Балансировка лопастей ветрогенератора: Лопасти ветрогенератора, балансировка и настройка

Балансировка винта ветрогенератора — Блокнот ЖУРНАЛиста — ЖЖ

?

Previous Entry | Next Entry

Один из моих френдов brekhoffзадал совершенно справедливый вопрос на тему, как балансировать винт ветряка. Если честно, я чото про этот момент не подумал. Пару постов назад умничал о скоростях, которые развивает ветряк на хорошем ветре, а вот про то что будет биения пропеллера на таких скоростях не подумал совсем. Ниже расскажу как буду решать эту проблему, рассказа будет со слайдами.
[Читать про балансировку ветряка]
Бывает два вида балансировки динамическая, когда что-то балансируется в движение. Например, в шиномантажках так колеса балансируют. У этого метода только одни достоинства, и точность и простота и наглядность. Но есть один минус — станок нужен для балансировки специальный и дорогой. Так что в кустарном производстве такой вариант вообще не рассматривается. Второй способ это статическая балансировка. То есть балансировка без вращения. Масса недостатков сделали этот метод не применимым в производстве — он требует для себя слишком много времени. Зато не надо никаких станков. Так что для моего штучного производства подходит идеально.
Я знаю два способа балансировки — на скалках и на шаре. Ниже я нарисовал схемку для наглядности и немного ее поясню. Картинка кликабельна.

1. На скалках — скалки это две параллельные поверхности, которые выставляются по уровню, чтобы не было никакого наклона. В качестве скалок используются либо металлические прутки, если масса балансируемого объекта небольшая, или толстостенные трубы, если что-то тяжелое балансируем. На скалки укладывается ротор в котором есть дисбаланс, точку дисбаланса я обозначил буковкой Б. Дальше все просто. Под действием гравитации более тяжелая точка тянет вниз и ротор поворачивается на скалках тяжелой стороной вниз, ну или по умному точка Б занимает положение Б1. А дальше все просто. При помощи пластилина определяется место положения точки Б и производят уравновешивание. Либо срезают материал с точки Б либо ставят грузик с противоположной стороны, чтобы он уравновесил систему. Недостаток очевиден — трудно балансировать объекты сложной конфигурации.

2. На шаре. Тоже на рисунке. Совсем просто. Шар(2) — это точка опоры балансируемой системы, он установлен на опоре(1). к ней нет никаких особых требований. По уровню в двух плоскостях должна быть выставлена базовая поверхность(3), именно она позволяет определить дисбаланс. Ключевой момент центр тяжести изделия ЦТ должен находиться ниже точки опоры на шар, иначе вся ваша балансируемая конструкция кувыркнется. Сам процесс прост. Водружаете винт на шар и смотрите на зазор (L) между изделием и базовой поверхностью. Тяжелая сторона будет либо ближе к базовой поверхности, либо вовсе лежать на ней. Место дисбаланса определяем властелином. А боремся с ним как и в первом варианте балансировки. В общем-то все.

З.Ы.
Чтобы уменьшить себе количество работы, следует взвесить лопасти перед монтажом их на ротор, и добиться одинаковой их массы. Это не исключит дисбаланс, но позволит ускорить процесс статической балансировки.

• Я тут работаю
• Мой первый сайт

• yraz : (без темы) [+0]

Разработано LiveJournal. com

Изготовление лопастей для ветрогенератора своими руками

Использование альтернативных источников энергии – один из основных трендов нашего времени. Чистая и доступная энергия ветра может преобразовываться в электричество даже у вас дома, если построить ветряк и соединить его с генератором.

Соорудить лопасти для ветрогенератора своими руками можно из обычных материалов, не используя специального оборудования. Мы расскажем, какая форма лопастей эффективнее, и поможем подобрать подходящий чертеж для ветровой электростанции.

Содержание статьи:

• Как работает простой ветрогенератор?
• Какая форма лопасти является оптимальной?
• Из чего делают лопасти в домашних условиях?
  • Канализационные трубы из поливинилхлорида
  • Алюминий — тонкий, легкий и дорогой
  • Стекловолокно или стеклоткань — для профессионалов
  • Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса
• Чертежи и примеры лопастей
• Выполнение балансировки ветряка
• Выводы и полезное видео по теме

Как работает простой ветрогенератор?

Ветрогенератор – прибор, позволяющий преобразовывать энергию ветра в электричество.

Принцип работы его заключается в том, что ветер вращает лопасти, приводит в движение вал, по которому вращение поступает на генератор через редуктор, увеличивающий скорость.

Работа ветряной электростанции оценивается по КИЭВ — коэффициенту использования энергии ветра. Когда ветроколесо вращается быстро, оно взаимодействует с большим количеством ветра, а значит забирает у него большее количество энергии

Подразделяют две основные разновидности ветряных генераторов:

• ;
• горизонтальные.

Вертикально ориентированные модели построены так, чтобы ось пропеллера была расположена перпендикулярно земле. Таким образом, любое перемещение воздушных масс, независимо от направления, приводит конструкцию в движение.

Такая универсальность является плюсом данного типа ветряков, но они проигрывают горизонтальным моделям по производительности и эффективности работы

Горизонтальный ветрогенератор напоминает флюгер. Чтобы лопасти вращались, конструкция должна быть повернута в нужную сторону, в зависимости от направления движения воздуха.

Для контроля и улавливания изменений направления ветра устанавливают специальные приборы. КПД при таком расположении винта значительно выше, чем при вертикальной ориентации. В бытовом применении рациональней использовать ветрогенераторы этого типа.

Какая форма лопасти является оптимальной?

Один из главных элементов ветрогенератора – комплект лопастей.

Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые сказываются на эффективности ветряка:

• вес;
• размер;
• форма;
• материал;
• количество.

Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно нужно учитывать все эти параметры. Некоторые полагают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.

Однако это далеко не так. Каждая отдельная часть движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота.

Галерея изображений

Фото из

Лопасти ветряка в форме турбин

Вертикальное расположение лопастей

Ветряк нестандартной конфигурации

Лопасти в виде обычных лопаток

Кроме того, слишком много широких крыльев могут стать причиной образования так называемой «воздушной шапки» перед винтом, когда воздушный поток не проходит сквозь ветряк, а огибает его.

Форма имеет большое значение. От нее зависит скорость движения винта. Плохое обтекание становится причиной возникновения вихрей, которые тормозят ветроколесо

Самым эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его своими руками очень сложно. Конструкция получается ненадежная, хоть и с высоким коэффициентом полезного действия. По опыту многих пользователей и производителей ветряков, самой оптимальной моделью является трехлопастная.

Вес лопасти зависит от ее размера и материала, из которого она будет изготовлена. Размер нужно подбирать тщательно, руководствуясь формулами для расчетов. Кромки лучше обрабатывать так, чтобы с одной стороны имелось закругление, а противоположная сторона была острой

Правильно подобранная форма лопасти для ветрогенератора является фундаментом его хорошей работы.

Для домашнего изготовления подходят такие варианты:

• парусного типа;
• крыльчатого типа.

Лопасти парусного типа представляют собой простые широкие полосы, как на ветряной мельнице. Эта модель наиболее очевидна и проста в изготовлении. Однако ее КПД настолько мал, что эта форма практически не применяется в современных ветрогенераторах. Коэффициент полезного действия в данном случае составляет около 10-12%.

Гораздо более эффективная форма – лопасти крыльчатого профиля. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и вращается быстрее. Обтекание воздухом значительно сокращает сопротивление, которое встречает на своем пути ветряк.

Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лопасть имеет утолщение, а с другой — пологий спуск. Воздушные массы обтекают деталь такой формы очень плавно

КПД этой модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить крыльчатую лопасть можно и своими руками с применением минимума инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать под свой ветряк и пользоваться бесплатной и чистой энергией ветра без ограничений.

Из чего делают лопасти в домашних условиях?

Материалы, которые подойдут для строительства ветрогенератора – это, прежде всего, пластик, легкие металлы, древесина и современное решение – стеклоткань. Главный вопрос заключается в том, сколько труда и времени вы готовы потратить на изготовление ветряка.

Галерея изображений

Фото из

Материал для самостоятельного изготовления лопастей ветряка подбирают с учетом собственного опыта в обработке, достаточной для ветровых нагрузок жесткости, легкости сверления и резки

По жесткости и способности хорошо держать ветровую нагрузку лидирует листовой металл. К тому же его можно гнуть, придавая аэродинамическую форму

Полимерные трубы — самый дешевый и практичный вариант. Они без проблем режутся и сверлятся, но могут быстро утратить жесткость. Их замена не станет проблемой ни для нового изготовления, ни для кошелька

Не вызовет осложнений работа с фанерой, ОСП, МДФ, но стоит учесть, что от постоянного атмосферного воздействия такие лопасти постепенно придут в непригодность

Лопасти из жесткого технологичного материала

Металлическая спиралевидная турбина

Лопасти ветряка из полимерной трубы

Сборка ветряка с фанерными лопастями

Канализационные трубы из поливинилхлорида

Самый популярный и широко распространенный материал для изготовления пластиковых лопастей для ветрогенератора является обыкновенная канализационная ПВХ-труба. Для большинства домашних генераторов с диаметром винта до 2 м хватит трубы 160 мм.

К преимуществам такого метода относят:

• невысокую цену;
• доступность в любом регионе;
• простоту работы;
• большое количество схем и чертежей в интернете, большой опыт использования.

Трубы бывают разными. Это известно не только тем, кто изготавливает самодельные ветряные электростанции, но всем, кто сталкивался с монтажом канализации или водопровода. Они отличаются по толщине, составу, производителю. Труба стоит недорого, поэтому не нужно пытаться еще больше удешевить свой ветряк, экономя на ПВХ-трубах.

Некачественный материал пластиковых труб может привести к тому, что лопасти треснут при первом же испытании и вся работа будет проделана впустую

Сначала нужно определиться с лекалом. Вариантов существует много, каждая форма имеет свои недостатки и преимущества. Возможно, имеет смысл сначала поэкспериментировать, прежде чем вырезать итоговый вариант.

Поскольку цена на трубы невысокая, а найти их можно в любом строительном магазине, этот материал отлично подойдет для первых шагов в моделировании лопастей. Если что-то пойдет не так, всегда можно купить еще одну трубу и попробовать сначала, кошелек от таких экспериментов не сильно пострадает.

Опытные пользователи энергии ветра заметили, что для изготовления лопастей для ветрогенератора лучше использовать оранжевые, а не серые трубы. Они лучше держат форму, не изгибаются после формирования крыла и дольше служат

Конструкторы-любители предпочитают ПВХ, так как во время испытаний сломанную лопасть можно заменить на новую, изготовленную за 15 минут прямо на месте при наличии подходящего лекала. Просто и быстро, а главное – доступно.

Фото-инструкция по изготовлению лопастей ветряка из полимерных труб поможет наглядно освоить шаги и последовательность процесса:

Галерея изображений

Фото из

Заранее вычерченный и перенесенный на картон шаблон лопастей переносим на обрезки полимерных труб, оставшиеся после устройства системы

По на меченным линиям вырезаем лопасти. Сначала прорезаем продольные линии, затем поперечные

С широкой стороны лопастей производим разметку выступа, необходимого для крепления лопастей к вращающемуся диску

Вырезаем выступа на всех лопастях, используя болгарку. Обрезанные края мелкой наждачной бумагой зачищаем от заусенцев

Так как слишком длинные монтажные пластины нам не пригодятся, сгибаем их пополам, чтобы разделить на две части

Болгаркой или электропилой разрезаем согнутую монтажную пластину вдоль сгиба

Используя молоток и деревянный брусок в качестве базы, выравниваем металлические монтажные пластины после резки

Обрезанные края монтажных металлических пластин зачищаем наждачкой, чтобы случайно не пораниться во время сборки

Шаг 1: Разметка абриса лопастей ветряка

Шаг 2: Раскрой лопастей блогаркой

Шаг 3: Разметка выступа для крепления

Шаг 4: Вырезание выступа и удаление заусенцев

Шаг 5: Подготовка металлических пластин

Шаг 6: Разрезание монтажной пластины на две части

Шаг 7: Выравнивание разрезанных пластин

Шаг 8: Зачистка орезанной стороны наждачкой

Все подготовительные шаги выполнены, теперь лопасти надо присоединить к вращающейся вслед за ветром детали:

Галерея изображений

Фото из

Приложив к выступу на лопасти обрезанную монтажную пластину, отмечаем через отверстия точки предстоящего крепления

Сверлим отверстия для установки крепежа, подложив под лопасть обрезок доски или брусок. Для этого лучше взять сверло диаметром чуть меньше, чем диаметр ножки шурупа

Оставшуюся после сверления полимерную стружку из отверстий надо аккуратно извлечь, стараясь не отрывать так, чтобы увеличился размер гнезд для крепления

На металлическом диске отмечаем центр, в который будет установлен анкерный болт, и вычерчиваем равносторонний треугольник, каждая вершина которого отметит положение монтажной пластины

Приклеим пластины к металлическому диску, расположив их в вершинах треугольника. Это нам облегчит работу во время сварки

В центре диска располагаем и привариваем гайку для введения в нее анкерного болта. Приклеенные пластины привариваем выпуклым швом

Прикручиваем вырезанные из труб лопасти к сваренной детали. Устанавливаем их так, чтобы изгиб у всех был направлен в одну сторону

На каждый шуруп с тыльной стороны накручиваем гайку. Для того чтобы крепеж не развинчивался при вращении лопастей, их желательно закрепить пайкой или сваркой

Шаг 9: Разметка точек крепления

Шаг 10: Сверление отверстий для крепления

Шаг 11: Подготовка отверстий к сборке

Шаг 12: Разметка диска для установки лопастей

Шаг 13: Приклеивание пластин перед сваркой

Шаг 14: Подготовка диска вращения к сборке

Шаг 15: Крепление пластиковых лопастей

Шаг 16: Закручивание гаек на шурупы

Алюминий — тонкий, легкий и дорогой

Алюминий – легкий и прочный металл. Его традиционно используют для изготовления лопастей для ветрогенераторов. Благодаря небольшому весу, если придать пластине нужную форму, аэродинамические свойства винта будут на высоте.

Основные нагрузки, которые испытывает ветряк во время вращения, направлены на изгиб и разрыв лопасти. Если пластик при такой работе быстро даст трещину и выйдет из строя, рассчитывать на алюминиевый винт можно гораздо дольше.

Однако если сравнивать алюминий и ПВХ-трубы, металлические пластины все равно будут тяжелее. При высокой скорости вращения велик риск повредить не саму лопасть, а винт в месте крепления

Еще один минус деталей из алюминия – сложность изготовления. Если ПВХ-труба имеет изгиб, который будет использован для придания аэродинамических свойств лопасти, то алюминий, как правило, берется в виде листа.

После вырезания детали по лекалу, что само по себе гораздо сложнее, чем работа с пластиком, полученную заготовку еще нужно будет прокатать и придать ей правильный изгиб. В домашних условиях и без инструмента сделать это будет не так просто.

Вместо недешевого алюминия можно использовать обрезки кровельной жести или куски профнастила, оставшиеся после укладки:

Галерея изображений

Фото из

Оставшиеся после укладки листы профилированной кровельной жести выравниваем молотком, расположив заготовки на ровной деревянной поверхности. Вычерчиваем на них абрис лопастей и оставляем вокруг по 1 см

Оставленный вокруг абриса 1 см с помощью ножниц и молотка загибаем. Это нужно для повышения жесткости и обеспечения безопасности в сборке

Аналогичным образом поступаем со всеми заготовленными для ветрогенератора лопастями. Для надежности по краю деталей можно «пройтись» плоскогубцами

Все лопасти складываем пачкой, чтобы проверить конгруэнтность. При больших отклонениях поправляем ситуацию доступным способом

Используя молоток, придаем лопастям форму желобов. В качестве шаблона изгиба лучше использовать трубу диаметром 320 мм

Для того чтобы лопасти можно было прикрепить к основанию с вмонтированным подшипником, размечаем точки и сверлим в них отверстия

Собираем вращающуюся часть ветрогенератора. Закрепляем лопасти на основании шурупами с гайками. Чтобы гайки не раскручивались при вращении, их желательно дополнительно закрепить пайкой или сваркой

Устанавливаем винт ветряка на мачту, подключаем к нему генератор, а его соединяем или напрямую с линией освещения, или с инвертором

Шаг 1: Подготовка материала к изготовлению лопастей

Шаг 2: Загибание кромок лопастей

Шаг 3: Обработка всех лопастей ветряка

Шаг 4: Подгонка всех лопастей под равный размер

Шаг 5: Придаине формы желобов

Шаг 6: Разметка отверстий для крепления

Шаг 7: Сборка рабочей части ветряка

Шаг 8: Установка ветрогенератора на мачту

Стекловолокно или стеклоткань — для профессионалов

Если вы решили подойти к вопросу создания лопасти осознанно и готовы потратить на это много сил и нервов, подойдет стекловолокно. Если ранее вы не имели дела с ветрогенераторами, начинать знакомство с моделирования ветряка из стеклоткани – не лучшая идея. Все-таки этот процесс требует опыта и практических навыков.

Лопасть из нескольких слоев стеклоткани, скрепленных эпоксидным клеем, будет прочной, легкой и надежной. При большой площади поверхности деталь получается полая и практически невесомая

Для изготовления берется стеклоткань – тонкий и прочный материал, который выпускается в рулонах. Помимо стекловолокна пригодится эпоксидный клей для закрепления слоев.

Начинают работу с создания матрицы. Это такая заготовка, которая представляет собой форму для будущей детали.

Матрица может быть изготовлена из дерева: бруса, доски или бревна. Прямо из массива вырубают объемный силуэт половины лопасти. Еще вариант – форма из пластика

Сделать заготовку самостоятельно очень сложно, нужно иметь перед глазами готовую модель лопасти из дерева или другого материала, а только потом по этой модели вырезают матрицу для детали. Таких матриц нужно как минимум 2. Зато, сделав удачную форму однажды, ее можно применять многократно и соорудить таким образом не один ветряк.

Дно формы тщательно смазывают воском. Это делается для того, чтобы готовую лопасть можно было легко извлечь впоследствии. Укладывают слой стекловолокна, промазывают его эпоксидным клеем. Процесс повторяют несколько раз, пока заготовка не достигнет нужной толщины.

Затем клей должен высохнуть. Некоторые рекомендуют поместить форму в вакуумный пакет и откачать воздух. Так клей лучше проникает во все слои стеклоткани, не оставляя непропитанных участков

Когда эпоксидный клей высохнет, половину детали аккуратно вынимают из матрицы. То же делают со второй половиной. Части склеивают между собой, чтобы получилась полая объемная деталь. Легкая, прочная, правильной аэродинамической формы лопасть из стекловолокна – вершина мастерства домашнего любителя ветряных электростанций.

Ее главный минус – сложность реализации задумки и большое количество брака на первых порах, пока не будет получена идеальная матрица, а алгоритм создания не будет отточен.

Дешево и сердито: деревянная деталь для ветроколеса

Деревянная лопасть – дедовский метод, который  легко осуществим, но малоэффективен при сегодняшнем уровне потребления электричества. Сделать деталь можно из цельной доски легких пород древесины, например, сосны. Важно подобрать хорошо высушенную деревянную заготовку.

Если дерево будет сырым, в процессе высыхания винт может «повести» и он деформируется. Да и вес влажного дерева существенно выше сухого

Нужно выбрать подходящую форму, но учитывать тот факт, что деревянная лопасть будет не тонкой пластиной, как алюминиевая или пластиковая, а объемной конструкцией. Поэтому придать заготовке форму мало, нужно понимать принципы аэродинамики и представлять себе очертания лопасти во всех трех измерениях.

Придавать окончательный вид дереву придется рубанком, лучше электро. Для долговечности древесину обрабатывают антисептическим защитным лаком или краской

Главный недостаток такой конструкции – большой вес винта. Чтобы сдвинуть с места эту махину, ветер должен быть достаточно сильным, что трудноосуществимо в принципе. Однако дерево – доступный материал. Доски, подходящие для создания винта ветрогенератора, можно найти прямо у себя во дворе, не потратив ни копейки. И это главное преимущество древесины в данном случае.

КПД деревянной лопасти стремится к нулю. Как правило, время и силы, которые уходят на создание такого ветряка не стоят полученного результата, выраженного в ваттах. Однако, как учебная модель или пробный экземпляр деревянная деталь вполне имеет место быть. А еще флюгер с деревянными лопастями эффектно смотрится на участке.

С шагами изготовления ветряка с вырезанными из фанеры лопастями ознакомит следующая подборка фотоснимков:

Галерея изображений

Фото из

С отслужившего велосипеда снимаем генератор и сверлим в нем отверстия для крепления рабочей части ветряка — фанерного диска с лопастями

На листе фанеры вычерчиваем лопасти будущего ветрогенератора. Для того чтобы сократить расход материала, лучше расположить их не так, как показано на фото, а направить основанием в противоположные стороны

Все детали рабочей части фанерного ветряка сначала вычерчиваем на бумаге, затем переносим на лист фанеры

В соответствии с разметкой выпиливаем детали сначала грубо электролобзиком, потом дорабатываем вручную по необходимости

Учитывая условия работы собираемой мини электростанции, обрабатываем ее перед сборкой. Покрываем антисептической пропиткой и антипиреном

Срезанные на один угол отрезки бруска прикручиваем к центральному диску, к которому будут крепиться все детали фанерного винта ветрогенератора

К закрепленным на диске колышкам прикручиваем фанерные лопасти и генератор от отслужившего велосипеда

После сборки рабочей части ветрогенератора проверяем, насколько свободно вращается диск с генератором. Если что-то мешает, подтачиваем, поправляем

Шаг 1: Подготовка генератора от велосипеда

Шаг 2: Нанесение шаблона для лопастей

Шаг 3: Чертежи шаблонов деталей ветряка

Шаг 4: Выпиливание компонентов рабочей части

Шаг 5: Обработка деталей антисептиком

Шаг 6: Крепление скошенных колышков

Шаг 7: Установка велосипедного генератора

Шаг 8: Проверка свободного вращения винта

Рабочая часть готова и проверена на работоспособность, значит, осталось ее только покрасить и прикрутить к мачте:

Галерея изображений

Фото из

Зафиксируем фанерный винт ветрогенератора на опоре, вместе с которой он будет установлен на мачту. Прикрепим к нему хвостовую часть. Проверим ход системы на этом этапе

Снова разберем фанерный ветряк, чтобы подготовить его к покраске. Все детали покрываем грунтом, совместимым с защитно-декоративным составом

Окрашиваем детали ветряка в выбранные для этого приятные яркие цвета. Хорошо, если колер будет напоминать цветы из детских книжек или мультиков

К невысокой мачте лучше прикрепить ветряк после ее установки, чтобы не затруднять проведение работ. Можно поставить ее с уже зафиксированным прибором, но так сложнее

Шаг 9: Фиксация винта ветряка на опоре

Шаг 10: Обработка деталей грунтовкой

Шаг 11: Окрашивание деталей ветряка

Шаг 12: Крепление рабочей части на мачте

Чертежи и примеры лопастей

Сделать правильный расчет винта ветрогенератора, не зная основных параметров, которые отображаются в формуле, а так же не имея понятия, как эти параметры влияют на работу ветряка, очень сложно.

Лучше не тратить свое время, если желания вникать в основы аэродинамики нет. Готовые чертежи-схемы с заданными показателями помогут подобрать подходящую лопасть для ветряной электростанции.

Чертеж лопасти для двухлопастного винта. Изготавливается из канализационной трубы 110 диаметра. Диаметр винта ветряка в данных расчетах – 1 м

Подобный небольшой ветрогенератор не сможет обеспечить вас высокой мощностью. Скорей всего, вы вряд ли сможете выжать из этой конструкции больше 50 Вт. Однако двухлопастной винт из легкой и тонкой ПВХ-трубы даст высокую скорость вращения и обеспечит работу ветряка даже при небольшом ветре.

Чертеж лопасти для трехлопастного винта ветрогенератора из трубы 160 мм диаметра. Расчетная быстроходность в этом варианте – 5 при ветре 5 м/с

Трехлопастной винт такой формы может быть использован для более мощных агрегатов, примерно 150 Вт при 12 В. Диаметр всего винта в этой модели достигает 1,5 м. Ветроколесо будет вращаться быстро и легко запускаться в движение. Ветряк с тремя крыльями встречается в домашних электростанциях чаще всего.

Чертеж самодельной лопасти для 5-ти лопастного винта ветрогенератора. Изготавливается из трубы ПВХ диаметром 160 мм. Расчетная быстроходность – 4

Такой пятилопастной винт сможет выдавать до 225 оборотов в минуту при расчетной скорости ветра 5 м/с. Чтобы построить лопасть по предложенным чертежам, нужно перенести координаты каждой точки из колонок «Координаты лекала фронт/тыл» на поверхность пластиковой канализационной трубы.

По предложенной ниже таблице можно рассчитать диаметр ветряка с 2-16 лопастями. При этом можно подбирать размер с учетом желаемой мощности на выходе.

По таблице видно, что чем больше крыльев у ветрогенератора, тем меньше должна быть их длина для получения тока одинаковой мощности

Как показывает практика, обслуживать ветрогенератор больше 2 метров в диаметре достаточно сложно. Если в соответствии с таблицей вам необходим ветряк большего размера, подумайте над увеличением числа лопастей.

С правилами и принципами ознакомит статья, в которой пошагово изложен процесс производства вычислений.

Выполнение балансировки ветряка

Балансировка лопастей ветрогенератора поможет сделать его работу максимально эффективной. Для осуществления балансировки нужно найти помещение, где нет ветра или сквозняка. Разумеется, для ветроколеса больше 2 м в диаметре найти такое помещение будет сложно.

Лопасти собираются в готовую конструкцию и устанавливаются в рабочее положение. Ось должна располагаться строго горизонтально, по уровню. Плоскость, в которой будет вращаться винт, должна быть выставлена строго вертикально, перпендикулярно оси и уровню земли.

Винт, который не движется, нужно повернуть на 360/х градусов, где х = количество лопастей. В идеале сбалансированный ветряк не будет отклоняться ни на 1 градус, а останется неподвижным. Если лопасть повернулась под собственным весом, ее нужно немного подправить, уменьшить вес с одной стороны, устранить отклонение от оси.

Процесс повторяется до тех пор, пока винт не будет абсолютно неподвижным в любом положении. Важно, чтобы во время балансировки не было ветра. Это может исказить результаты испытаний

Также важно проконтролировать, чтобы все части вертелись строго в одной плоскости. Для проверки на расстоянии 2 мм с обеих сторон одной из лопастей устанавливают контрольные пластины. Во время движения ни одна часть винта не должна коснуться пластины.

Для эксплуатации ветрогенератора с изготовленными лопастями потребуется собрать систему, аккумулирующую полученную энергию, сохраняющую ее и передающую потребителю. Одним из компонентов системы является контроллер. О том, как сделать , узнаете, ознакомившись с рекомендованной нами статьей.

Выводы и полезное видео по теме

Построить ветряк своими руками из подручных материалов вполне возможно. Если начать с более простых моделей, то и первая попытка, вероятно, станет успешной. С опытом беритесь за более сложные задумки, чтобы получить максимально эффективный и мощный ветрогенератор.

Видео #1. Как сделать ветряк из труб ПВХ:

Видео #2. Ветрогенератор своими руками:

Видео #3. Ветряк из оцинкованной стали:

Если вы хотите использовать чистую и безопасную энергию ветра для бытовых нужд и не планируете тратить огромные деньги на покупку дорогостоящего оборудования, самодельные лопасти из обычных материалов будут подходящей идеей. Не бойтесь экспериментов, и вам удастся еще больше усовершенствовать существующие модели винтов ветряка.

Хотите рассказать, как собственноручно делали лопасти для ветряка, снабжающего электроэнергией дачу? Желаете поделиться полезной информацией с посетителями сайта или задать вопрос? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке.

Преимущества правильной балансировки ротора

Всем известны проблемы, связанные с плохой балансировкой вращающегося оборудования. Покупая новые шины для автомобиля, вы бы не подумали об их установке без предварительной балансировки. Несбалансированная шина создает вибрационные силы, которые ощущаются во всем автомобиле. Сбалансированная шина создается, когда небольшой груз помещается напротив «тяжелого места» на шине. Этот небольшой вес — разница между бодрой, опасной ездой и плавной. То же самое можно сказать и о роторе ветряной турбины. Неуравновешенный ротор ветряной турбины создает силы вибрации, которые влияют на механический срок службы и эксплуатационные характеристики турбины. Следовательно, приемлемый уровень балансировки ротора ветряной турбины должен быть установлен и измерен как часть любого ремонта лопасти на месте, замены лопасти, ввода в эксплуатацию ветряной турбины, осмотра по окончании гарантии или программы обслуживания, ориентированной на надежность.

Проблемы, вызванные несбалансированным ротором турбины
Несбалансированный ротор ветряной турбины возникает из-за несоответствия распределения веса отдельных лопастей, составляющих ротор. Последствий несбалансированного ротора ветряной турбины может быть несколько.

Во-первых, при слабом ветре у турбины могут возникнуть проблемы с подключением к сети или она может работать на отдельных участках оборота в качестве двигателя, а не генератора, что может привести к потенциальной потере дохода оператором ветряной электростанции. Неуравновешенный ротор ускоряется и замедляется при каждом обороте. Турбина испытывает потерю мощности в течение половины оборота ротора и увеличение мощности во время второй половины оборота. Контроллер рассматривает это как удовлетворительное условие, чтобы оставаться на связи. Решение состоит в правильной балансировке ротора. Однако достижение точной балансировки ротора ветряной турбины легче сказать, чем сделать, и это выходит за рамки набора навыков большинства обслуживающего персонала ветряных электростанций, а также тех, кто специально используется в промышленности для балансировки вращающегося оборудования.

Во-вторых, ветряная турбина с неуравновешенным ротором потеряет часть своей способности производить малый ветер. Для любого заданного уровня дисбаланса требуется мощность, чтобы вращать его с заданной скоростью вала. Это требование мощности лишает ротор скорости для данной скорости ветра и задерживает его синхронизацию с коммунальным предприятием. Следовательно, для достижения синхронизации потребуется большая скорость ветра по сравнению со сбалансированным ротором. Опять же, несбалансированный ротор приводит к потере потенциальной прибыли для оператора ветряной электростанции, которая могла бы быть реализована в противном случае с помощью приемлемо сбалансированного ротора ветряной турбины.

В-третьих, несбалансированный ротор постоянно воздействует на все механические компоненты ветряной турбины (например, на главный вал, главные подшипники, коробку передач, опорную конструкцию трансмиссии, систему рыскания, башню, болты и даже фундамент). . Чтобы визуализировать влияние неуравновешенной силы на ротор, вспомните неуравновешенный потолочный вентилятор, который работает на высокой скорости и неконтролируемо качается. Если бы не было гибкого крепления к потолку, эти силы в конечном итоге привели бы к падению потолочного вентилятора, как это было в случае, когда гибкое крепление не требовалось при установке. Вес ротора потолочного вентилятора составляет порядка десятков фунтов. Вес ротора ветряной турбины может превышать 72 000 фунтов. Однако гибкого крепления ротора ветрогенератора нет. Механические конструкции, поддерживающие ротор, предназначены для удержания ротора в фиксированном положении. Эти постоянно колеблющиеся нагрузки увеличивают усталостную нагрузку и сокращают механический срок службы этих систем. Помните, усталостная долговечность конечна. Когда вы используете его для этих дико колеблющихся нагрузок, его нет. Вы неосознанно тратите усталостный ресурс несбалансированного ротора, который в противном случае мог бы быть потрачен на получение дохода. Оператор ветряной электростанции понесет преждевременные расходы и потерю производительности из-за замены основного компонента или всей системы в результате этого отказа из-за усталости.

Дисбаланс ротора является основной причиной необходимости частого и дорогостоящего технического обслуживания систем рыскания и крепежного оборудования. Неуравновешенная сила, действующая на ротор, дважды за оборот вызывает реакцию системы рыскания, ускоряя износ зубьев шестерни рыскания за счет ударной нагрузки и увеличивая усталостную нагрузку корпуса башни и монтажных болтов. Тормоза рыскания используются для ограничения этого воздействия на шестерни. Однако тормоза никак не ограничивают нагрузки, передаваемые на башню. В перспективе типичная турбина будет иметь более 100 миллионов таких случаев нагрузки «два на оборот» за свой срок службы. Это большая нагрузка на компоненты вашей машины.

Причины дисбаланса ротора ветряной турбины
Дисбаланс ротора возникает из-за неравномерного распределения веса между каждой из лопастей ротора. Каждое лезвие на ступице создает момент или крутящий момент на главном валу. Момент или крутящий момент можно представить как груз, закрепленный на невесомом рычаге на некотором расстоянии от центральной линии вращения (главного вала). В идеале моменты каждой лопасти на роторе равны вокруг центра вращения. Когда эти моменты одинаковы, на ротор не действует результирующая сила дисбаланса. Момент лопасти представляет собой произведение расстояния от центра ее тяжести до центра вращения на общий вес лопасти (см. ).

Именно по этой причине при изготовлении лезвий прилагаются усилия для максимально точного соответствия лезвий.

Любые изменения, влияющие на распределение веса лопасти, повлияют на момент лопасти и, следовательно, на качество балансировки ротора. Значительные изменения момента лопасти могут быть вызваны любыми факторами, от изготовления до ремонта лопасти. Примерами проблем, приводящих к ремонту лопасти, являются: структурное растрескивание, растрескивание гелевого покрытия, повреждение от молнии, повреждение от огнестрельного оружия, повреждение при транспортировке, повреждение при хранении, ухудшение состояния окружающей среды под ультрафиолетовым излучением и т. д. Изменения момента лопасти также могут произойти во время «нормальной» работы. Примерами, вызывающими изменения в распределении веса и общем весе лопасти, являются: масло и смазка из-под смоляных систем, ветровая эрозия, поглощение воды, накопление внутреннего мусора из-за плохой конструкции, животные/гнезда из незащищенного наземного хранилища. Примерами, которые создают неравные моменты лопастей во время изготовления, являются: плохие технологии производства, слабый контроль процесса строительства, несовместимые производственные инструменты и т. д. В течение двадцатилетнего расчетного срока службы ветряной турбины существует высокая вероятность того, что ротор ветряной турбины выйдет из строя. работать с более высокой степенью дисбаланса, чем хотелось бы, вызванной любой комбинацией этих факторов. Возможно, больше всего беспокоит то, что без хорошего анализа оператор может никогда не узнать масштабы ваших проблем с балансом.

Качество балансировки
Международный стандарт ISO 1940-1 является общепринятым стандартом для выбора качества жесткой балансировки ротора. Он эффективно оценивает и описывает допустимые пределы дисбаланса ротора в зависимости от его вращающейся массы и скорости вращения.

Чем ниже номер сорта, тем лучше сбалансирован ротор. Например, качество балансировки ISO G0.4 будет применяться к шпинделю прецизионного шлифовального станка, а ISO G1600 будет применяться к коленчатому валу большого двухтактного жестко закрепленного двигателя. В то время как стандарт качества балансировки ротора не был принят индустрией ветряных турбин, ISO G16 или выше может оказаться практичной и приемлемой целью. G0.4 достигается при жестких допусках на изготовление лопастей и/или динамической балансировке поля.

Приведенная выше таблица представляет собой адаптацию стандарта ISO 1940-1 для области работы ротора ветряной турбины. Чтобы использовать приведенную выше диаграмму, вы должны выбрать желаемое качество баланса и максимальную рабочую скорость ротора ветряной турбины. В точке, где рабочая скорость пересекает линию желаемого качества баланса, найдите соответствующее значение «e» по оси Y. Умножение этого значения «e» на общий вес ротора даст вам максимальное количество остаточного дисбаланса ротора, допустимое для желаемого качества балансировки ISO. Например, если ротор весил 5000 фунтов и работал со скоростью 60 об/мин, то для качества балансировки G16 он может иметь остаточный дисбаланс не более примерно 500 дюймо-фунтов. Это эквивалентно одной лопасти, имеющей «дополнительный» вес в 2 фунта, расположенной на расстоянии 250 дюймов от центра втулки.

Балансировка ротора — статическая балансировка лопастей
Все три лопасти должны создавать одинаковый момент вокруг центра вращения при установке на втулку ветряной турбины. Это достигается путем взвешивания лопастей, а затем добавления расчетных весов таким образом, чтобы каждая лопасть проявляла одинаковый момент вокруг центра вращения. Неотъемлемое предположение состоит в том, что если лопасти сбалансированы, собранный ротор ветряной турбины будет сбалансирован. Есть фраза для тех, кто ПРЕДПОЛАГАЕТ.

Общепринятая практика балансировки в мастерской по ремонту лопастей или для определения балансировки лопасти в полевых условиях требует взвешивания вершины и основания каждой лопасти с помощью гибких ремней, поддерживающих лопасть на заданных расстояниях, и крановых весов. Затем веса корня и кончика сопоставляются с самыми тяжелыми измерениями корня и кончика путем добавления соответствующего количества веса. Этот процесс делает общий вес лопасти одинаковым, а моменты корней и концов одинаковыми вокруг центральной линии вращения. Статическая балансировка лопастей таким образом создаст равные моменты лопастей. Однако он делает это с большим весом, чем необходимо. Это не только эффективно увеличит массу ротора больше, чем требуется, но и создаст дополнительную усталость при изгибе лопасти, поскольку этот корректирующий вес на конце должен поддерживаться против силы тяжести каждые пол-оборота ротора. Этот дополнительный вес является операционно контрпродуктивным.

Динамическая балансировка ротора
Для общей промышленности вращающееся оборудование (вентиляторы, насосы, шестерни, двигатели и т. д.) можно балансировать с помощью преобразователя (смещение, скорость, ускорение) и эталонного вала для измерения отклика вала. опорной конструкции или самого вала к силам дисбаланса по отношению к физическому местоположению на валу. Частота вращения общепромышленного оборудования обычно превышает 600 об/мин. Этот процесс включает в себя запись амплитудной характеристики, обычно с помощью акселерометра, при скорости вращения (1X об/мин) ротора и ее связи с физическим опорным валом. Затем к вращающемуся объекту добавляется пробный груз и измеряется новая амплитудная характеристика 1X об/мин и эталонное соотношение вала. Зная реакцию на пробный вес, можно затем рассчитать корректирующий вес, чтобы свести на нет дисбаланс.

Тот же принцип можно применить к роторам ветряных турбин, и несколько компаний предлагают корректирующую балансировку роторов ветряных турбин с использованием этого метода. Однако использование этого метода для роторов ветряных турбин в лучшем случае рискованно. Типичная скорость ротора ветряной турбины составляет менее 60 об/мин или 1 Гц и попадает в диапазон ограниченной применимой чувствительности для большинства стандартных преобразователей и связанного с ними оборудования для сбора данных. Снижение чувствительности обязательно ограничит уровень качества баланса, которого можно достичь. Доступ к главному валу, где измеряется амплитудная характеристика 1X об/мин, представляет собой проблему, поскольку он может быть поднят над землей на расстояние до 300 футов. Протокол безопасности может препятствовать нахождению персонала в этой зоне во время работы. Сбор данных дополнительно осложняется наличием нестационарного ветра и ложных структурных реакций, которые могут ограничивать сбор данных периодами слабого ветра. Хотя некоторые компании могут балансировать ротор турбины с помощью этого метода, простая оценка или подтверждение балансировки ротора с использованием этих методов может быть непомерно дорогостоящей. По сравнению со статической балансировкой лопасти и ротора лучшее качество балансировки ротора может быть достигнуто динамически в пределах используемых традиционных балансировочных инструментов, уровня квалификации техника и других факторов.

Frontier Pro Services использует Dynamic PowerPro Balance™, запатентованный метод и приборы для динамической оценки степени дисбаланса ротора ветряной турбины и предоставления корректирующего решения. В этом запатентованном методе не используются традиционные датчики, используемые при балансировке, и на него не распространяются присущие ему ограничения чувствительности. Технология работает во всем диапазоне двигателей и генерации турбины. Кроме того, эта технология позволяет проводить как экономически эффективную оценку, так и коррекцию, недостижимую традиционными методами. Таким образом, качество балансировки может быть оценено и реализовано в рамках любого ремонта лопастей на месте, ввода в эксплуатацию ветряных турбин, осмотра по окончании гарантийного срока или программы технического обслуживания, ориентированного на надежность (RCM). Оценка балансировки может производиться без установки пробных грузов и не требует простоя турбины. В то время как Frontier Pro Services нацелена на достижение качества балансировки G16, использование этой технологии, а также процесс установки корректирующих грузов внутри лопасти позволили получить окончательное качество балансировки G0. 4.

Заключение
Ветряные турбины представляют собой высокотехнологичные механические устройства, имеющие сбалансированные роторы. Недопустимые уровни дисбаланса ротора ускоряют механическую усталость всего, что с ним связано — подшипников, валов, систем шага, редукторов, генераторов, приводов рыскания, башен и даже фундаментов. Эта чрезмерная усталостная нагрузка вызовет проблемы с производительностью при запуске и останове. Несбалансированные роторы возникают в результате производства, ремонта или модификации лопастей, а также в результате событий, которые могут произойти во время эксплуатации. Нет дебатов; стоимость ускоренного механического износа, задержки запуска и использования ветряных турбин реальна. Как бесшумный кассовый аппарат, ваши расходы накапливаются на каждой неоптимальной турбине каждый день. Прецизионная балансировка ротора может значительно сократить непрерывную утечку прибыли из вашего производства.

Хотя статическая балансировка лопастей предназначена для достижения балансировки ротора, она не достигает цели из-за ошибок измерения и процесса. Кроме того, статическая балансировка лопастей требует, чтобы лопасти были сняты с ротора, что является дорогостоящим, трудоемким и рискованным. Традиционная оценка и коррекция динамического баланса не обеспечивают точности, необходимой для получения оптимальных результатов. Таким образом, лучший способ обеспечить максимальную производительность — использовать систему Dynamic PowerPro Balance от Frontier Pro Services. В рамках общего управления надежностью и производительностью ветряной электростанции установление критериев приемлемости для балансировки ротора имеет важное значение для ремонта лопастей, ввода в эксплуатацию ветряной турбины, осмотра в конце гарантии или программы технического обслуживания, ориентированной на надежность. Управление качеством балансировки ротора теперь может быть экономически эффективно реализовано с помощью услуг и технологий Frontier Pro Services.

Балансировка лопастей ротора ветряной турбины с надежностью и стабильностью

По мере того, как все больше и больше ветряных турбин выходят из-под гарантии, отрасль сосредотачивается на том, чтобы убедиться, что имеющиеся у них активы находятся в надлежащем рабочем состоянии. Если это редуктор, генератор и/или лопасти ротора, их необходимо осмотреть и/или проверить.

В случае лопастей несущего винта, если с ними выполнялись какие-либо работы, такие как ремонт после ударов молнии, попадание влаги на лопасти, удаление и/или добавление покрытия на лопасти и т. д. для проверки дисбаланса массы. Сначала проверьте дисбаланс массы, а затем выполните работу по балансировке, это ограничит уровни вибрации до допустимых допусков, таких как VDI 39.34. Это также поможет уменьшить степень износа тел качения и шестерен.

Рубрики:
Балансировка Алекса Нино CRL

Подключить

Календарь

Categories

• Alignment
• Articles and Case Studies
• Balancing
• Condition Monitoring
• Geometric Measurement
• Induction Heating
• Industry Events
• Lubrication
• LUDECA News
• Maintenance Tips
• PDM
• RCM
• Надежность
• Обучение
• Ультразвук
• Анализ вибрации

Архив

Выберите месяц Ноябрь 2022 Октябрь 2022 Сентябрь 2022 Август 2022 Июль 2022 Июнь 2022 Май 2022 Апрель 2022 Март 2022 Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019Октябрь 2019 г. Сентябрь 2019 август 2019 г., июль 2019 г., июнь 2019 г., май 2019 г., апрель 2019 г. Март 2019 г. Февраль 2019 г. Январь 2019 г. Декабрь 2018 г. Ноябрь 2018 г. Октябрь 2018 г. Сентябрь 2018 г. Август 2018 г., июль 2018 г., июнь 2018 г., май 2018 апрель 2018 г. Март 2018 г. Февраль 2018 г. Январь 2018 г. Декабрь 2017 г. Ноябрь 2017 г. октябрь 2017 г. Сентябрь 2017 г. август 2017 г., июль 2017 г., июнь 2017 г., май 2017 г. Апрель 2017 г. Март 2017 г. Февраль 2017 г. Январь 2017 г. Декабрь 2016 г., ноябрь 2016 г., октябрь 2016 г. Сентябрь 2016 г., август 2016 г., июнь 2016 г., июнь 2016 г., май 2016 г., апрель 2016 г. Март 2016 г. Февраль 2016 г., январь 2016 г. Декабрь 2015 г., ноябрь 2015 г., октябрь 2015 г. Сентябрь 2015 г. Август 2015 г., июль 2015 г., июнь 2015 г., май 2015 г., апрель 2015 г. Март 2015 г., февраль 2015 г., январь 2015 г., декабрь 2014 г., ноябрь 2014 г., октябрь 2014 г., сентябрь 2014 г. Август 2014 г., июль 2014 г., июнь 2014 г., май 2014 г. Апрель 2014 г. Март 2014 г.