Обеспечение вибробезопасности вертикально-осевых ветроэнергетических установок

• Автор: Соломин, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 167 с. : 92 ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1Л Размещение ветроэнергетических установок.

1.2 Проблемы размещения ветроэнергетических установок в черте жилых поселений и возможные пути их решения.
1.2.1 Шум.

1.2.1.1 Возможные пути решения проблемы шума ВЭУ

1.2.2 Инфразвук.

1.2.2.1 Пути решения проблемы возникновения инфразвука в ветроустановках.

1.2.3 Ультразвук

1.2.3.1 Необходимость исследования ультразвуковых колебаний

1.2.4 Вибрация и резонанс.

1.2.4.1 Возможные пути решения проблемы вибрации и резонанса
1.2.5 Сбой телерадиовещания и навигационных приборов
1.2.6 Влияние ветроустановок на миграции игиц.
1.2.7 Нормативы, законы, акты по ветроэнергетике
1.2.7.1 Необходимость внесения изменений в существующие стандарты по ветроэнергетике
1.2.8 Исследования уровня ветровой обстановки городских массивов
1.2.9 Габариты и масса ВЭУ
1.2.9.1 Возможные пути решения проблемы размещения встроустано вок.
1.2. Характеристики зданий и сооружений.
1. Исследование возможности изменения конструкций зданий
в плане применения ветроустановок
1.2. Характеристики иных объектов, на ко торых может размешаться ВЭУ.
Выводы по главе. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОКОЛЕБАНИЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.
2.1 Исходные данные.
2.2 Предварительные теоретические исследования на
этапе проектирования.
2.2.1 Предварительная оценка жесткости и прочности лопасти ВЭУ
2.3 Тестирование расчетной модели ротора ВЭУ
2.3.1 Расчетная модель конструкции
2.3.2 Нагрузки
2.3.3 Напряженнодеформированное состояние
2.4 Динамические характеристики.
2.4.1 Собственные частоты и формы колебаний.
2.4.2 Амплитудночастотные характеристики
2.4.3 Расчет динамических характеристик и напряженнодеформированного состояния ВЭУ
2.4.3.1 Изменения в расчетной модели конструкции.
2.4.3.2 Внешние механические воздействия.
2.4.3.3 Внутренние силовые факторы и напряженнодеформированное состояние
2.4.3.4 Динамические характеристики упругих колебаний
2.4.4 Расчет прочности.
2.4.4.1 Общие положения
2.4.4.2 Внешние воздействия
2.4.4.3 Расчетная конечноэлехментная модель.
2.4.4.4 Результаты расчета.
2.4.4.4.1 Расчет кольца верхнего, нижнего, среднего
2.4.4А2 Расчет лопасти вертикальной
2.4.4.4.3 Расчет основания.
2.4.4.5 Усталостная прочность ВЭУ3 с шестью лопастями.
2.4.4.5.1 Динамическая модель для расчетов нагрузок
и напряженнодеформированного состояния.
2.4А5.2 Перечень действующих нагрузок
2.4.4.5.3 Аэродинамические характеристики вертикальных лопастей.
2.4.4.5.4 Нагруженность основных элементов конструкции
2.5 Исследование вибрационных колебаний
2.5.1 Результаты моделирования силового воздействия ВЭУ
на фундамент
2.5.1.1. Результаты моделирования силового воздействия ВЭУ
на фундамент в случае неупругой в вертикальном направлении мачты .
2.5.1.2. Результаты моделирования силового воздействия ВЭУ на фундамент в случае упругой в вертикальном направлении мачты.
2.5.2 Результаты моделирования вибросмещений
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИБРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЭУ
3.1 Методики оценки параметров ВЭУ
3.2 Нормативные ссылки.
3.3 Виброиспытания и методика весовой балансировки ВЭУ
на основе методики балансировки вертолетов
3.3.1 Виброиспытания с похмощью портативного прибора
3.3.2 Виброиспытания с помощью автоматизированной системы.
Результаты и выводы главе.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Полевые вибрационные испытания и весовая балансировка ВЭУ.
4.2 Реализация методики испытаний и балансировки
4.2.1 Измерение без груза на обмин
4.2.2 Измерение с рекомендуемым грузом 0 г, 7, обмин.
4.2.3 Измерение с пробным грузом 0 грамм, угол 7, обмин.
4.2.4 Измерение с рекомендуемым грузом 0 г, , 0 обмин.
4.3 Измерение шума, инфразвука и ультразвука
4.4 Результаты измерений параметров ВЭУ.
Основные результаты и выводы по главе.
ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОУСТАНОВОК.
5.1 Тенденции рынка энергетики в России.
5.2 Потенциальный рынок ветроэнергетики в России
5.3 Потенциальный рынок ветроэнергетических установок, предназначенных для размещения на зданиях и сооружениях
5.4 Экономия ресурсов.
Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Помимо акустического шума, воспринимаемого человеческим ухом, вокруг ВЭУ ряда конструкций при определенных обстоятельствах возникает опасный инфразвук частотой Гц, совпадающий с частотой собственных колебаний органов человека, а также альфаритмом головного мозга и биениями сердца людей и животных, ко всему прочему вызывающий вибрацию любых конструкций , , . Это происходит потому, что во время работы горизонтальноосевой ВЭУ все точки лопасти имеют разные линейные скорости. За счет разницы скоростей и срыву потока возникает инфразвук звуковые колебания ниже Гц, т. В данной работе инфразвук рассматривается достаточно глубоко в связи с его особой опасностью. Частоты звуковых колебаний ниже по разным источникам ,, Гц называется инфразвуком. Инфразвук происходит от лат. К настоящему времени в результате лабораторных испытаний разных стран мира установлено, что инфразвук, в зависимости от частоты и мощности, неблагоприятно влияет на разные органы человека, вступая в резонанс с их собственной частотой колебаний есть, правда, и противоположные результаты для некоторых весьма умеренных инфразвуковых частот. Как пишет профессор В. Гц, для грудной клетки Гц, для брюшной полости Гц и для головы Гц. При воздействии мощных вибраций на частоте Гц человек ощущает перемещение внутренностей, а на частотах Гц сотрясение головы. При этом воздействие зависит от мощности и близости источника колебаний. Мощные инфразвуковые колебания могут оказывать влияние на увеличение нижнего предела артериального давления крови, на изменение ритма сердечных сокращений, дыхания, на ослабление функции слуха и зрения, на психическое состояние человека, о чм уже было сказано ранее. Наиболее опасными частотами инфразвука называются низкочастотные колебания в Гц, совпадающие с альфаритмом головного мозга. В зависимости от мощности источника инфразвука такой частоты изменяется реакция поведения человека, включая чувство опасности или беспричинного страха, всеохватывающее ощущение панического страха, или ужаса, и даже смерть от разрыва сосудов головного мозга. Весьма опасны резонансные частоты инфразвука для сердца. В опытах на животных их совпадение с частотой сокращений сердца приводило к разрыву кровеносных его сосудов. Высказывались также предположения, что инфразвуковые колебания такой частоты, но противоположные сердечным по фазе, могут остановить сердце. Для трагических событий в гибельных районах планеты в качестве их причин 2й и 3й степеней трагичности это, соответственно, корабли с мртвыми экипажами и летучие голландцы наибольшее число доводов приводится как раз в пользу воздействий резонансных частот инфразвука для коры головного мозга и сокращений сердца . Хорошо известно, что животные также весьма чувствительны к инфразвукам. Даже при слабых колебаниях они проявляют явные признаки тревоги. Особенно это касается птиц. Возможно, оттого, что для человека их поведение кажется наиболее понятным . Тем более что они, как правило, первыми покидают опасные зоны. Как пишет проф. В.Арабаджи, подобную реакцию на инфразвук обнаруживают и некоторые млекопитающие. За несколько часов до землетрясения кролики стараются уйти от источника усиливающихся инфразвуковых колебаний, собаки покидают дома, свиньи убегают из свинарников. Безжизненность океанических просторов с мртвой зыбью также хорошо известна, что может свидетельствовать об аналогичной реакции всех обитателей подводного и надводного мира. Но ещ издавна, до появления проблемы инфразвука, было замечено,, как перед штормом ведут себя многие морские животные, прежде всего медузы и гаммарусы. Резюмируя словами профессора В. Арабаджи Сказанное позволяет предположить, что инфразвуки могут использоваться как хорошие сигнализаторы надвигающихся стихийных бедствий, индикаторы отдалнных землетрясений, взрывов и т. При этом следует добавить, что приборами, фиксирующими их, могут считаться животные со своей реакциейповедением. Можно предположить, что в будущем для этой же цели будет использоваться и другой универсальный прибор колебательная система органов человека.