СТЕНД №7: ВЯТЪРЕН ДВИГАТЕЛ

Въведение

Бързото развитие на ветроенергетиката в света (а в последните години и у нас) показа, че е наложително провеждането на системни изследвания в тази област. Прогнозите сочат, че в 2020 г. делът на електроенергията от вятърни електроцентрали у нас ще достигне 8.3% от общото производство. Това наложи създаването на стенд за изследване на вятърни двигатели в лаборатория ХЕХТ.

Основни параметри

Основните параметри на стенда са определени на основата на техническите данни на съществуващите в лаборатория съоръжения, изискванията на стандартите, опитът, натрупан в лаборатории с традиции в тази област, както и според задачите, които предстоят да бъдат решавани с него:

·        Максимална скорост на вятъра: С= 20 m/s;

·        Максимален диаметър на работното колело: D1= 2 m;

·        Максимална ефективна мощност: Pw = 500 W;

·        Възможност за провеждане статични и динамични експерименти с различни конструкции на вятърни двигатели  с вертикална и хоризонтална ос.

Аеродинамична схема

На фиг.1 е показана схемата на стенда.

 

 Фиг.1. Схема на стенда

Осовият вентилатор 2 тип LANW 1000.6 TII се задвижва от асинхронен електродвигател 3. Вентилаторът е с диаметър на работното колело Df=1000mm. Той генерира въздушно течение със скорост до 15 m/s. Вентилаторът е монтиран върху платформата 1, която може да се фиксира в различни положения с отклонение ±10о спрямо основното положение (при него оста на вентилатора е хоризонтално разположена). Това дава възможност да се променя посоката на вятъра. Честотата на въртене на вентилатора се регулира в широки граници чрез честотния инвертор 4. По този начин може да се променя скоростта на въздушното течение.

Към изхода на вентилатора е присъединена аеродинамичната тръба 5, която е с диаметър Dp=1270mm. Опорите 7 на тази тръба позволяват да се изменя положението й в зависимост от положението на вентилатора. В тръбата е монтирана изправяща решетка 24, а към изхода й се присъединява дифузор, чийто изходен диаметър отговаря на диаметъра на изпитвания вятърен двигател.

Скоростта на въздушното течение се измерва с анемометъра 8, монтиран върху направляващи. Последните осигуряват фиксиране на анемометъра в произволна точка върху мерната равнина. Стендът разполага  с цифров и аналогов анемометър (пропелерен тип), както и с термоанемоменър.

Монтираният в момента вятърен двигател с хоризонтална ос 13 е типAEOLUS 300. Основните му параметри са посочени в табл.1. Диаметърът на работното му колело е Dе=1.5 m. Двигателят е монтиран върху вертикална мачта и може да се измества по височина чрез специално устройство. Честотата на въртене се измерва с честотомера 11.

Разстоянието между вентилатора и двигателя може да се изменя, тъй като последният е монтиран върху подвижната платформа 10, снабдена с ходови колела. Платформата се движи върху релсов път и може да се фиксира в произволно положение. Двигателят се самонасочва, благодарение на стабилизатора, предвиден в конструкцията и подходящото лагеруване на гондолата му. Работните лопатки могат да се демонтират, което дава възможност да бъдат провеждани ИЗСЛЕДВАНИЯ с различни работни колела (възможно е да се изменя броя и геометрията на работните лопатки).

Вятърната турбина е свързана с постояннотоков генератор с номинално напрежение 12V . В зависимост от режима на изпитване на агрегата е възможно генераторът да бъде свързван с акумулаторна батерия или да бъде товарен с променливи товари. В комплекта на ветроагрегата е включен и инвертор 12AC/220DC, което позволява да бъдат включвани променливотокови консуматори. Измерването на мощността на генератора се осъществява чрез измервателното устройство 12.

Ветроагрегатът и платформата са поставени в метален предпазен кафез.

Предвидена е възможност за монтиране към платформата на втора вятърна турбина 14 с вертикална ос. Тя е свързана с постояннотоков балансиран генератор 23. Честотата на въртене на турбината се измерва с помощта на честотомера 21, а въртящият момент на вала на – чрез с устройството 22.

Въздушното течение пред турбината с вертикална ос се генерира от система, която се състои от центробежен вентилатор 20, тръбопровод 18 и насочваща камера 15. Центробежният вентилатор 20 е тип VVN-8, производство на МЗ”Спартак”– Бургас. Той се задвижва от асинхронен електродвигател. Основните параметри на вентилатора са: дебит Q= 7000 m3/h ; напорH=350 mm WS.; к.п.д. h=81%; консумирана мощност Р=10 kW; честота на въртене n=1445min-1.  Честотата на въртене на електродвигателя може да се изменя в широки граници с помощта на честотен инвертор. Това дава възможност да бъде регулиран дебита, респ. скоростта на вятъра пред турбината. Предвиден е също така дисков затвор 19, с помощта на който може да се променя характеристиката на системата.

В насочващата камера 13 е монтирана система от подвижни лопатки 16. Те могат да бъдат завъртани около оста си и по този начин да бъде задавана посоката на въздушното течение.

Към стенда е интегриран допълнително мобилен осов вентилатор, който може да се използва според вида и характеристиките на изпитваната вятърна турбина.

По-надолу са показани фотографии на стенда.