Основные компоненты ветряной турбины
Ветряная турбина состоит из пяти основных компонентов и множества второстепенных. Основными компонентами являются фундамент, башня, ротор и ступица (включая три лопасти), гондола и генератор. Установка всех этих компонентов требует использования специального монтажного оборудования, предназначенного специально для ветрогенераторов.
1. Фундамент ветряной турбины
Фундамент наземной ветряной турбины расположен на земле; он невидим, поскольку покрыт грунтом. Это большой и тяжёлый бетонный блок, который должен выдерживать всю ветряную турбину и действующие на неё силы. В случае морских ветряных турбин фундамент также не виден под водой. Для морских ветряных турбин, расположенных вдали от суши, фундамент плавучий, но имеет достаточную массу, чтобы выдерживать вес ветряной турбины, а также действующие на неё силы.
2. Башня ветряной турбины
Большинство современных башен ветряных турбин изготовлены из круглых стальных труб. Общее правило для башен ветряных турбин заключается в том, что их высота равна диаметру окружности, образуемой вращением лопастей турбины, которую они несут. Как правило, чем выше турбина, тем легче ей улавливать сильные ветры. Это связано с тем, что чем дальше мы находимся от земли, тем сильнее ветер (скорость ветра различается на разных высотах).
3.Ротор и ступица ветряных турбин
Ротор — вращающаяся часть турбины. Он состоит из трёх лопастей и центральной части, ступицы, к которой крепятся лопасти. Лопасти ветряной турбины — одна из важнейших её частей, отвечающая за преобразование энергии ветра в кинетическую энергию вращения. Обычно лопасти ветряных турбин изготавливаются из высокопрочного стекловолокна и углеродного волокна, чтобы выдерживать сильные ветры и штормы. Хотя три лопасти являются наиболее распространёнными, ветряные турбины не всегда должны иметь три лопасти. Однако трёхлопастные роторы обладают такими преимуществами, как оптимальный КПД.
Лопасти не прочные; они полые и изготовлены из композитных материалов, которые одновременно лёгкие и прочные. Тенденция заключается в том, чтобы сделать их больше (для большей мощности), легче и прочнее. С точки зрения аэродинамики лопасти имеют форму крыльев (например, крыльев самолёта). Кроме того, они не плоские и будут иметь закругление между основанием и кончиком. Лопасти могут вращаться вокруг своей оси на угол до 90°. Это движение называется тангажем. Функция ступицы — удерживать лопасти и обеспечивать их вращение относительно корпуса ветряной турбины.
4. Гондола ветряной турбины
В гондоле размещаются все компоненты ветряной турбины, которые необходимо установить на ней. Гондола ветряной турбины представляет собой сложную электромеханическую систему со значительным количеством компонентов, работающих точно и исправно. Важнейшими компонентами ветряной турбины являются генератор и главный вал, который передает энергию собранного ветра генератору через редуктор. Редуктор — еще один важный компонент ветряной турбины. Поскольку ветряная турбина должна работать по ветру и регулировать свою ориентацию в зависимости от направления ветра, ее ротор должен иметь возможность вращаться относительно башни. Это вращательное движение называется рысканием.
5. Ветрогенераторы
Генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию ротора (получаемую от ветра) в электрическую. Генераторы имеют ту же конструкцию, что и электродвигатели. Обычно они состоят из постоянных магнитов или электромагнитов. Изменение частоты вращения генератора влияет на величину и стабильность выходного напряжения.
Хотя существует множество различных типов ветряных турбин, их можно разделить на две категории:
Ветряные турбины с горизонтальной осью вращения, в которых ось вращения ветряной турбины параллельна направлению ветра.
Ветровые турбины с вертикальной осью вращения, в которых ось вращения ветровой турбины перпендикулярна земле или направлению воздушного потока.
Ветровые турбины с горизонтальной осью
Ветровые турбины с горизонтальной осью подразделяются на два типа: подъемного типа и тягового типа.
Ветрогенераторы подъемного типа вращаются быстро, а ветрогенераторы тягового типа – медленно. Для ветроэнергетики в основном используются ветрогенераторы подъемного типа с горизонтальной осью вращения. Большинство ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения оснащены ветроколесом, который может вращаться в зависимости от направления ветра. В небольших ветрогенераторах в качестве ветроколеса используется рулевое колесо, а в крупных – датчики ветра и приводной механизм, состоящий из серводвигателя.
Ветряные турбины с ветроколесом перед башней называются ветряными турбинами, работающими против ветра, а те, у которых ветроколесо расположено позади башни, называются ветряными турбинами, работающими по ветру. Горизонтально-осевые ветрогенераторы бывают разных типов: некоторые имеют ветрогенераторы с обратным направлением лопастей, некоторые устанавливают несколько ветрогенераторов на одной башне для снижения стоимости башни при условии достижения определённой выходной мощности, а другие используют горизонтально-осевые ветрогенераторы, которые создают вихри вокруг ветрогенератора для концентрации и увеличения скорости воздушного потока.
Ветряная турбина с вертикальной осью
Ветряным турбинам с вертикальной осью вращения не нужно наматывать обмотки при изменении направления ветра, в этом отношении по сравнению с ветряными турбинами с горизонтальной осью вращения это является их главным преимуществом, оно не только упрощает структурную конструкцию, но и снижает гироскопическую силу, действующую на ветер со стороны ветряной турбины.
Существует несколько типов вертикально-осевых ветряных турбин, использующих вращение за счёт сопротивления, включая ветряные колеса, изготовленные из плоских пластин и стеганых пластин, которые являются устройствами, работающими исключительно на сопротивлении; S-образные ветряные турбины, которые имеют частичный подъём, но всё же являются преимущественно устройствами, работающими на сопротивлении. Эти устройства обладают большим пусковым моментом, но низким отношением окружной скорости к окружной скорости и обеспечивают низкую выходную мощность для заданных размеров, веса и стоимости ветряной турбины.
Асинхронный генератор с двойным питанием
С развитием технологий силовой электроники индукционные генераторы с двойным питанием (Double-Fed Induction Generator) всё чаще используются в ветроэнергетике. Эта технология не слишком зависит от ёмкости аккумуляторной батареи, а от системы возбуждения: ток возбуждения регулируется соответствующим образом, обеспечивая выработку электроэнергии постоянной частоты. Асинхронные генераторы с двойным питанием по конструкции аналогичны асинхронным генераторам, но в качестве источника возбуждения используется переменный ток.
Мы знаем, что пульсирующий магнитный потенциал можно разложить на два вращающихся магнитных потенциала, направленных в противоположные стороны, и правильное расположение трёхфазных обмоток позволяет добиться рассеивания влияния одного из магнитных потенциалов, что приводит к образованию вращающегося магнитного потенциала в пространстве, эквивалентного ротору с возбуждением постоянным током в синхронном генераторе. Преимущество генератора с двойным питанием заключается в том, что частота переменного тока, то есть частота вращающегося магнитного потенциала возбуждения, регулируется. Это означает, что частота вращающегося магнитного потенциала возбуждения также регулируется.
Таким образом, при непостоянной частоте вращения первичного двигателя частота тока возбуждения может быть соответствующим образом отрегулирована для достижения цели выработки электроэнергии постоянной частоты. В связи с ростом мощности силовых электронных компонентов, регулирующая способность системы возбуждения генераторных установок с двойным питанием постоянно возрастает, что позволяет увеличить автономную мощность машин с двойным питанием. Хотя некоторые теоретические разработки всё ещё находятся в стадии совершенствования, тенденция к широкому применению реактивных генераторов с двойным питанием становится всё более очевидной.
Ветрогенератор — это сложная система, состоящая из ряда компонентов, которые тесно взаимодействуют друг с другом для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Помимо упомянутых выше компонентов, ветрогенераторы включают в себя следующие важные компоненты.
Система управления: Система управления включает в себя электронные компоненты, датчики, контроллеры, программное обеспечение и т.д., которые используются для контроля и управления работой ветрогенератора. Система управления способна регулировать угол наклона лопастей ветрогенератора и скорость вращения генератора в режиме реального времени, обеспечивая стабильную работу ветрогенератора.
Башня: Башня — это опорная конструкция ветряной турбины, обычно изготавливаемая из стальных труб или бетона. Высота башни напрямую влияет на выходную мощность ветряной турбины, поскольку скорость ветра увеличивается с высотой.
Система наклона: Система наклона — это устройство, которое управляет углом наклона лопастей ветряной турбины и может регулировать угол наклона лопастей в режиме реального времени в соответствии с изменениями скорости ветра для максимального использования энергии ветра.
Датчик скорости ветра: Датчик скорости ветра используется для измерения скорости и направления ветра, чтобы система управления могла своевременно регулировать угол наклона лопастей ветряной турбины и скорость вращения генератора.
Редуктор: Ветрогенераторы должны преобразовывать низкоскоростное вращение ветряной турбины в высокоскоростное, для чего необходим редуктор. Редуктор состоит из ряда шестерён и подшипников, обеспечивающих эффективное преобразование энергии.
Тормозная система: Тормозная система — это устройство, используемое для остановки ветряной турбины в аварийной ситуации. В случае возникновения аварийной ситуации тормозная система может немедленно остановить вращение ветряной турбины, обеспечивая её безопасную работу.
Система охлаждения: Ветряные турбины во время работы генерируют большое количество тепла, которое необходимо отводить через систему охлаждения. Система охлаждения включает в себя вентиляторы, радиаторы, насосы и другое оборудование, обеспечивающее стабильную работу ветряных турбин в течение длительного времени.
Система передачи: система передачи представляет собой ветрогенератор, передающий электроэнергию в сетевое оборудование. Система передачи включает в себя трансформаторы, распределительные устройства, кабели и т.д., обеспечивающие эффективную передачу электроэнергии.
Традиционное оборудование: Помимо основных компонентов, упомянутых выше, ветряным турбинам требуются некоторые традиционные устройства, такие как освещение, коммуникационное оборудование и системы мониторинга, обеспечивающие эксплуатацию и техническое обслуживание ветряной турбины.
Наполнители: Наполнители — это материалы, используемые в ветряных турбинах для снижения шума от вращения. Наполнители обычно изготавливаются из мягких материалов, таких как пена или стекловолокно.
Система смазки: Система смазки используется для обеспечения смазывания различных компонентов ветряной турбины с целью снижения трения и износа. Система смазки включает в себя такое оборудование, как масляные насосы, баки и смазочные материалы.
Антикоррозийное оборудование: ветряные турбины обычно устанавливаются на открытых площадках, подвергаются воздействию суровых природных условий и подвержены коррозии под воздействием атмосферы, морской воды и солнечного света. Поэтому антикоррозийное оборудование, такое как краска, антикоррозионные покрытия и материалы для защиты окружающей среды, важно для обеспечения долгосрочной эксплуатации ветряных турбин.
Судовая система: Для ветровых турбин, работающих в море или на побережье, судовая система является необходимым оборудованием. Судовые системы включают якорные цепи, мачты, рули, навигационное оборудование и т. д., которые обеспечивают стабильную работу ветровых турбин в море.
Компоненты ветряной турбины разнообразны, и различные элементы тесно взаимодействуют друг с другом, выполняя задачу преобразования энергии ветра в электричество. В связи с постоянным развитием и прогрессом технологий ветроэнергетики, будущие ветряные турбины могут иметь более сложные компоненты и более эффективные принципы работы, обеспечивая более экологичную и устойчивую энергию для человечества.
Boland Renewable Energy Co., LTD Как интегрированная новая энергетическая компания, предоставляющая вам высококачественные интегрированные решения для энергии ветра, солнечной энергии и систем хранения энергии. Boland теперь является дочерней компанией CRRC и отвечает за зарубежное расширение ветровой энергетики CRRC. и бизнес солнечной энергии. У нас есть относительно полная внутренняя цепочка поставок, сервисная сеть и отличное качество продукции и технологии.
Boland Обеспечить EPC электростанции, инвестиции и приобретение электростанции.
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна техническая поддержка. Приветствуем наше сотрудничество!
Моя электронная почта: marketing@boland-hydroturbine.com
Вашингтон: +8613923745989
