Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Komercializācijas pieteikums: Vēja enerģētiskas iekārtas darba režīma vadības paņēmiens un ierīce

Nosaukums Vēja enerģētiskas iekārtas darba režīma vadības paņēmiens un ierīce
Anotācija

Tiek piedāvāta vēja enerģētiskās iekārtas jauna vadības metode, kas ļauj ievērojami paaugstināt gaisa plūsmas enerģijas pārveidošanas efektivitāti. Metodes realizācijai ir izstrādāta iekārta, kas sastāv no centrāla rotora un dažām plakanām lāpstiņām. Pie tam lāpstiņas piestiprinātas rotoram ar iespēju mainīt darba virsmas orientāciju attiecībā pret ienākošo vēja plūsmu. Katra lāpstiņa ir savienota ar rotoru ar cilindrisku aksiālu šarnīru, kura garenass ir paralēla rotora garenasij. Rotora un lāpstiņu rotācijas asīs savā starpā ir kinemātiski savienotas ar kustības pārveidošanas mehānismu, pie kam rotora un lāpstiņu rotācijas leņķisko frekvenču optimālā attiecība ir vienāda ar 2. Piedāvātās metodes galvenā priekšrocība ir gaisa plūsmas enerģijas pārveidošanas efektivitātes paaugstināšana salīdzinājumā ar citiem analogiem.

Atslēgas vārdi Gaisa plūsma, rotors, lāpstiņa, lāpstiņas orientācija, vēja enerģētiskā iekārta
Autori Jānis Vība
Vitālijs Beresņevičs
Staņislavs Noskovs
Mārtiņš Irbe
Struktūrvienība (15300) Mehānikas institūts
Saimniecisko darbību statistiskā klasifikācija, NACE 2 Elektroenerģija, gāzes apgāde, siltumapgāde un gaisa kondicionēšana
Tehnoloģijas/produkta apraksts

Piedāvātā vadības paņēmiena realizācijai iekārtas rotoru (1) uzstāda perpendikulāri vēja plūsmas V virzienam (1. att.). Pie tam rotora (1) griešanas gaitā nepārtraukti maina lāpstiņu (2) orientāciju pret vēja plūsmu V, pagriežot tās par leņķi α ap asi O2, paralēlu rotora (1) garenasij O1. Leņķa α vērtība ir optimāla, ja dotajā laika brīdī vēja plūsmas rezultējošais aerodinamiskais spēks R rada maksimālu momentu M attiecībā pret asi O1.

1. att. Enerģētiskas iekārtas principiālā darbības shēma, kur
1 – turbīnas rotors, 2 – lāpstiņa, O1 – turbīnas rotora ass, O2 – lāpstiņas rotācijas ass, V – vēja plūsmas ātrums, R – vēja plūsmas rezultējošais aerodinamiskais spēks, M – griezes moments attiecībā pret asi O1, φ – rotora rādiusa O1O2 pagrieziena leņķis attiecībā pret vēja plūsmas virzienu, α – lāpstiņas darba virsmas pagrieziena leņķis.

Šī nosacījuma izpildīšanai lāpstiņas (2) pagrieziena leņķi α nosaka pēc formulas α = π/4 + 0.5φ, kur φ – rotora rādiusa O1O2 pagrieziena leņķis attiecībā pret vēja plūsmas virzienu. Sākumstāvoklī (pie φ = 0) lāpstiņa (2) jāuzstāda tā, lai tās darba virsma veido leņķi α = π/4 ar vēja plūsmas virzienu.

2. att. Ierīces kinemātiskā shēma, kur
1 – turbīnas rotors, 2 – lāpstiņa, 3 – siksnas pārvads, 4 un 5 – skriemeļi, 6 – aste.

Lāpstiņa (2) piestiprināta pie rotora (1) ar cilindrisku šarnīru (2. att.), kura garenass O2 ir paralēla rotora garenasij O1. Asīs O1 un O2 savā starpā ir kinemātiski savienotas ar rotācijas pārveidošanas mehānismu (piemēram, ar siksnu pārvadu (3)). Siksnas skriemelis (4) ir nekustīgi piestiprināts lāpstiņai (2), bet skriemelis (5) – rotoram (1). Lai nodrošinātu lāpstiņas (2) optimālu orientāciju pret vēja plūsmu jeb kurā laika momentā, rotācijas frekvenču attiecību starp asīm O1 un O2 (pārvada pārnesuma attiecību) uzstāda vienādu ar 2. Šajā gadījumā rotora (1) vienam pilnam apgriezienam atbilst lāpstiņas (2) pusapgrieziens, kas ir nepieciešams sakarības α = π/4 + 0.5φ izpildei.

Piedāvātai vēja enerģētiskai iekārtai konsekventi seko vēja virziena iespējamām izmaiņām. Šim nolūkam var izmantot asti (6), cieši piestiprinātu skriemelim (5). Šajā gadījumā vēja plūsmas ietekmes dēļ aste (6) pagriežas, kamēr kļūst paralēla vēja virzienam. Vienlaicīgi pagriežas arī skriemelis (5) kopā ar rotoru (1), kas nodrošina leņķa α optimālu uzstādīšanu saskaņā ar formulu α = π/4 + 0.5φ.

Iespējamais pielietojums Piedāvāto vadības paņēmienu var izmantot projektēšanas, izpētes un ražošanas uzņēmumos, kuri nodarbojas ar vēja enerģētisko iekārtu izstrādi, ražošanu un modernizāciju. Paņēmiena izmantošana ļaus paaugstināt vēja enerģijas pārveidošanas efektivitāti un līdz ar to palielināt enerģētiskas iekārtas lietderības koeficientu.
Priekšrocības

Vēja enerģētiskas iekārtas darba režīma vadības paņēmiens un ierīce sniedz šādas priekšrocības:

  • paaugstina vēja enerģijas pārveidošanas efektivitāti un līdz ar to palielina enerģētiskas iekārtas lietderības koeficientu;
  • iekārtas pašorientācija, kas ļauj sekot vēja virziena izmaiņām, vienkāršo tās ekspluatāciju.

Piedāvāto paņēmienu un attiecīgo ierīci var izmantot enerģijas iegūšanai arī ūdens plūsmā (piemēram, upē ar ātro straumi).

Tehnoloģijas gatavības līmenis Koncepcijas eksperimentālā pārbaude: uzsākta izpēte un izstrāde (analītiskie / laboratorijas pētījumi), lai apstiprinātu prognozes par tehnoloģijas komponentēm
Vēlamais sadarbības veids • Līgumdarbi par vēja enerģētisko iekārtu projektēšanu, izgatavošana un ieviešanu. • Tehnoloģiju pārnese.
Patenta numurs
  • 15038
Publikācijas
ID 58
Kontaktinformācija e-pasts: santa.puskarjova@rtu.lv un ilmars.viksne@rtu.lv, tālrunis: +371 29373757 un +371 29187403