Оценка показателей надежности ветроэлектрической установки на основе минимизации динамических нагрузок на элементы конструкции энергоагрегата

Владимир Иосифович Буяльский

doi:10.22213/2410-9304-2022-3-34-41

Авторы

В. И. Буяльский Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-3-34-41

Ключевые слова:

надежность системы, динамическая нагрузка, оптимизационная модель, вибрация, ветротурбина, роторная система

Аннотация

Рассмотрен способ оценки минимизации динамических нагрузок больших ветроколес с горизонтальной осью вращения путем замены стальной ферменной башни на бетонную трубчатую, как базовый подход для получения расчетных данных оценки показателей надежности ветроэлектрической установки на основе минимизации динамических нагрузок на элементы конструкции энергоагрегата. Определена степень минимизации динамических нагрузок на лопасти на основе метода своевременной подготовки системы к внешним возмущениям за счет упреждения скорости ветра и мощности потребляемой электроэнергии, в результате уменьшение нагрузки на лопасть составляет 20 %. Решена задача оценки показателей надежности ветроэлектрической установки на основе минимизации динамических нагрузок на лопасти энергоагрегата в условиях своевременной подготовки системы к внешним возмущениям, что способствует увеличению среднего времени наработки на отказ на 8 %. Произведен расчет оценки минимизации динамических нагрузок на элементы конструкции энергоагрегата на основе оптимизационной модели учета условий нагруженности привода при разных условиях эксплуатации ветроэлектрического агрегата, в результате уменьшение нагрузки на роторные системы («ветроколесо - ведущая шестерня» и «зубчатое колесо - генератор») составляет 20 %. Решена задача оценки показателей надежности ветроэлектрической установки на основе минимизации динамических нагрузок на элементы конструкции энергоагрегата на базе оптимизационной модели учета условий нагруженности привода при разных условиях эксплуатации ветроэлектрического агрегата, что способствует увеличению среднего времени наработки на отказ роторных систем («ветроколесо - ведущая шестерня»; «зубчатое колесо - генератор») на 18 %. Определено, что предложенные методы повышения эффективности управления ветроэнергетической установкой позволяют увеличить ресурс работы ветроагрегата на 26 %.

Биография автора

В. И. Буяльский, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Шнеерсон Р. М. Разработка гибридного ветроэнергетического комплекса для электроснабжения удаленных потребителей Мурманской области // Вестник науки Сибири. 2015. № 15. С. 55-58.

Пионкевич В. А. Математическое моделирование ветротурбины для ветроэнергетической установки с асинхронным генератором методом частотных скоростных характеристик // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3. С. 83-88.

Степанов С. Ф., Павленко И. М., Ербаев Е. Т. Обеспечение эффективной работы мультимодульной ветроэлектростанции при изменении скорости ветра и нагрузки // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 93-94.

Суяков С. А. Проблемы интеграции ветроустановок в единую энергетическую систему России // Инженерный вестник Дона. 2014. № 3. С. 10-23.

Emadifar R., Tohidi D., Eldoromi M. Controlling Variable Speed Wind Turbines Which Have Doubly Fed Induction Generator by Using of Internal Model Control Method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2016. No. 5. Pp. 3464-3471.

Balamurugan N., Selvaperumal S.Intelligent controller for speed control of three phase induction motor using indirect vector control method in marine applications // Indian journal of Geo Marine Sciences. 2018. No. 47. Pp.1068-1074.

Vijayalaxmi B., Bheema K. Individual Pitch Control of Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Logic with DFIG // International Journal of research in advanced engineering technologies. 2016. No. 5. Pp. 45-52.

Subbaian V., Sasidhar S. Maximum energy capture of variable speed variable pitch wind turbine by using RBF neural network and fuzzy logic control // International Research Journal of Engineering and Technology. 2015. No. 2. Pp. 493-500.

Haiying D., Lixia Y., Guohan Y., Hongwei L. Wind Turbine Active Power Control Based on Multi-Model Adaptive Control // International Journal of Control and Automation. 2015. No. 8. Pp. 273-284.

Д. де Рензо. Ветроэнергетика / Д. де Рензо ; пер. с англ.; под ред. Я. И. Шефтера. М. : Энергоатомиздат, 1982. 272 с. : ил.

Буяльский В. И. Метод повышения эффективности управления режимом работы ветротурбины // Энергетик. 2013. № 9. С. 34-37.

Буяльский В. И. Методика для устранения запаздывания включения устройства разворота лопастей ветротурбины // Энергетик. 2014. № 5. С. 33-35.

Буяльский В. И. Компьютерное моделирование регулирования запаздывания угловой скорости ветроколеса // Энергетик. 2014. № 12. С. 27-29.

Анализ энергетических характеристик ВЭУ USW56-100 с новыми и штатными лопастями по результатам испытаний в составе Мирновской ВЭС / А. И. Даниленко, Э. А. Бекиров, С. Н. Воскресенская, А. Алькаата // Строительство и техногенная безопасность. 2018. № 1. С. 133-142.

Мирошниченко Т. В. Оценка показателей надежности ветроэнергетических установок и ветропарков // Молодежь и наука : сборник материалов Х Юбилейной Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 80-летию образования Красноярского края. Красноярск : Сибирский федеральный ун-т, 2014. URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2014/directions.html.

Гук Ю. Б., Свиненко М. М., Тремясов В. А. Расчет надежности схем электроснабжения. Л. : Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990. 208 с.