Адаптація гідравлічної системи відбору потужності від вітродвигуна до режимів та умов експлуатації
Вантажиться...
Дата
2011
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Дисертація на отримання наукового ступеню кандидата технічних наук за
спеціальністю 05.02.02 – Машинознавство. – Національний технічний університет
України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2010.
Робота присвячена підвищенню енергетичної ефективності автономних
вітроустановок шляхом використання адаптивної гідросистеми у якості системи
відбору потужності.
Виконано аналіз впливу структури та складу систем відбору потужності на
втрати енергії. Встановлено, що узгодження параметрів вітрового потоку з пара
метрами енергогенеруючих пристроїв дозволяє збільшити видобуток енергії на
50-60%. Запропоновано звести характеристики потужності вітрового потоку та
споживачів енергії до спільної системи координат шляхом заміни області визна
чення за допомогою перетворення Лебега.
Побудована розрахункова модель для визначення річного об’єму енергії та
часу видобутку для систем з ступінчатою характеристикою потужності та різною
кількістю споживачів. Запропоновано критерій енергетичної ефективності, що
враховує річний об’єм енергії і час її видобутку та їх розподіл між споживачами,
та дозволяє визначити раціональну кількість рівнів потужності, їх номінальні
значення та розрахункові швидкості вітрового потоку.
Виконано експериментальні дослідження впливу змін швидкості вітру та
температури на стабільність витрати. Встановлено, що відхилення витрати мо
жуть бути скомпенсовані шляхом доповнення регулятора потоку термочутливим
пневматичним елементом.
Розроблена методика розрахунку технічно-доступного об’єму енергії з вра
хуванням річного розподілу швидкостей для систем з ступінчатою характеристи
кою потужності.
Диссертация на получение научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.02 – Машиноведение. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010. Работа посвящена решению задачи повышения энергетической эффективности автономных ветроустановок путем применения адаптивной гидросистемы в качестве системы отбора мощности. Проведен анализ структуры и состава систем отбора мощности от ветродви гателя. Установлено, что основные потери в цепи преобразования энергии воздушного потока обусловлены несогласованностью характеристик ее элементов. Показано, что согласование параметров воздушного потока с параметрами энергогенерирующих устройств позволяет увеличить объем вырабатываемой энергии в среднем на 50-60%. На основании проведенного анализа предложено рассматривать характеристики мощности воздушного потока и энергоустройств в единой системе координат путем замены областей определения с помощью интеграла Лебега. Построена аналитическая расчетная модель определения объема доступной энергии с учетом годового кадастра скоростей воздушного потока для систем отбора мощности с различным числом энергопотребителей. На основе аналитического подхода к задаче оптимизации системы отбора мощности разработан критерий энергетической эффективности, учитывающий объем энергии, эффективное время работы ветроустановки, а также функциональные особенности групп потребителей, который обеспечивает определение рационального количества энергогенерирующих устройств, их номинальные мощности и расчетные скорости для каждого режима работы ветроэнергетической установки. Сформирована, по результатам оптимизации, адаптивная гидросистема отбора и перераспределения мощности, которая содержит три гидромотора, обеспечивающих 7 уровней мощности, соответствующих гистограмме скорости воздушного потока, выполняет дискретное изменение подключенной мощности путем параллельного и/или последовательного подключения энергогенерирующих устройств в соответствии с гибким алгоритмом управления. Разработан обобщенный алгоритм гибкого управления траекторией энергетического потока для n-уровневой системы, который обеспечивает согласование подключенной мощности с текущим значением мощности путем последовательного и параллельного подключения энергогенерирующих устройств. Разработана логико-функциональная модель процесса передачи и преобразования параметров энергетического потока. Предложена энергетически рациональная структура системы отбора мощности. Проведены экспериментальные исследования влияния изменения скорости воздушного потока на параметры гидросистемы. В результате установлено, что погрешность работы регулятора расхода вследствие изменения температуры ра бочей жидкости может быть скомпенсирована путем внедрения в конструкцию регулятора дополнительного термочувствительного элемента. На предложенные схемы регулятора с компенсацией положения золотника и дополнительным гид равлическим сопротивлением в линии управления поданы заявки на изобретение. Разработаны методики расчета доступного объема энергии с учетом распределения скоростей воздушного потока для систем с различным количеством энергопотребителей.
The thesis on reception of the scientific degree of Candidate of technical sciences in the specialty of 05.02.02 – Machine Science. – National technical university of Ukraine «Kiev polytechnical institute», Kyiv, 2010. The work is devoted to the solution of a problem of raise of power efficiency of independent wind turbines by application of the adaptive hydraulic system as power take-off system. The analysis of structure and composition of power take-off systems of wind turbines is carried out. It is established that the coordination of parameters of an air stream with parameters of power generating devices allows to increase volume of produced energy on 50-60 %. On the basis of the spent analysis it is offered to observe power characteristics of an air stream and power devices in uniform axes by replacement of ranges of definition by means of Lebesgue integral. The computational model for definition of annual energy volume and a time of its producing for systems with the step characteristic of power and various number of users is builted. The criterion of power efficiency considering annual energy volume and a time of its producing and their distribution between users is offered. The criterion allows to define rational quantity of power levels, their rating values and rating values of wind speeds. Experimental researches of influence of wind speed and temperature changes on stability of the flow rate are spent. It is established that the flow rate divergence can be compensated by flow controller addition with a thermo-sensitive pneumatic element. The design technique of technically accessible energy volume with account for wind velocity distribution is developed for systems with the step power characteristics.
Диссертация на получение научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.02 – Машиноведение. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2010. Работа посвящена решению задачи повышения энергетической эффективности автономных ветроустановок путем применения адаптивной гидросистемы в качестве системы отбора мощности. Проведен анализ структуры и состава систем отбора мощности от ветродви гателя. Установлено, что основные потери в цепи преобразования энергии воздушного потока обусловлены несогласованностью характеристик ее элементов. Показано, что согласование параметров воздушного потока с параметрами энергогенерирующих устройств позволяет увеличить объем вырабатываемой энергии в среднем на 50-60%. На основании проведенного анализа предложено рассматривать характеристики мощности воздушного потока и энергоустройств в единой системе координат путем замены областей определения с помощью интеграла Лебега. Построена аналитическая расчетная модель определения объема доступной энергии с учетом годового кадастра скоростей воздушного потока для систем отбора мощности с различным числом энергопотребителей. На основе аналитического подхода к задаче оптимизации системы отбора мощности разработан критерий энергетической эффективности, учитывающий объем энергии, эффективное время работы ветроустановки, а также функциональные особенности групп потребителей, который обеспечивает определение рационального количества энергогенерирующих устройств, их номинальные мощности и расчетные скорости для каждого режима работы ветроэнергетической установки. Сформирована, по результатам оптимизации, адаптивная гидросистема отбора и перераспределения мощности, которая содержит три гидромотора, обеспечивающих 7 уровней мощности, соответствующих гистограмме скорости воздушного потока, выполняет дискретное изменение подключенной мощности путем параллельного и/или последовательного подключения энергогенерирующих устройств в соответствии с гибким алгоритмом управления. Разработан обобщенный алгоритм гибкого управления траекторией энергетического потока для n-уровневой системы, который обеспечивает согласование подключенной мощности с текущим значением мощности путем последовательного и параллельного подключения энергогенерирующих устройств. Разработана логико-функциональная модель процесса передачи и преобразования параметров энергетического потока. Предложена энергетически рациональная структура системы отбора мощности. Проведены экспериментальные исследования влияния изменения скорости воздушного потока на параметры гидросистемы. В результате установлено, что погрешность работы регулятора расхода вследствие изменения температуры ра бочей жидкости может быть скомпенсирована путем внедрения в конструкцию регулятора дополнительного термочувствительного элемента. На предложенные схемы регулятора с компенсацией положения золотника и дополнительным гид равлическим сопротивлением в линии управления поданы заявки на изобретение. Разработаны методики расчета доступного объема энергии с учетом распределения скоростей воздушного потока для систем с различным количеством энергопотребителей.
The thesis on reception of the scientific degree of Candidate of technical sciences in the specialty of 05.02.02 – Machine Science. – National technical university of Ukraine «Kiev polytechnical institute», Kyiv, 2010. The work is devoted to the solution of a problem of raise of power efficiency of independent wind turbines by application of the adaptive hydraulic system as power take-off system. The analysis of structure and composition of power take-off systems of wind turbines is carried out. It is established that the coordination of parameters of an air stream with parameters of power generating devices allows to increase volume of produced energy on 50-60 %. On the basis of the spent analysis it is offered to observe power characteristics of an air stream and power devices in uniform axes by replacement of ranges of definition by means of Lebesgue integral. The computational model for definition of annual energy volume and a time of its producing for systems with the step characteristic of power and various number of users is builted. The criterion of power efficiency considering annual energy volume and a time of its producing and their distribution between users is offered. The criterion allows to define rational quantity of power levels, their rating values and rating values of wind speeds. Experimental researches of influence of wind speed and temperature changes on stability of the flow rate are spent. It is established that the flow rate divergence can be compensated by flow controller addition with a thermo-sensitive pneumatic element. The design technique of technically accessible energy volume with account for wind velocity distribution is developed for systems with the step power characteristics.