turn turbine eoliene

  • View
    235

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of turn turbine eoliene

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    1/16

    STLPI DE SUS INERE PENTRUTURBINE DE VNT DE PUTERE

    MIC

    Alexandru Botici; Teodor Le

    Prof. dr. ing., Universitatea Politehnica din Timi oara, Facultatea deConstruc ii, Departamentul de Construc ii Metalice si Mecanica Construc iilor

    ing. SC Proteor SRL Lunc oara [BH]

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    2/16

    Programe de cercetare 2007-2011:

    2007-2010:

    Programul 4 Parteneriate n domeniile prioritare:Deservirerea energetic a unei comunita i utiliznd

    curen ii de aer

    2009-2011:

    R0018 Improvement of the Structures and Efficiency ofSmall Horizontal Axis Wind Generators with nonNon-Regulated Blades - promotor program:

    Universitatea Politehnica Timi oara

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    3/16

    Tipologii de turnuri: 1.5kW si 5.0kW

    a. b.

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    4/16

    Ipoteze de calcul:

    Normativ de referinta: C.E.I. 61400-2-2006Standardul prevede 10 ipoteze de ncrcare pentru agregat:

    patru ipoteze pentru produc ia de energie electrica: func ionare normala (A), orientare n vnt (B), defecte de orientare (C) i ncrcri maximale (D);

    dou ipoteze pentru suprapunerea unui defect peste func ionarea normal: tura ie maximal (E) i scurtcircuit electric la conectarea sarcinii (F);

    oprirea prin frnare (G);

    regim de parcare oprit sau tura ie mic (H);

    parcare n pozi ie defavorabil n pan (I).

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    5/16

    n baza acestor tipuri de ncrcri i ipoteze de ncrcare pentru stlp sestabilesc ipotezele de ncarcare:

    A. ncrcri func ionale normale:masa capului de stlp 400 kg;for ele gravita ionale 4000N; excentricitatea centrului de greutate al agregatului (turbin i nacel) 0,30m;for e aerodinamice orizontale la diametrul turbinei de 7,0m, densitatea aerului

    1,5 kg/mc, vitez de instalare de 10 m/s, F=2890 N;moment reactiv al generatorului electric My=438 Nm; D. ncrcare maximal func ional: viteza vntului n punctul de instalare se

    majoreaz cu abaterea datorit turbulen ei i rafalei maxime i rezult for a aerodinamic F=3250 N;

    E. Tura ia maxim rezultat dintr-un eventual defect al sistemului deconducere este 150 r.p.m.. n consecin for ele aerodinamice se majoreaza cu circa 50%;

    F. i G. Momentul la arborele turbinei, provocat de scurtcircuit lageneratorul electric sau la aplicarea frnei mecanice provoac o dublarefa de valoarea de la ipoteza A i rezult My=876 Nm;

    H. n situa ia de rotor frnat, aria portant a paletajului de circa 12 m2 i vitez de vnt de 30 m/s, soliditate de 0,3, diametru turbin de 7 m,coeficient de rezisten 1,5 i densitatea aerului 1,5 kg/mc, rezult for a aerodinamic orizontal F=12150 N. Aceasta valoare acoper i condi ia ipotezei I parcare n pozi ie defavorabil pan.

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    6/16

    Conditii de dimensionare:

    Agregat 1.5kW:

    Domeniul de frecvente de

    functionare a turbinei

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    7/16

    Conditii de dimensionare:

    Agregat 5.0kW:

    Domeniul de frecvente de

    functionare a turbinei

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    8/16

    Variante de turnuri:

    Turn cu zabrele H=18.0m Turn tronconic H=12.0m

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    9/16

    Modele de calcul:

    T=0.6241 sec T=0.0894 secRaspuns dinamic agregat 1,5kW

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    10/16

    Modele de calcul:

    T=0.1266 sec T=0.0307 secRaspuns dinamic agregat 5.0kW

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    11/16

    Eforturi ULS agregat 5kW

    S11max=112 daN/cm2 S22max=385 daN/cm2 S12max=63 daN/cm2

    S11max=-76 daN/cm2 S22max=-272 daN/cm2 S12max=-54 daN/cm2

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    12/16

    Stabilitatea agregatului de 5.0kW

    Etapa 1-a de calcul

    Pierderea generala a stabilitatii Pierderea locala a stabilitatii

    fact.=558.003 fact.=609.361

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    13/16

    Etapa 2-a de calcul

    Calcul de ordinul II n ipoteza marilor deplasri cu scopul de a determina cu ct se reducencarcarea critica ob inut din analiza liniar elastica. Verificarea s-a fcut n scopulde a ne asigura ca eforturile din structur nu pot s dep easc rezisten a de calcul

    a materialului. n aceast situa ie pentru a provoca apari ia pierderii stabilit ii s-a aplicat o for perturbatoare orizontal de circa 0,035% din valoarea for ei de compresiune considerat. Astfel a rezultat c pierderea stabilit ii se produce la ofor de compresiune de 220 tone.

    S11=-540 daN/cm2 S22=-2090 daN/cm2 S12=-360 daN/cm2

    n aceast situa ie eforturile unitare normale din pnz dep esc cu circa 5% efortul unitar

    maxim admis.

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    14/16

    Execu ia turnurilor de sus inere ale turbinelor de vnt

    Turnul cu zbrele pentru sus inerea turbinei de 1,5kW s-a executat i montat pe amplasament, urmand ca sa fie furnizat i agregatul de vnt.

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    15/16

    Turnul tronconic din pnz curb sub ire pentru turbina de 5kW se afl in

    faz de execu ie.Avnd n vedere condi iile de execu ie, cerin ele normelor de executare a construc iilor metalice, sensibilitatea la comportare n exploatare n specialn ceea ce priveste stabilitatea s-au impus unele toleran e geometriceadmise i anume:

    abaterea de la forma circular ovalizarea nu trebuie sa depa easc

    valoarea precizat pentru clasa de execu ie A: 0.010; excentricitatea accidental a pnzei are valoarea de 2mm pentru clasa de

    execu ie B;

    ondula ia ini ial a pnzei are valoarea 0,010 pentru clasa de execu ie B.

  • 7/28/2019 turn turbine eoliene

    16/16

    Concluzii

    Dimensionarea turnurilor de sus inere a turbinelor de vnt pentrucentralele de putere mic este condi ionat de frecven a perturbatoare a turbinei i condi ii func ionale de acces la turbin.

    n general nivelul eforturilor unitare normale i tangen iale n structur

    sunt situate mult sub nivelul rezisten elor de calcul pentru o el. Problemele de stabilitate a structurilor de sus inere n general nu sunthotrtoare n dimensionare deoarece nivelul de solicitare este redus.

    Se men ioneaz faptul ca pn la ora actual nu se dispun desuficiente date privind oboseala elementelor structurale ale turnurilorde sus inere care s influen eze durata de via a acestor structuri. n acest sens sunt necesare investiga ii suplimentare abordate cu ometod modern i adecvat de verificare la oboseal.