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

V I Buyalsky

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

Authors

V. I. Buyalsky Sevastopol State University

DOI:

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

Keywords:

system reliability, dynamic load, optimization model, vibration, wind turbine, rotor system

Abstract

An evaluation method of minimization of dynamic loads of big wind wheels with horizontal axis of rotation by replacing a steel lattice tower with a concrete tube was considered as the basic approach to obtain the calculated data of wind power plant reliability evaluation parameters based on dynamic loads minimization acting on power plant structural components. A certain degree of dynamic load minimization acting on vanes based on duly system preparation for external disturbances due to prediction of wind speed and power of electric energy input resulted in load minimization per a vane by 20 %. The problem of parameter reliability evaluation of wind power plant based on minimization of dynamic loads acting on power plant vanes under the condition of duly system preparation for external disturbances was solved enabling increasing of run-to-failure mean time by 8 %. Evaluation analysis of dynamic load minimization acting on power plant structural elements based on optimization model that accounts drive loading conditions at various operation conditions of wind electrical power plant was performed, as the result of rotor system load (“wind wheel - the driving gear”, “gear - generator”) decrease constitutes 20 %. The problem of reliability evaluation parameters of wind electric power plant based on dynamic load minimization acting on power plant structural elements was solved by implementing optimization model of drive loading conditions at various operational conditions of wind electric power plant increasing the rotor system (“wind wheel - driving gear”; “gear - generator”) run-to-failure mean time by 18 %. It was found that the proposed methods of efficiency improvement of wind power plant control enable to increase the operation lifecycle of wind power plant by 26 %.

Author Biography

V. I. Buyalsky, Sevastopol State University

PhD in Engineering

References

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.