Система несущих конструкций ветроэлектростанции

• Автор: Прашанта Кумар Саха
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1993
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДШЕСТВОВАВШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

1. 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЕТРОАГРЕГАТОВ.

1. 2.1. КОЛЛИНЕАРНЫЕ ВЕТРОАГРЕГАТЫ

1.2.2. ОРТОГОНАЛЬНЫЕ ВЕТРОАГРЕГАТЫ

1. 3 ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ I

ГЛАВА II.

2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

2. 2. СХЕМЫ ВЕТРОАГРЕГАТОВ, НАМЕЧЕННЫЕ К ИССЛЕДОВАНИЮ. . .
ГЛАВА III. СТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ СИСТЕМЫ НЕСУЩИХ
КОНСТРУКЦИЙ РОТОРА
3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3. 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АЛГОРИТМА
3.2.1. ВНУТРЕННИЕ УСИЛИЯ СМЕЩЕНИЯ И УГЛЫ ПОВОРОТА
СЕЧЕНИИ СТЕРЖНЯ.
3. 2. 2. НУМЕРАЦИЯ СТЕРЖНЕЙ И УЗЛОВ.
3.2.3. ИСКОМЫЕ НЕИЗВЕСТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ.
3.2.4. УРАВНЕНИЯ УПРУГОГО ИЗГИБА И РАСПОЛОЖЕНИЯ
СТЕРЖНЯ.
3. 2. 5. УРАВНЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ СИЛ В УЗЛАХ В
ПРОЕКЦИЯХ НА ОСИ X И У
3.2.6. УРАВНЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ МОМЕНТОВ В УЗЛАХ
3. 3. ИНСТРУКЦИЯ К ПОДГОТОВКЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К
ПРОГРАММЕ РАСЧЕТА СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ 1, И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ВЕТРОРОТОРА
3.3.1. ТЕКСТ НАПИСАН ДЛЯ ПРИМЕРА РАСЧЕТА НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИИ ВЕТРОРОТОРА, ВАРИАНТ 1.
3. 3.2. К ПОДГОТОВКЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К ПРОГРАММЕ РАСЧЕТА СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ 1.
Вариант 2 .
3. 3. 3. К ПОДГОТОВКЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К ПРОГРАММЕ РАСЧЕТА СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ 1.
по схеме 2 Рис. 2. 2.
3. 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА.
3.4.1. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
3. 4.2. УТОЧНЕНИЕ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ
ТРАВЕРСЫ.
3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ.
3. 5.1. СОБСТВЕННЫЙ ВЕС
3.5.2. МАКСИМАЛЬНЫЙ ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА
3. 5. 3. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III
ГЛАВА IV. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ РОТОРА.
4.1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
4. 2. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ. . .
4. 3. СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ЛОПАСТИ
4.3.1. СИММЕТРИЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИММЕТРИЧНОЙ
СИСТЕМЫ
4.3.2. АНТИСИММЕТРИЧНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИММЕТРИЧНОЙ
СИСТЕМЫ.
4. 3. 3. ОБЩИИ СЛУЧАЙ.
4. 4. СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ВЕТРОРОТОРА.
4.4.1. ОБЩЕЕ РЕШЕНИЕ
4.4.2. ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ СИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМЫ
4.4.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ЛОПАСТИ 7о
4.4.4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЛЯ СИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМЫ. . 6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ НАПРЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОПОРНОЙ БАШНИ.
5.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5. 2. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
5.2.1. СИЛОВАЯ СХЕМА
5. 2.2. МАКСИМАЛЬНОЕ УСИЛИЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ
В ЭЛЕМЕНТАХ УСТАНОВКИ.
5.2.3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЧЕНИЙ
ЭЛЕМЕНТОВ ОПОРЫ.
ГЛАВА 6. ОСНОВАНИЕ И ФУНДАМЕНТ
6.1. НАГРУЗКИ, ПЕРЕДАВАЕМЫЕ НА ФУНДАМЕНТ
6.1.1. НАГРУЗКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ УРАГАННЫМ ВЕТРОМ
6.1.2. НАГРУЗКИ ДЛЯ ЭКСПЛУАТИЦИОННОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ВЕТРОАГРЕГАТА ПРИ СКОРОСТИ ВЕТРА
и0 мс
6. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ПОДОШВЕ
ФУНДАМЕНТА С УЧЕТО ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТА.
6. 2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
6. 2. 2. СИСТЕМА УРАВНЕНИИ
6. 2. 3. БЕЗРАЗМЕРНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
6. 2. 4. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
6. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
6.3.1. ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
6.3.2. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТА
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ VI
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ВЕТРОАГРЕГАТОВ Различают коллинеарные и ортогональные ветроагрегаты. Коллинеарные имеют ось вращения, параллельную скорости ветра, а ортогональные - ось вращения, перпендикулярные скорости ветра. КОЛЛИНЕАРНЫЕ ВЕТРОАГРЕГАТЫ Как указывается в коллинеарные агрегаты (Рис. Тихоходные агрегаты могут иметь пространственную конструкцию в форме усеченного конуса со съемом энергии с внешнего обода большего основания конуса, обращенного к ветру. Тихоходные ветроагрегаты имеют обычно большую удельную материалоемкость. Материалоемкость коллинеарных агрегатов малой мощности, выпускавшихся в СССР, характеризуется значениями удельной массы (для агрегата в комплекте с большой высотой 5- м) от 0 до 0 килограммов на киловатт мощности. Как отмечает В. М. Лятхер [1 первая в СССР крупная опытная ВЭС, построенная в г. Каранских высотах близ Балаклавы, имела номинальную мощность асинхронного генератора кВт (0 об/мин), размах трех лопастей составлял м, номинальная частота вращения об/мин. Масса ветроагрегата вместе с опорной конструкциеей составила ,1 т (без опоры ,5 т) объем фундаментов м3[1. Номинальная мощность должна была достигаться при скорости ветра свыше м/с. OJ * и. Рис -i-4. Вт [1. Таким образом, фактическая удельная материалоемкость Балаклавской ВЭС составила около 0 кг/кВт. Вт*ч оказываются меньше, чем на более поздних агрегатах подобного типа. Например, ФФранцузский трехлопастной ветроагрегат Луи Вадота диаметром ,1 м, построенный в г. Л.Вадота была бы не более 0 Мвт’ч и удельная масса составила бы 0, кг/кВт-ч. В г. Балаклавская ВЭС была разрушена. Более совершенный трехлопастной агрегат с размахом лопастей м и мощностью кВт (при Up= м/с) был запроектирован в ЦВЭИ незадолго до закрытия этого института ( г. Общая масса агрегата по проекту составляла 0 т (0 кг/кВт) при годовой выработке агрегата МВт*ч в районах со среднегодовыми скоростями ветра 7-8 м/с, что соответствует удельной массе металла 0, кг/кВт*ч. Современные наиболее экономичные крупные быстроходные ветровые электроагрегаты ( Mod - 2, Mod -5В - США, NASA, Дженерал, Электрик, Боинг) имеют две стальные лопасти с размахом ,5-,6 м и профилем NASA 0 - XX (рис. Ветроагрегат V7S - 4 имеет диаметр двухлопастного ротора ,4 м, мощность генератора 4 МВт; лопасти из стекловолокна с регулируемым разворотом расположены за решетчатой стальной башней высотой м (до оси агрегата), частота вращения ротора постоянная - об/мин, расчетная скорость ветра Up= ,4 м/с, максимальная рабочая скорость ветра - м/с. Общая масса агрегата вместе с башней 3, 2 т. По данным приведенным в [ ] большая программа создания крупных ветроагрегатов осуществляется в Швеции, Англии, Дании, Германии (ФРГ). В Швеции с г. МВт при скоростях ветра ,2 и ,5 м/с и размахе лопастей ,2 и ,2 м. Ветроагрегат в Nasudden, Gotland "Kamewa VITS " имеет две лопасти с размахом м, ротор расположен перед железобетонной башней высотой м до оси агрегата, наклоненной к горизонту под углов °. В работе [И1 обращается внимание на то, что в последние годы находят все более широкое распространение малые и средние ветроагрегаты традиционного исполнения (коллинеарные) мощностью до 0 кВт. В Дании ветроагрегаты мощностью до 0 кВт стали одной из основных статей экспорта (преимущественно в США), они отличаются простотой и надежностью; многие агрегаты не имеют регулирования разворота лопастей. Наиболее известные фирмы Vestas и Wincon выпускают ветроагрегаты мощностью от до 0 кВт. Расчетная скорость ветра, отвечающая номинальной мощности, обычно принимается около м/с. Вт. Нечйеп (рис. В СНГ (СССР) малые агрегаты, выпускаемые НПО "Ветроэн", очевидно, не являются оптимальными, однако, они могут конкурировать на мировом рынке с агрегатами таких же размеров. Установленная мощность этих агрегатов 4 кВт, размах лопастей 6 м, расчетная скорость ветра м/с, удельные капвложения руб/кВт, стоимость электроэнергии 8 и коп/кВт-ч при среднегодовых скоростях ветра 8 и 5 м/с. Масса агрегата, включая башню высотой 7 м и закладные детали фундамента - кг (5 кг/кВт*ч). В. М.