Технические статьи

ГлавнаяТехнические статьиФланцыЭнергетика → Фланец турбины ветрогенератора. Фланцы в энергетике.

Фланец турбины ветрогенератора. Фланцы в энергетике.

Фланец ступицы турбины ветрогенератора в сборе с ротором. Нержавеющие шпильки и гайки фланцевого соединения.

Фланец ступицы турбины ветрогенератора в сборе с ротором. Нержавеющие шпильки и гайки фланцевого соединения.

Вследствие роста цен на энергоносители люди все чаще используют такие альтернативные источники энергии, как энергия ветра. Растет популярность автономной выработки электроэнергии при помощи ветрогенераторов, зачастую самодельных. Фланец генератора переменного тока ветряной турбины является ее центральной соединительной деталью.

Дата публикации: 17 мая 2011

Автор: Дроздов М.В., ООО «Инженерный Союз»

Разместите статью о трубопроводах в данном каталоге
Ваша информация на каталоге технических статей

Ветряные турбины становятся доступнее

До недавнего времени к генерации электроэнергии из энергии ветра прибегали только люди, живущие вдали от линий электропередачи. Сейчас же уменьшение стоимости и размеров турбин и повышение их эффективности приводят к тому, что такое энергетическое оборудование стали покупать и жители пригородов.

Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка, ВЭУ, англ. wind turbine) — устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую энергию.

Активно растущий, например, в США интерес к ветряным турбинам можно объяснить тем, что они позволяют экономить электроэнергию и снижать выбросы углекислого газа. Например, турбина мощностью 10 кВт в районе со средней скоростью ветра 20 км/час эквивалентна исчезновению одного автомобиля с дорог.

Фланцы в конструкции генератора переменного тока ветряной турбины

Генертор небольшой ветряной турбины. В конструкции присутствует фланцевое соединение.

Рисунок 1. Генератор небольшой
ветряной турбины (в конструкции 
ступицы присутствует фланец)

Рамка генератора переменного тока поддерживает ось, несущую ступицу. Она также является опорой статора. Рамка генератора, в свою очередь, поддерживается поворотным механизмом (изменения курса), дающим возможность разворачивать лопасти перпендикулярно потоку воздуха. Центр генератора должен быть размещен сбоку от поворотного механизма изменения курса, что дает возможность реализовать "рыскание" турбины от ветра (под контролем хвостового стабилизатора).

Простейшая конструкция турбины представлена одной несущей задней опорной стенкой, к центру которой крепится статор.

Рамки для других ветряных турбин свариваются из стального уголка в виде буквы «T» (рисунок 2) или буквы «Н» в зависимости от числа отверстий под крепеж статора. 

Фланец в составе деталей турбины

Рисунок 2. Фланец в составе деталей турбины

Крепеж статора турбины: шпильки и гайки

Рисунок 3. Крепеж статора турбины: 
шпильки и гайки фланцы ступицы

Крепеж статора: шпильки с гайками

Крепеж статора представлен короткими резьбовыми шпильками с гайками (рисунок 3). Роторы и лопасти крепятся на длинные шпильки к приварному фланцу.

Две приваренные друг ко другу одинаковые части стального уголка образуют канал с плоским дном. Если ось имеет соединительный фланец, он должен быть монтирован при помощи крепежа к этому плоскому участку.

Крепеж оси ротора турбины

Крепление оси ротора. Фланец ступицы.

Рисунок 4. Крепление оси ротора.
Фланец ступицы.

Необходимо расположить магнитный ротор турбины достаточно близко к рамке с целью уменьшения длины крепежных резьбовых шпилек статора. Кроме того это может повлиять на то, как далеко будет выдвигаться вперед ось.

Иногда бывает необходимо, чтобы ось проходила сквозь плоское дно рамки, тогда стальной фланец крепится с обратной стороны.

Если вместо фланцевого крепления оси предполагается шпиндельное, можно просверлить большое отверстие при помощи специальной насадки и вварить шпиндель в получившееся отверстие.

Необходимо убедиться в строгой перпендикулярности оси к рамке. Рекомендуется использовать распорные детали для обеспечения точности приварки. Распорки нужно подобрать так, чтобы обеспечить свободное пространство для ротора и гаек фланца (рисунок 4).

 

 

 

Сборка фланцевого соединения генератора

Установка ротора. Соединение при помощи фланца.

Рисунок 5. Установка ротора.
Соединение при помощи фланца.

Генератор собирается при помощи длинных шпилек с резьбой, нарезанной по всей длине. На эти же шпильки затем устанавливаются лопасти. Лучше применять в данном случае нержавеющие шпильки, так как они подвергаются агрессивным погодным воздействиям.

Для соответствия диаметра шпилек диаметру крепежных отверстий фланца, возможно, необходимо просверлить во фланце отверстия большего диаметра или же, напротив, уменьшить диаметр болтовых отверстий вставкой втулок. Увеличение отверстий под фланцевый крепеж дает возможность более четко отцентровать фланец на оси вращения, избежать эксцентриситета. Сверление отверстий во фланце необходимо проводить до установки магнитов в диск ротора.

Нарисунке 5 изображена турбина с одним ротором, смонтированным позади центрального фланца.

На рисунке 6 изображена схема собранного генератора. Магниты показаны для наглядности, в реальности они засмолены.

Фланец ступицы, ротор и статор в сборе, скрепленные шпильками и гайками

Рисунок 6. Фланец ступицы, ротор и статор в сборе, скрепленные шпильками и
гайками. Оба ротора смонтированы перед центральным фланцем.

В некоторых случаях центральный воротниковый фланец располагается на противоположной стороне, что дает возможность расположить один роторный диск. Это позволяет сделать генератор более компактным и уменьшить длину крепежных шпилек статора.

Фланцы и альтернативные источники энергии

Количество доступных традиционных углеводородных источников энергии стремительно снижается, цены на энергоресурсы дорожают, экологическая обстановка от их сжигания неуклонно ухудшается. Экономить ресурсы и оберегать экологию можно, используя альтернативные источники энергии.

Стальные фланцы активно используются не только как соединительные детали трубопроводов или элементы конструкций промышленной энергетики. Также фланцы применяются и в бытовой выработке электроэнергии при помощи ветрогенераторов: фланцы играют несущую роль в конструкции описанных ветряных турбин.

Список литературы

  1. Waters E. O. Calculation of the flat face Flanges with metal-to-metal contact beyond the Bolt Circle // Journal of Engineering for Power. Transact, of the ASME, 1968, ser. A, N 3..
  2. Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин.. – М. : Машиностроение, 1973. – 456 c.
  3. Арматура энергетическая : Каталог-справочник / Сост. Матвеев А. В., Закалин Ю. Н., Беляев В. Г., Филатов И. Г... – М. : НИИЭинформэнергомаш, 1978. – 172 c.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.

Рейтинг@Mail.ru
Rambler's Top100