with shaped elements enveloping the pipe sections and assembling the sectional-assembled mesh tower mounted on the foundation, which is the power frame of the plant, cables connecting central part of bearing tower with foundation, air flow rate regulating the air flow coming out of the pipe, made in the form of a disk ring with movable servo-driven segments and installed in the mouth of the diffuser section of the pipe with attachment to the shaped elements enclosing the diffuser section of the pipe, air flow velocity sensor installed in middle cylindrical pipe section upstream of turbine, control unit connected to servo drive of air flow rate regulator outputting from pipe, and with air flow velocity sensor, as well as confuser inserts installed in air openings of lower confuser section of pipe. Turbine has blades and shaft installed in bearings, fixed to shaped elements of middle section of bearing tower, and connected to shaft of electric generator. Sections of the pipe are detachable and fastened to each other and to sections of the bearing tower. Pipe is installed on the foundation so that its outlet mouth can be located at height of 50–150 m. Deflector is fixed to shaped elements of bearing tower.
EFFECT: invention is aimed at stabilization of load on turbine and associated electric generator and hardening of structure.
1 cl, 6 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к устройствам для преобразования энергии ветра и восходящих воздушных потоков, протекающих в вертикальных трубах, в электрическую или механическую энергию.The invention relates to the field of wind energy, in particular to devices for converting wind energy and ascending air currents flowing in vertical pipes into electrical or mechanical energy.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая используемую в качестве генератора воздушной тяги вертикальную трубу, сформированную из следующих одна за другой секций: установленной на фундаменте нижней конфузорной части с проемами для захода воздуха; средней цилиндрической части и верхней диффузорной части; а также размещенные в средней цилиндрической части трубы турбина и связанный с ней электрогенератор (авторское свидетельство СССР №1134771, приоритет от 09.04.1981 г., опубл. 15.01.1981 г., бюл. №2).Known wind power installation containing used as a generator of air draft vertical pipe formed from the following sections one after another: installed on the base of the lower confuser part with openings for air inlet; middle cylindrical part and upper diffuser part; as well as a turbine and an associated electric generator located in the middle cylindrical part of the pipe (USSR author's certificate No. 1134771, priority date 04/09/1981, publ. 1/15/1981, bull. No. 2).

Эта известная установка позволяет увеличить свою мощность за счет увеличения скорости воздуха, поступающего в конфузорную часть трубы через ее проемы.This known installation allows you to increase its power by increasing the speed of air entering the confuser part of the pipe through its openings.

Недостатком этой известной ветроэнергетической установки является ее ненадежность, вызываемая нестабильностью скорости ветрового потока над устьем ее трубы, создающего непостоянную во времени разницу давления воздуха на входе-выходе трубы, обуславливающую нестабильность воздушной тяги в трубе, нестабильность ее мощности, нестабильность работы установки в целом, и, как следствие, нестабильность нагрузки на турбину и электрогенератор, понижающую их надежность и срок службы, а также надежность и срок службы ветроэнергетической установки в целом. При этом используемая в этой установке вертикальная труба не обеспечена узлом, надежно удерживающим ее по высоте, поэтому она не может иметь большую, требующую ее надежной устойчивости, высоту.The disadvantage of this known wind power installation is its unreliability caused by the instability of the wind flow velocity over the mouth of its pipe, which creates a time-varying difference in air pressure at the inlet-outlet of the pipe, causing instability of the air draft in the pipe, instability of its power, instability of the installation as a whole, and as a consequence, the instability of the load on the turbine and electric generator, which reduces their reliability and service life, as well as the reliability and service life of the wind power installation Ki in general. Moreover, the vertical pipe used in this installation is not provided with a unit that reliably holds it in height, therefore, it cannot have a large height that requires its reliable stability.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную трубу, сформированную из следующих одна за другой секций: установленной на фундаменте нижней конфузорной секции с проемами для захода воздуха, а также средней цилиндрической и верхней диффузорной секций; турбину и электрогенератор, размещенные в средней цилиндрической секции трубы, а также дефлектор с патрубком, расположенный над ее выходным устьем трубы (Патент на полезную модель №96401, приоритет от 09.02.2010 г., опубл. 27.07.2010 г., бюл. №21).Closest to the claimed technical solution is a wind power installation containing a vertical pipe formed from the following sections one after another: installed on the foundation of the lower confuser section with openings for air inlet, as well as the middle cylindrical and upper diffuser sections; a turbine and an electric generator located in the middle cylindrical section of the pipe, as well as a deflector with a pipe located above its outlet mouth of the pipe (Utility Model Patent No. 96401, priority date 02/09/2010, published on 07/27/2010, bull. No. 21).

Эта наиболее близкая к заявляемому изобретению ветроэнергетическая установка позволяет повысить коэффициент использования энергии ветра и, как следствие, эффективность этой установки.This closest to the claimed invention wind power installation can increase the utilization of wind energy and, as a consequence, the effectiveness of this installation.

Недостатком этой наиболее близкой ветроэнергетической установки, тем не менее, является ее неэффективность, вызываемая нестабильностью скорости ветрового потока над устьем ее трубы, создающего непостоянную во времени разницу давления воздуха в зоне расположения турбины и обуславливающего нестабильность тяги в трубе и, как следствие, нестабильность нагрузки на турбину и электрогенератор, понижающую их надежность, а также надежность ветроэнергетической установки в целом. При этом, используемая в этой установке вертикальная труба также как и известная, приведенная выше установка, не обеспечена узлом, надежно удерживающим ее по высоте, поэтому она не может иметь большую, требующую ее надежной устойчивости, высоту.The disadvantage of this closest wind power installation, however, is its inefficiency caused by the instability of the wind flow velocity over the mouth of its pipe, which creates a time-varying difference in air pressure in the turbine area and causes instability of thrust in the pipe and, as a result, the instability of the load on a turbine and an electric generator that reduces their reliability, as well as the reliability of the wind power installation as a whole. At the same time, the vertical pipe used in this installation, as well as the known above installation, is not provided with a unit that reliably holds it in height, therefore, it cannot have a large height that requires its reliable stability.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении надежности конструкции стабилизированием мощности воздушного потока в трубе, обеспечивающим в ней стабильно мощную вертикальную тягу, способствующую удержанию трубы в устойчивом вертикальном положении, а также стабилизированию нагрузки на турбину и связанный с ней электрогенератор, и, кроме того, упрочнением конструкции в целом за счет охвата ее трубы силовым, удерживаемым тросовой системой, каркасом, сформированным в несущую башню.The technical result of the claimed utility model is to ensure the reliability of the structure by stabilizing the power of the air flow in the pipe, providing a stably powerful vertical thrust in it, which helps to keep the pipe in a stable vertical position, as well as stabilizing the load on the turbine and the associated electric generator, and, in addition, hardening of the structure as a whole due to the coverage of its pipe by a power, held by a cable system, frame formed in the supporting tower.

Указанный технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную трубу, сформированную из следующих одна за другой секций: установленной на фундаменте нижней конфузорной секции с нагревательным элементом и с проемами для захода воздуха, средней цилиндрической и верхней диффузорной секций, турбину и электрогенератор, размещенные в средней цилиндрической секции трубы, а также дефлектор с патрубком, расположенный над выходным устьем трубы, … дополнительно снабжена профилированными элементами, охватывающими секции трубы и формирующими в сборе закрепленную на фундаменте несущую секционно-сборную решетчатую башню, являющуюся силовым каркасом установки; тросами, связывающими центральную часть несущей башни с фундаментом, регулятором скорости выходящего из трубы воздушного потока, выполненным в форме дискового кольца с управляемыми сервоприводом подвижными сегментами и установленным в устье диффузорной секции трубы с закреплением к профилированным элементам, охватывающим диффузорную секцию трубы, датчиком скорости потока воздуха, установленным в средней цилиндрической секции трубы перед турбиной, блоком управления, связанным с сервоприводом регулятора скорости воздушного потока, выходящего из трубы, и с датчиком скорости потока воздуха, а также конфузорными вставками, установленными в воздушных проемах нижней конфузорной секции трубы, при этом, турбина имеет лопасти и вал, установленный в подшипниках, закрепленных к профилированым элементам средней секции несущей башни, и связанный с валом электрогенератора, а секции трубы выполнены разъемными и скрепляемыми между собой и с секциями несущей башни, при этом, труба установлена на фундаменте с возможностью расположения ее выходного устья на высоте 50-150 м, причем дефлектор закреплен к профилированным элементам несущей башни.The specified technical result is achieved by the fact that the wind power installation containing a vertical pipe formed from the following sections one after another: installed on the foundation of the lower confuser section with a heating element and with openings for air inlet, the middle cylindrical and upper diffuser sections, a turbine and an electric generator placed in the middle cylindrical section of the pipe, as well as a deflector with a pipe located above the outlet mouth of the pipe, ... is additionally equipped with profiled elements Covering the pipe section and forming assembly mounted on a foundation carrier team sectional lattice tower, which is powerplant carcass; with cables connecting the central part of the carrier tower with the foundation, the speed regulator of the air flow coming out of the pipe, made in the form of a disk ring with movable segments controlled by a servo drive and installed in the mouth of the diffuser section of the pipe with fastening to the profiled elements covering the diffuser section of the pipe, an air flow velocity sensor installed in the middle cylindrical section of the pipe in front of the turbine, a control unit associated with a servo drive of the air flow rate controller, coming out of the pipe, and with an air velocity sensor, as well as confuser inserts installed in the air openings of the lower confuser section of the pipe, the turbine has blades and a shaft mounted in bearings fixed to the profiled elements of the middle section of the carrier tower, and connected with the generator’s shaft, and the pipe sections are detachable and fastened together and with sections of the carrier tower, while the pipe is installed on the foundation with the possibility of positioning its outlet mouth at a height of 50-150 m, and defl The projector is fixed to the profiled elements of the carrier tower.

Включение в работу ветроэнергетической установки нагревательного элемента, размещенного в конфузорной части аэродинамической трубы, позволяет с его помощью подогревать окружающий его входящий воздушный поток, который, ускоряясь, поднимается к турбине, увлекая за собой основной воздушный поток воздуха, поступивший в конфузорную секцию трубы, позволяя, тем самым, дополнительно увеличить эффективность работы турбины.The inclusion in the operation of a wind power installation of a heating element located in the confuser part of the wind tunnel allows it to heat the incoming air stream surrounding it, which, accelerating, rises to the turbine, entraining the main air flow entering the confuser section of the pipe, allowing thereby further increasing the efficiency of the turbine.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг. 1 - Ветроэнергетическая установка в сборе, аксонометрия;FIG. 1 - Wind power installation, axonometry;

Фиг. 2 - Вид А на фиг. 1.FIG. 2 - View A in FIG. 1.

Фиг. 3 - Вид В на фиг. 1.FIG. 3 - View B in FIG. 1.

Фиг. 4 - Регулятор скорости потока в полностью открытом положении;FIG. 4 - Flow rate controller in a fully open position;

Фиг. 5 - Регулятор скорости потока в промежуточном положении;FIG. 5 - Flow rate controller in an intermediate position;

Фиг. 6 - Регулятор скорости потока в крайне-закрытом положении.FIG. 6 - Flow controller in extremely closed position.

Ветроэнергетическая установка содержит:The wind power installation contains:

- Вертикальную трубу 1 (фиг. 1), сформированную из следующих одна за другой секций: установленной на фундаменте 2 нижней конфузорной секции 3 с проемами 4 и установленными в них с ориентацией в сторону устья трубы конфузорными вставками 5 (фиг. 2), а также средней цилиндрической 6 (фиг. 1) и верхней диффузорной 7 секций. При этом, по своей высоте труба 1 рассчитана с учетом расположения ее выходного устья на высоте 50-150 м в зависимости от широты места ее установки, т.е. в прилегающем к земной поверхности слое атмосферы, характеризующегося высокой плотностью воздуха и стабильной скоростью ветра.- A vertical pipe 1 (Fig. 1), formed from the following sections one after another: installed on the foundation 2 of the lower confuser section 3 with openings 4 and installed in them with the confuser inserts 5 oriented towards the mouth of the pipe (Fig. 2), and the middle cylindrical 6 (Fig. 1) and the upper diffuser 7 sections. At the same time, in terms of its height, pipe 1 is calculated taking into account the location of its outlet mouth at a height of 50-150 m, depending on the latitude of the place of its installation, i.e. in the atmosphere layer adjacent to the Earth’s surface, characterized by high air density and stable wind speed.

- Несущую секционно-сборную решетчатую башню 8 из профилированных элементов 9, охватывающих секции трубы 1.- Bearing sectional-prefabricated lattice tower 8 of the profiled elements 9, covering the pipe section 1.

- Турбину 10 (фиг. 3) с валом 11, установленным в подшипниках 12, закрепленных с помощью кронштейнов 13 на профильных элементах 9 средней секции 6 несущей башни 8.- The turbine 10 (Fig. 3) with a shaft 11 mounted in bearings 12, mounted with brackets 13 on the profile elements 9 of the middle section 6 of the bearing tower 8.

- Электрогенератор 14, связанный с валом 11 турбины 10.- An electric generator 14 connected to the shaft 11 of the turbine 10.

- Дефлектор 15 с патрубком 16, расположенный над выходным устьем трубы 1.- The deflector 15 with a pipe 16 located above the outlet mouth of the pipe 1.

- Регулятор скорости потока воздуха 17, выходящего из трубы 1, выполненный в виде дискового кольца с подвижными, управляемыми сервоприводом 18, сегментами 19 и установленного в устье диффузорной секции 7 трубы 1 с закреплением к профилированным элементам 9 несущей башни 8, охватывающим эту диффузорную секцию 7 трубы 1.- The speed controller of the air flow 17 coming out of the pipe 1, made in the form of a disk ring with movable, controlled by a servo drive 18, segments 19 and installed in the mouth of the diffuser section 7 of the pipe 1 with fastening to the profiled elements 9 of the carrier tower 8, covering this diffuser section 7 pipes 1.

- Тросы 20 (фиг. 1), связывающие среднюю секцию 6 несущей башни 8 с фундаментом 2.- Cables 20 (Fig. 1) connecting the middle section 6 of the supporting tower 8 with the foundation 2.

- Датчик скорости потока воздуха 21, установленный в средней цилиндрической секции 6 трубы 1 перед входом потока воздуха в турбину 10.- The air velocity sensor 21 installed in the middle cylindrical section 6 of the pipe 1 in front of the air flow inlet to the turbine 10.

- Блок управления 22 (фиг. 2), связанный и с сервоприводом 18 регулятора скорости воздушного потока 17, выходящего из трубы 1, и с датчиком скорости потока воздуха 21;- The control unit 22 (Fig. 2), connected with the servo drive 18 of the air flow rate regulator 17 coming out of the pipe 1, and with the air flow rate sensor 21;

- Нагревательный элемент 23 установленный на фундаменте 2 в конфузорной секции 3 трубы 1.- A heating element 23 mounted on the foundation 2 in the confuser section 3 of the pipe 1.

Ветроэнергетическую установку монтируют следующим образом.Wind power installation is mounted as follows.

Вначале на установленном горизонтально сборочном стапеле (не показан), состоящем из трех секций, соответствующих секциям несущей башни 8, собирают нижнюю секцию несущей башни 8 из профилированных элементов 9 для охвата ею конфузорной секции 3 трубы 1. Затем в нее монтируют изготовленную в заводских условиях конфузорную секцию 3 трубы 1, оснащенную конфузорными вставками 5, установленными в ее проемах 4 с ориентацией в сторону устья трубы, и стягивают профилированные элементы 9 несущей башни 8 между собой, скрепляя, таким образом, секции башни 8 и трубы 1 друг с другом.First, the lower section of the carrier tower 8 of profiled elements 9 is assembled on a horizontally mounted assembly slide (not shown), consisting of three sections corresponding to sections of the carrier tower 8, to cover the confuser section 3 of the pipe 1 with it. Then, the factory-made confuser is mounted section 3 of the pipe 1, equipped with confuser inserts 5 installed in its openings 4 with an orientation towards the mouth of the pipe, and the profiled elements 9 of the supporting tower 8 are pulled together, thereby securing the tower sections 8 pipe 1 with each other.

После этого на этом стапеле производят сборку средней секции несущей башни 8 из профилированных элементов 9, предназначенной для охвата средней секции 6 трубы 1, а затем в нее монтируют изготовленную в заводских условиях среднюю секцию 6 трубы 1, стягивая ее профилированными элементами 9 несущей башни 8. Далее на профилированных элементах 9 закрепляют специализированные кронштейны 13 для установки на них турбины 10 с датчиком скорости потока воздуха 21 и с электрогенератором 14, пропуская их через технологические, герметизируемые в дальнейшем, проемы (не показаны) трубы 1. Затем осуществляют монтаж турбины 10 с датчиком скорости потока воздуха 21 и с электрогенератором 14 в полной комплектации заводской сборки с опорными подшипниками 12 на кронштейны 13.After that, on this slipway, the middle section of the bearing tower 8 is assembled from profiled elements 9, intended to cover the middle section 6 of the pipe 1, and then the factory-made middle section 6 of the pipe 1 is mounted in it, tightening it with the profiled elements 9 of the bearing tower 8. Next, on the profiled elements 9, specialized brackets 13 are fixed for mounting turbines 10 with an air velocity sensor 21 and with an electric generator 14, passing them through technological, subsequently sealed, p swarms (not shown) of the pipe 1. Then, the turbine 10 is mounted with an air velocity sensor 21 and with an electric generator 14 in a complete set of the factory assembly with thrust bearings 12 on the brackets 13.

Таким же образом на этом стапеле монтируют диффузорные секции несущей башни 8 и трубы 1, стягивают профилированные элементы 9 несущей башни 8 между собой, скрепляя, таким образом, секции башни 8 и трубы 1 друг с другом.In the same way, the diffuser sections of the carrier tower 8 and pipes 1 are mounted on this slipway, the profiled elements 9 of the carrier tower 8 are pulled together, thus fastening the sections of the tower 8 and the pipe 1 to each other.

Затем, все предварительно собранные секции трубы 1 и несущей башни 8 стягивают между собой в единую конструкцию и производят демонтаж собранной установки со сборочного стапеля.Then, all pre-assembled sections of the pipe 1 and the supporting tower 8 are pulled together in a single structure and the assembled unit is dismantled from the assembly building berth.

После этого с помощью специальной полиспастной системы и лебедок (не показаны) устанавливают собранную конструкцию на фундамент 2 с возможностью расположения ее выходного устья на высоте 50-150 м в зависимости от широты места ее установки, закрепляют на нем и монтируют к профильным элементам 9 средней секции несущей башни 8 тросы 19, закрепляя их с натяжением на фундаменте 2.After that, using a special polyspast system and winches (not shown), the assembled structure is mounted on the foundation 2 with the possibility of positioning its outlet mouth at a height of 50-150 m depending on the latitude of the installation site, fixed on it and mounted to the profile elements 9 of the middle section the carrier tower 8 cables 19, fixing them with tension on the foundation 2.

Далее в устье диффузорной секции 7 трубы 1 устанавливают регулятор скорости воздушного потока 17 и дефлектор 15, закрепляя их к профильным элементам 9 верхней секции несущей башни 8.Next, at the mouth of the diffuser section 7 of the pipe 1, an air flow rate regulator 17 and a deflector 15 are mounted, fixing them to the profile elements 9 of the upper section of the carrier tower 8.

После этого внутрь конфузорной части аэродинамической трубы 1 через технологические проходы (не приведены) устанавливают блок управления 21 и нагревательный элемент 22.After that, the control unit 21 and the heating element 22 are installed inside the confuser part of the wind tunnel 1 through technological passages (not shown).

Ветроэнергетическая установка готова к работе.The wind power plant is ready for operation.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Генерация восходящего воздушного потока в трубе 1 складывается из ряда взаимосвязанных параметров воздушной среды, окружающей установку:The generation of upward air flow in the pipe 1 consists of a number of interrelated parameters of the air surrounding the installation:

- перепада давлений на разных горизонтах трубы 1;- differential pressure at different horizons of the pipe 1;

- разницы температур на разных горизонтах трубы 1;- temperature differences at different horizons of the pipe 1;

- объема воздушной массы, поступающей через конфузорные вставки 5 в конфузорную секцию 3 трубы 1;- the volume of air mass flowing through the confuser inserts 5 into the confuser section 3 of the pipe 1;

- отсоса ветропотоком воздушной массы из диффузорной секции трубы 1 за пределы установки.- suction by wind flow of air mass from the diffuser section of the pipe 1 outside the installation.

Благодаря установке регулятора скорости потока 17 осуществляют управление режимами работы турбины 10 для оптимизации ее работы, исключающей нештатные аварийные ситуации.Thanks to the installation of the flow rate controller 17 control the operating modes of the turbine 10 to optimize its operation, eliminating emergency situations.

Вследствие постоянного движения восходящего воздушного потока в трубе 1 осевая турбина 10 начинает вращаться, а электрогенератор 14 вырабатывать электроэнергию. При этом поток ветра, протекая над устьем вертикальной трубы 1, производит отсос воздуха из зоны диффузорной секции 7, создавая в ней зону пониженного давления, увеличивающую скорость восходящего потока в трубе и производительность турбины 10.Due to the constant movement of the upward air flow in the pipe 1, the axial turbine 10 begins to rotate, and the electric generator 14 generate electricity. In this case, the wind flow, flowing over the mouth of the vertical pipe 1, exhausts the air from the zone of the diffuser section 7, creating a zone of reduced pressure in it, increasing the speed of the upward flow in the pipe and the performance of the turbine 10.

Наружный воздух при любом направлении ветра прежде поступает в конфузорные вставки 5 конфузорной секции 3 трубы 1, ускоряется в них и, вследствие расположения конфузорных вставок с ориентацией в сторону устья трубы 1, направляется вверх на турбину 10, воспринимающую его ускоренный напор и увеличивающую скорость своего вращения. Ускоренно вращаемый воздушным потоком вал 11 турбины 10, связанный с валом 14 электрогенератора 13, заставляет последний вращаться быстрее и вырабатывать электроэнергию. Пройдя через лопатки турбины 10, ускорившийся в трубе поток направляется в диффузорную секцию 7 трубы и попадает под воздействие регулятора скорости 17, который с помощью своего сервопривода 18, получившего сигнал от блока управления о скорости потока воздуха, измененной датчиком 21, сдвигает, либо раздвигает между собой свои сегменты 19 в зависимости от скорости потока в рабочей зоне трубы 1, изменяя, таким образом, его интенсивность, определяющую скорость вращения турбины 10 с требуемым регулируемым числом оборотов и выработку электрогенератором 13 электроэнергии требуемой мощности.Outside air, in any direction of wind, first enters the confuser inserts 5 of the confuser section 3 of the pipe 1, is accelerated therein and, due to the location of the confuser inserts oriented towards the mouth of the pipe 1, is directed upward to the turbine 10, which receives its accelerated pressure and increases its rotation speed . The shaft 11 of the turbine 10, accelerated by the air flow, connected with the shaft 14 of the electric generator 13, makes the latter rotate faster and generate electricity. After passing through the blades of the turbine 10, the stream accelerated in the pipe is directed to the diffuser section 7 of the pipe and is affected by the speed controller 17, which, with the help of its servo drive 18, which receives a signal from the control unit about the air flow rate changed by the sensor 21, shifts or spreads between their segments 19, depending on the flow rate in the working area of the pipe 1, thus changing its intensity, which determines the speed of rotation of the turbine 10 with the required adjustable speed and the generation of electricity 13 rum required output power.

Таким образом, заявляемое изобретение за счет совокупности своих существенных признаков позволяет обеспечить надежность конструкции стабилизированием мощности воздушного потока в вертикальной трубе, обеспечивающим в ней стабильно мощную вертикальную тягу, способствующую удержанию трубы в устойчивом вертикальном положении, а также стабилизированию нагрузки на турбину и связанный с ним электрогенератор, и кроме того, упрочнением конструкции в целом за счет охвата ее трубы силовым, удерживаемым тросовой системой, каркасом, сформированным в несущую башню.Thus, the claimed invention, due to the combination of its essential features, allows to ensure the reliability of the structure by stabilizing the power of the air flow in the vertical pipe, providing a stably powerful vertical thrust in it, which helps to keep the pipe in a stable vertical position, as well as stabilizing the load on the turbine and the associated generator , and in addition, by hardening the structure as a whole due to the coverage of its pipe by a power, held by a cable system, frame, formed to the carrier tower.

Заявляемое изобретение в настоящее время проходит стадию рабочего проектирования для последующего возведения и использования.The claimed invention is currently undergoing a stage of detailed design for subsequent construction and use.

Claims (1)

Ветроэнергетическая установка, содержащая вертикальную трубу, сформированную из следующих одна за другой секций: установленной на фундаменте нижней конфузорной секции с нагревательным элементом и с проемами для захода воздуха, средней цилиндрической и верхней диффузорной секций, турбину и электрогенератор, размещенные в средней цилиндрической секции трубы, а также дефлектор с патрубком, расположенный над выходным устьем трубы, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена профилированными элементами, охватывающими секции трубы и формирующими в сборе закрепленную на фундаменте несущую секционно-сборную решетчатую башню, являющуюся силовым каркасом установки, тросами, связывающими центральную часть несущей башни с фундаментом, регулятором скорости выходящего из трубы воздушного потока, выполненным в форме дискового кольца с управляемыми сервоприводом подвижными сегментами и установленным в устье диффузорной секции трубы с закреплением к профилированным элементам, охватывающим диффузорную секцию трубы, датчиком скорости потока воздуха, установленным в средней цилиндрической секции трубы перед турбиной, блоком управления, связанным с сервоприводом регулятора скорости воздушного потока, выходящего из трубы, и с датчиком скорости потока воздуха, а также конфузорными вставками, установленными в воздушных проемах нижней конфузорной секции трубы, при этом турбина имеет лопасти и вал, установленный в подшипниках, закрепленных к профилированным элементам средней секции несущей башни, и связанный с валом электрогенератора, а секции трубы выполнены разъемными и скрепляемыми между собой и с секциями несущей башни, при этом труба установлена на фундаменте с возможностью расположения ее выходного устья на высоте 50-150 м, причем дефлектор закреплен к профилированным элементам несущей башни.A wind power installation containing a vertical pipe formed from the following sections one after another: a lower confuser section with a heating element and openings for air entry installed on the foundation, a middle cylindrical and upper diffuser sections, a turbine and an electric generator located in the middle cylindrical section of the pipe, and also a deflector with a nozzle located above the outlet mouth of the pipe, characterized in that it is additionally equipped with profiled elements covering the pipe section and forming an assembled sectional prefabricated lattice tower mounted on the foundation, which is the power frame of the installation, cables connecting the central part of the supporting tower with the foundation, air flow rate regulator coming out of the pipe, made in the form of a disk ring with movable segments controlled by a servo drive and installed in the mouth the diffuser section of the pipe with fastening to the profiled elements covering the diffuser section of the pipe, an air flow rate sensor installed in the medium a cylindrical section of the pipe in front of the turbine, a control unit associated with a servo drive of the air flow rate regulator exiting the pipe, and with an air flow rate sensor, as well as confuser inserts installed in the air openings of the lower confuser section of the pipe, the turbine having blades and a shaft mounted in bearings fixed to the profiled elements of the middle section of the carrier tower, and connected with the shaft of the generator, and the pipe sections are made detachable and fastened to each other and to the section the carrier tower, while the pipe is installed on the foundation with the possibility of the location of its outlet mouth at a height of 50-150 m, and the deflector is fixed to the profiled elements of the carrier tower.
RU2019118026A 2019-06-10 2019-06-10 Wind-driven power plant RU2714023C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118026A RU2714023C1 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wind-driven power plant
PCT/RU2020/000106 WO2020251400A1 (en) 2019-06-10 2020-02-28 Windmill installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019118026A RU2714023C1 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wind-driven power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714023C1 true RU2714023C1 (en) 2020-02-11

Family

ID=69625645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019118026A RU2714023C1 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wind-driven power plant

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2714023C1 (en)
WO (1) WO2020251400A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112942405B (en) * 2021-02-04 2022-06-07 中国长江三峡集团有限公司 Quickly-assembled and anti-scouring combined offshore wind power foundation and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU998715A1 (en) * 1972-04-10 1983-02-23 Государственный Проектный Институт "Днепрпроектстальконструкция" Exhaust flue
EP1180597B1 (en) * 1999-05-20 2004-04-14 Tryp Multiserv Servicios, S.L. Cyclonic or anti-cyclonic conversion tower
RU2244849C2 (en) * 2003-02-20 2005-01-20 Передерий Владимир Григорьевич Wind-thermal power plant
RU96401U1 (en) * 2010-02-09 2010-07-27 Георгий Павлович Герасимов WIND POWER PLANT
RU2504690C2 (en) * 2012-04-23 2014-01-20 Александр Александрович Перфилов Wind-driven electric power plant
RU2555778C2 (en) * 2009-12-07 2015-07-10 Гексикон Аб Floating power generation station

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU998715A1 (en) * 1972-04-10 1983-02-23 Государственный Проектный Институт "Днепрпроектстальконструкция" Exhaust flue
EP1180597B1 (en) * 1999-05-20 2004-04-14 Tryp Multiserv Servicios, S.L. Cyclonic or anti-cyclonic conversion tower
RU2244849C2 (en) * 2003-02-20 2005-01-20 Передерий Владимир Григорьевич Wind-thermal power plant
RU2555778C2 (en) * 2009-12-07 2015-07-10 Гексикон Аб Floating power generation station
RU96401U1 (en) * 2010-02-09 2010-07-27 Георгий Павлович Герасимов WIND POWER PLANT
RU2504690C2 (en) * 2012-04-23 2014-01-20 Александр Александрович Перфилов Wind-driven electric power plant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020251400A1 (en) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5258774B2 (en) Wind power generator, generator for generating power from the atmosphere, and method for generating power from the moving atmosphere
US4031173A (en) Efficiency and utilization of cooling towers
US8459930B2 (en) Vertical multi-phased wind turbine system
US6717285B2 (en) Multiple collector wind driven power generating device
CN102220943B (en) Pipeline power turbine system generating potential energy by waste kinetic energy
JP6235488B2 (en) Wind turbine generator system with venturi effect
BRPI0711206A2 (en) method and device for the production of mechanical energy by means of a divergent, telescoping and self-supporting chimney
JP2014505195A (en) Natural energy storage power generation method and power generation system
JP2007528467A (en) Wind turbine in wind tunnel
RU2369772C2 (en) Electric power generation with arrangement of wind generator in vertical exhaust air duct in domestic building structure
RU2358148C2 (en) Wind turbine engine with horizontal rotor
RU2714023C1 (en) Wind-driven power plant
US20150361953A1 (en) Horizontally channeled vertical axis wind turbine
US6703720B1 (en) Wind powered generator device
RU2638120C1 (en) Wind turbine plant
CN116950844A (en) Vortex power generation structure
RU2661567C2 (en) Wind power plant and method of electricity producing
RU2626498C1 (en) Wind power station
WO2017160825A1 (en) Wind energy harvesting utilizing air shaft and centrifugal impellor wheels
RU2452870C2 (en) Aerothermal power plant
SU1232819A1 (en) Arrangement for airing deep quarries
RU2663928C1 (en) "potok" turbogenerator
KR101102427B1 (en) Offshore wind power plant installing method and the power plant installed thereby
JPH09222071A (en) Wind power generation system
RU2387870C2 (en) Windmill with wing-like windwheel

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner