UA79329C2

UA79329C2 - Wind-electric power plant at rock dump

Info

Publication number: UA79329C2
Application number: UAA200505294A
Authority: UA
Inventors: Viktor Klymentiiovych Kostenko; Daria Oleksandrivna Makeieva; Hanna Yevhenivna Kolchyk
Original assignee: Univ Donetsk Nat Technical
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2007-06-11

Abstract

A wind-electric power plant at rock dump includes windmill in front of which confusers and wind flow concentrators are installed, those are arranged as system of placed in radial positions on surface of dump troughs separated with kidney-shaped partitions. Such implementation of the appliance makes it possible to provide increase of rate of wind flow in the vicinity of windmill and to eliminate dependence on prevailing wind directions.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме - до проблеми підвищення ефективності роботи 2 вітроєлектростанцій. Переважно може бути використана для вітроелектростанцій, розміщених в степових зонах, зонах міської забудови та при наявності відвалів породи підприємств гірничої промисловості.The invention relates to wind energy, namely to the problem of increasing the efficiency of 2 wind power plants. It can mainly be used for wind power plants located in steppe zones, urban development zones and in the presence of rock dumps from mining enterprises.

Відома вітроелектроустановка (а.с. СРСР Мо1471709, кл. РО309/02, опубл. 7.04.89, БИ Мо13), що складається з концентратору повітряного потоку, який містить конфузори та горловини. У горловині встановлено турбогенератор. Конфузори та горловини розміщено по черзі перед основним конфузором. Усі конфузори та 70 горловини розміщено в масиві гори. Всі горловини виконано у вигляді циліндричних каналів. Ротор і статор турбогенератора мають велику осьову довжину, що наближується до довжини каналу горловини, що підвищує потужність станції за рахунок потужності генератора, з одного боку, та за рахунок посилення повітряного потоку перед турбиною, з іншого боку. При роботі вітроелектростанції повітряний потік проходячи конфузор та горловини підвищує швидкість за рахунок зменшення перерізу. Аналог не забезпечує технічного результату, 719 тому що низька потужність його зумовлена можливістю роботи тільки при одному напрямку вітрового потоку; пристрій вимагає великої трудоємкості при будівництві каналів для розташування вітростанції; при роботі станції існує такий недолік, як велика швидкість виходу повітряної струї з конфузору, що може зумовлювати збільшення пилоутворення в місці виходу.A well-known wind power plant (a.s. USSR Mo1471709, cl. RO309/02, publ. 7.04.89, BI Mo13), consisting of an air flow concentrator, which contains baffles and nozzles. A turbogenerator is installed in the neck. Confusors and throats are placed in turn in front of the main confusor. All confusors and 70 necks are located in the massif of the mountain. All necks are made in the form of cylindrical channels. The rotor and stator of the turbogenerator have a long axial length, approaching the length of the throat channel, which increases the power of the station due to the power of the generator, on the one hand, and due to the increase of the air flow in front of the turbine, on the other hand. During the operation of the wind power plant, the air flow passing through the baffles and nozzles increases the speed due to the reduction of the cross-section. The analogue does not provide a technical result, 719 because its low power is due to the possibility of operation only in one direction of the wind flow; the device requires a lot of effort in the construction of channels for the location of the wind farm; during the operation of the station, there is such a drawback as the high speed of the exit of the air jet from the confusor, which can lead to an increase in dust formation at the exit point.

Найбільш близьким аналогом по технічній сутності є вітростанція (ас. СРСР Мо1268792, кл. РО30О3/04, опублік. 07.11.86. Бюл. Мо41), яка містить вітродвигун, барабанне вітроколесо з лопастями, що закріплені на горизонтальному валі та встановлений перед вітроколесом коробчастий конфузор. Вітродвигун обладаний додатковим конфузором, що встановлений за вітроколесом, а його вихідний отвір розташовано нижче вала вітродвигуна. Пристрій працює таким чином. Повітряний потік збільшує швидкість у конфузорі, діє на лопасті та викликає обертання вітроколеса. При зміні напрямку вітру на протилежний повітряний потік потрапляє на лопасті с вітроколеса через протилежний конфузор. Конфузори забезпечують роботу вітродвигуна у широкому діапазоні (3 кутів напрямку вітрів. Найбільш близький аналог не забезпечує необхідного технічного результату за таких причин: - низька потужність при розташуванні в прикордонному повітряному шарі; - залежність ефективності роботи від напрямку вітрового потоку. Робота вітродвигуна ефективна тільки при о двох протилежних напрямках вітру; Га - низька небезпека при можливому руйнуванні двигуна та можливість розльоту поруйнованих лопастей на великі відстані; і, - велика швидкість виходу повітряної струї з конфузору, що може обумовлювати збільшення пилоутворенняв /Фд) місці виходу;The closest analog in terms of technical essence is a wind station (as. USSR Mo1268792, kl. РО30О3/04, published 07.11.86. Bul. Mo41), which contains a wind engine, a drum windmill with blades fixed on a horizontal shaft and a box mounted in front of the windmill confusor The wind engine has an additional baffle installed behind the wind wheel, and its outlet is located below the wind engine shaft. The device works like this. The air flow increases the speed in the baffle, acts on the blade and causes the rotation of the windmill. When the direction of the wind changes to the opposite, the air flow enters the blades of the windmill through the opposite baffle. Confusors ensure the operation of the wind engine in a wide range (3 angles of wind direction. The closest analogue does not provide the necessary technical result for the following reasons: - low power when located in the boundary air layer; - the dependence of the efficiency of operation on the direction of the wind flow. The operation of the wind engine is effective only at o two opposite wind directions; Ha - low danger in the event of possible destruction of the engine and the possibility of the flying of damaged blades over long distances; and, - a high speed of the exit of the air jet from the confusor, which can cause an increase in dust formation /Fd) at the exit point;

Зо - необхідність додаткового обслуговування заслонок. Ознаками найбільш близького аналога, що збігаються з - ознаками винаходу, що заявляється є: 1. Вітродвигун. 2. Конфузори, що розташовані перед вітродвигуном. «Zo - the need for additional maintenance of the dampers. The features of the closest analog that coincide with the features of the claimed invention are: 1. Wind engine. 2. Confusors located in front of the wind engine. "

З. Концентратори вітрового потоку. З 70 В основу винаходу поставлена задача удосконалення вітроелектростанції за рахунок введення додаткових с конструктивних елементів і їх розташування, чим забезпечується досягнення технічного результату - стабільне, з» надійне та ефективне збільшення швидкості вітрового потоку біля вітродвигуна та уникнення залежності від переважних напрямків вітрів.C. Wind flow concentrators. C 70 The invention is based on the task of improving the wind power plant due to the introduction of additional c structural elements and their location, which ensures the achievement of the technical result - a stable, c" reliable and effective increase in the speed of the wind flow near the wind engine and avoiding dependence on the prevailing wind directions.

Поставлена задача вирішується тим, що у вітроелектростанція на породному відвалі, що містить вітродвигун, перед яким розташовані конфузори, згідно винаходу, концентратори вітрового потоку виконані у вигляді системі 7 радіально розташованих жолобів, які розділені серповидними перегородками. (Те) Вказані ознаки складають суть винаходу, тому що є необхідними та достатніми для досягнення технічного результату. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суть винаходу з їх технічним результатом, що о досягається, пояснює наступне. Концентратори зорієнтовані на всі сторони світу, що дозволить вітродвигунові ка 20 ефективно працювати при будь-якому напрямку вітрового потоку.The task is solved by the fact that in a wind power plant on a rock dump containing a wind engine in front of which baffles are located, according to the invention, wind flow concentrators are made in the form of a system of 7 radially located chutes, which are separated by sickle-shaped partitions. (Te) The indicated features constitute the essence of the invention, because they are necessary and sufficient to achieve the technical result. The causal relationship between the features that make up the essence of the invention and their technical result, which is achieved, explains the following. The concentrators are oriented to all sides of the world, which will allow the ka 20 wind turbine to work effectively in any direction of the wind flow.

Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, де на фігурі надана схема вітроелектростанції. с Вітроелектростанція на породному відвалі містить вітродвигун 1, перед яким у чотирьох напрямках радіально розташовані конфузори 2, перед якими, в свою чергу, розташовані концентратори вітрового потоку З, що складаються з жолобів 4, обмежених рельєфними серповидними перегородками 5. 29 Повітряний потік потрапляє в зону концентратора вітрового потоку З по жолобах 4, що обмежені (ФІ серповидними перегородками 5, збільшує свою швидкість та концентрується і ще підвищує швидкість, коли надходить у конфузор 2. Конфузор 2, що встановлено безпосередньо перед вітродвигуном 1 забезпечує о ефективну роботу вітродвигуна за рахунок підвищення сили та швидкості вітру. Після виходу повітряної струї, протилежний конфузор 2 діє у якості дифузора і зменшує швидкість струї, далі швидкість ще зменшується у бо протилежному концентраторі вітрового потоку З, який діє як уповільнювач повітряної струї. Таким чином швидкість вітру, коли він залишає робочу зону є незмінною по відношенню до початкової. Орієнтування концентраторів та конфузорів у чотирьох напрямках дозволяє максимально ефективно використовувати всі вітрові потоки, незалежно від їх напрямку. А розташування всієї вітроустановки на поверхні відвалу дозволить де уникнути проблем, пов'язаних з віхроутвореннями у прикордонному повітряному шарі.The essence of the proposed invention is explained by the drawing, where the diagram of the wind power plant is given in the figure. c The wind power plant on the rock dump contains a wind engine 1, in front of which in four directions radially located baffles 2, in front of which, in turn, wind flow concentrators З are located, consisting of chutes 4, limited by relief sickle-shaped partitions 5. 29 The air flow enters the zone of the concentrator of the wind flow C along the channels 4, which are limited (FI by sickle-shaped partitions 5, increases its speed and concentrates and increases its speed even more when it enters the confusor 2. The confusor 2, which is installed directly in front of the wind engine 1, ensures the efficient operation of the wind engine by increasing the power and wind speed. After exiting the air jet, the opposite baffle 2 acts as a diffuser and reduces the speed of the jet, then the speed is further reduced in the opposite wind flow concentrator C, which acts as a retarder of the air jet. Thus, the wind speed when it leaves the working area is unchanged in relation to the initial one ning of concentrators and confusors in four directions allows to use all wind flows as efficiently as possible, regardless of their direction. And the location of the entire wind turbine on the surface of the dump will help to avoid problems associated with vortex formations in the boundary air layer.

Claims

The formula of the invention is a wind power plant on a rock dump containing a wind engine, in front of which there are baffles and 2 wind flow concentrators, which is distinguished by the fact that the wind flow concentrators are made in the form of a system of radially located chutes on the surface of the dump, which are separated by sickle-shaped partitions. s z (8) (22) sch so (22)

m. -

with

I.Y and? -I se) (95) d) 50 3e) F) ime) 60 b5