Схема работы ветряной мельницы: Ветряная мельница — устройство, принцип работы, история, фото: Самые красивые дома

Ветряная мельница — устройство, принцип работы, история, фото: Самые красивые дома

Ветряная мельница – это мельница, преобразующая энергию ветра в энергию вращения с помощью лопастей называемых парусами, в отличие от водяной мельницы, использующей энергию потока воды. Много веков назад, ветряные мельницы, как правило, использовались для измельчения зерна, в качестве привода для водяного насоса либо для выполнения обеих задач. Большинство современных ветряных мельниц имеют форму ветровых турбин и используются для выработки электроэнергии; ветряные насосы используются для перекачки воды, осушения земель или выкачивания подземных вод.

Ветряные мельницы в древности

Ветряная мельница греческого инженера Герона Александрийского, изобретенная в первом веке нашей эры, является наиболее ранним примером использования энергии ветра для приведения в движения механизма. Другим примером древней ветрового привода является молитвенное колесо, используемое в Тибете и Китае в начале 4 века. Также есть сведения, что в Вавилонской империи Хаммурапи планировал использование энергии ветра для своего амбициозного проекта по орошению.

Горизонтальные ветряные мельницы

Первые запущенные в работу ветряные мельницы имели паруса (лопасти), вращающиеся в горизонтальной плоскости, вокруг вертикальной оси. По словам Ахмада аль-Хасана ветряные мельницы были изобретены в восточной Персии, персидским географом Эстакхири в девятом веке. Подлинность сведений о более раннем изобретении ветряной мельницы вторым халифом Умаром (в течение 634 — 644 годов н.э.) ставится под сомнение на основании того, что сведения о ветряных мельницах появляются лишь в документах датируемых десятым веком.

Мельницы того времени имели от шести до двенадцати лопастей покрытых тростником или тканевым материалом. Эти приспособления использовались для измельчения зерна или добывания воды, и довольно сильно отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Первоначально ветряные мельницы получили широкое распространение на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем постепенно стали популярными в Китае и Индии.

Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемой для орошения, также можно найти в тринадцатом веке в Китае (во время правления династии Цзинь на севере), открытой и привезённой в Туркестан путешественником Елюем Чуцаем в 1219 году.

Горизонтальные ветряные мельницы в небольшом количестве присутствовали на территории Европы в 18-м и 19-м веках. Наиболее известными, из сохранившихся до наших дней, являются Мельница Хупера в графстве Кент и мельница Фаулера в Баттерси в окрестностях Лондона. Вероятнее всего, мельницы существовавшие на территории Европы в те времена были независимым изобретением европейских инженеров времен промышленной революции; конструкция европейских мельниц не была заимствована у восточных стран.

Вертикальные ветряные мельницы

Относительно происхождения вертикальных ветряных мельниц дебаты историков продолжаются до сих пор. Из-за отсутствия достоверных сведений невозможно ответить на вопрос являются ли вертикальные мельницы оригинальным изобретением европейских мастеров или конструкция заимствована у ближневосточных стран.

Существование первой известной мельницы в Европе (предполагается, что она была вертикального типа) датируется 1185 годом; она была расположена в бывшем селе Видли в Йоркшире в устье реки Хамбер. Помимо этого, существует ряд менее надежных исторических источников, согласно которым первые ветряные мельницы в Европе появились в 12-м веке. Первым назначением ветряных мельниц было измельчение зерновых культур.

Козловая мельница

Существуют данные, согласно которым самый ранний тип европейских ветряных мельниц носил название post mill, названный так из-за большой вертикальной детали, составляющей основную конструкцию мельничного стана.

При монтаже корпуса мельницы таким образом она получала возможность вращаться по направлению ветра; это позволяло работать более продуктивно в северо-западной Европе, где направление ветра изменяется с короткими интервалами.

Основания первых козловых мельниц вкапывали в землю, что обеспечивало дополнительную опору при повороте. Позже была разработана деревянная опора получившая название эстакада (либо козлы). Она была обычно закрытой, что давало дополнительное место для хранения урожая и обеспечивало защиту во время неблагоприятных погодных условий.

Этот тип ветрянных мельниц был наиболее распространенным в Европе до девятнадцатого века, до тех пор пока мощные башенные мельницы не заменили их.

Полая (пустая) козловая мельница

Мельницы этой конструкции имели полость, внутри которой размещался приводной вал. Это давало возможность поворачивать конструкцию по направлению ветра прилагая меньше усилий, чем в традиционных козловых мельницах, а также не было необходимости поднимать мешки с зерном к высоко расположенным жерновам, так как применение длинного приводного вала позволило размещать жернова на уровне земли. Такие мельницы использовались в Нидерландах начиная с 14 века.

Башенная мельница

К концу 13 века был введен в эксплуатацию новый тип мельничной конструкции, башенная мельница. Ее основным преимуществом являлось то, что в движение приводилась только лишь верхняя часть конструкции, в то время, как основная часть мельницы оставалась неподвижной.
Широкое распространение башенных мельниц пришло с началом периода укрепления экономики, из-за необходимости наличия надежных источников энергии. Фермеров и мельников не смущала даже более высокая стоимость возведения по сравнению с другими типами мельниц.
В отличие от козловой мельницы, в башенной мельнице только крыша башенного стана реагировала на наличие ветра, это позволяло сделать основную конструкцию значительно выше, что, в свою очередь, позволяло изготовлять лопасти большего размера, благодаря чему вращение мельницы было возможно даже в условиях слабой ветрености.

Верхняя часть мельницы могла поворачиваться по направлению движения ветра благодаря наличию лебедок. Помимо этого, существовала возможность удержания крыши мельницы и лопастей по направлению к ветру благодаря наличию небольшого ветряка, устанавливаемого под прямым углом по отношению к лопастям в задней части ветряка. Данный тип конструкции получил распространение на территории бывшей Британской империи, Дании и Германии. На территории расположенной на небольшом расстоянии от Средиземного моря, башенные мельницы возводились с фиксированными крышами, так как изменение направления ветра большую часть времени было весьма незначительным.

Шатровая мельница

Шатровая мельница является усовершенствованным вариантом башенной мельницы, где каменная башня заменена деревянным каркасом обычно восьмиугольной формы (существуют мельницы с большим или меньшим количеством углов). Каркас покрывался соломой, шифером, листовым металлом либо толем. Более легкая конструкция, по сравнению с башенными мельницами, делала ветряную мельницу более практичной, позволяя возводить конструкцию в районах с нестабильной почвой. Первоначально этот тип мельниц использовали в качестве дренажной мельницы, но позже сфера использования значительно расширилась.

При возведении мельницы в застроенных районах она обычно помещалась на основание из каменной кладки, что позволяло поднять конструкцию над окружающими зданиями для лучшего доступа ветра.

Механическое устройство мельниц

Лопасти (паруса)

Традиционно парус состоит из каркаса-решётки на которой расположена парусина. Мельник может самостоятельно регулировать количество ткани в зависимости от силы ветра и необходимой мощности. В средние века лопасти представляли собой решетку на которой располагалась парусина, в то время, как в условиях более холодного климата ткань была заменена деревянными планками, что препятствовало замораживанию. Независимо от устройства лопастей, для регулировки парусов необходимо было полностью остановить мельницу.

Переломным моментом стало изобретение в Великобритании в конце восемнадцатого века конструкции, которая автоматически приспосабливалась к скорости ветра без вмешательства мельника. Наиболее популярными и функциональными стали паруса, изобретенные Уильямом Кабиттом в 1807 году. В этих лопастях, ткань заменили механизмом соединенных затворов.

Во Франции Пьер-Теофиль Бертон изобрел систему, состоящую из продольных деревянных реек, соединенных с помощью механизма, который позволял мельнику открыть их во время вращения мельницы.

В двадцатом веке, благодаря успехам в самолетостроении значительно повысился уровень знаний в области аэродинамики, что привело к дальнейшему повышению эффективности работы мельниц немецким инженером Билау и голландскими мастерами.

Большинство ветряных мельниц имеют четыре паруса. Наряду с ними существуют мельницы оснащенные пятью, шестью или восемью парусами. Наибольшее распространение они получили в Великобритании (особенно в графствах Линкольншир и Йоркшир), Германии, и реже в других странах. Первые заводы по производству парусины для мельниц находились в Испании, Португалии, Греции, Румынии, Болгарии и России.

Мельница с четным числом парусов имеет преимущество перед другими типами мельниц, ведь при возникновении повреждения одной из лопастей, возможно удалить противоположную ей лопасть, тем самым сохранив балансировку всей конструкции.

В Нидерландах во время того, как лопасти мельницы находятся в неподвижном состоянии, их используют для передачи сигналов. Небольшой наклон парусов по направлению к главному зданию символизирует радостное событие; в то время, как наклон в противоположную от главного здания сторону символизирует скорбь. Ветряные мельницы по всей Голландии, были помещены в позиции траура в память о голландских жертвах авиакатастрофы малазийского Боинга в 2014 году.

Мельничный механизм

Шестерни внутри мельницы передают энергию от вращательного движения парусов к механическим устройствам. Паруса закреплены на горизонтальных валах. Валы могут быть полностью сделаны из дерева, дерева с металлическими элементами или целиком из металла. Тормозное колесо устанавливают на валу между передним и задним подшипниками.

Мельницы использовались для осуществления многих промышленных процессов, например для обработки семян масличных культур, выделки шерсти, покраски изделий и изготовления изделий из камня.

Распространение мельниц

Общее количество ветряных мельниц в Европе, по оценкам экспертов, достигало количества около 200 000 во времена наибольшего распространения этого типа устройств, эта цифра является довольно скромной по сравнению с приблизительно 500 000 водяных мельниц, существовавших в то же время. Ветряные мельницы получили распространение в тех регионах, где было слишком мало воды, где реки замерзали зимой и в равнинных регионах, где поток рек были слишком медленными, чтобы обеспечить требуемую мощность для работы водяных мельниц.

С приходом промышленной революции важность ветра и воды в качестве основных промышленных источников энергии снизилась; в конечном итоге большое количество ветряных мельниц и водяных колес было заменено на паровые мельницы и мельницы, оснащенные двигателями внутреннего сгорания. Вместе с тем, ветряные мельницы по прежнему оставались достаточно популярны, их продолжали строить до конца 19-го века.

В наши дни ветряные мельницы часто являются охраняемыми конструкциями, так как была признана их историческая ценность. В некоторых случаях старинные мельницы существуют в качестве статичных экспонатов (когда древние машины слишком хрупки, чтобы привести их в движение), в других случаях, как полностью рабочие экспонаты.

Из 10 000 ветряных мельниц, используемых в Нидерландах в 1850х годах, около 1000 мельниц до сих пор находятся в рабочем состоянии. Большинство ветряков в настоящее время обслуживается добровольцами, хотя некоторые мельники до сих пор работают на коммерческой основе. Многие из дренажных мельниц существуют в качестве резервного механизма для современных насосных станций. Регион Заан в Голландии был первым промышленным регионом мира в котором к концу 18 века функционировало около 600 ветряных мельниц. Экономические колебания и промышленная революция имела гораздо большее влияние на ветряные мельницы, чем на другие источники энергии, это привело к тому, что лишь немногие из них удалось сохранить до наших дней.

Строительство мельниц было распространено на территории Капской колонии в Южной Африке в 17 веке. Но первые башенные мельницы не пережили штормы на мысе полуострова, поэтому в 1717 году было решено построить более прочную мельницу. Мастера, специально присланные Голландской Ост-Индской компанией завершили строительство к 1718 году. В начале 1860х годов, Кейптаун мог похвастаться 11 мельницами.

Ветряные турбины

Ветряная турбина по сути является ветряной мельницей, структура которой специально разработана для выработки электроэнергии. Ее можно рассматривать как следующий шаг в развитии ветряной мельницы. Первые ветряные турбины были построены в конце девятнадцатого века профессором Джеймсом Блитом в Шотландии (1887 г.), Чарльзом Ф. Брашем в Кливленде, штат Огайо (1887-1888)и Полем ля Куром в Дании (1890-е). Мельница Поля ля Кура начиная с 1896 года выполняла функции электрогенератора в селе Аскове. К 1908 году насчитывалось 72 ветряных электрогенератора в Дании, с мощностью в пределах от 5 до 25 кВт. К 1930-м годам ветряные мельницы получили широкое распространение на фермах в Соединенных Штатах, где их использовали для выработки электроэнергии, в связи с тем, что еще не были установлены системы передачи и распределения энергии.

Современная ветроэнергетическая промышленность началась в 1979 году с запуска серийного производства ветровых турбин датскими производителями Kuriant, Vestas, Nordtank и Bonus. Первые турбины были небольшими по сегодняшним меркам, с мощностью 20-30 кВт каждая. С тех пор турбины коммерческого производства были значительно увеличены в размерах; Турбина Enercon E-126 способна обеспечить поступление до 7 МВт энергии.

С началом 21-го века, наблюдается рост озабоченности населения по поводу энергетической безопасности, глобального потепления и истощения ископаемого топлива. Все это в конечном итоге привело к увеличению интереса к всевозможным видам возобновляемых источников энергии и усилило интерес к ветровым турбинам.

Ветряные насосы

Ветряные насосы использовались для перекачки воды на территории современных Афганистана, Ирана и Пакистана начиная с 9-го века. Использование ветряных насосов получило широкое распространение во всем мусульманском мире, а затем распространилось на территорию современного Китая и Индии. Ветряные насосы использовались в Европе, особенно в Нидерландах и областях Восточной Англии Великобритании, начиная от Средневековья и далее, при осушении земли для сельскохозяйственных работ или для строительных целей.

Американский ветряной насос или ветряной двигатель, был изобретен Даниэлем Халадеем в 1854 году и использовался в основном для подъема воды из колодцев. Более крупные версии ветряного насоса также использовались для таких задач, как распиловка древесины, измельчение сена, шелушение и размол зерна. В Калифорнии и некоторых других штатах, ветряной насос был частью автономной системы по добыче хозяйственно-бытовой воды, которая также включала ручной колодец и деревянную водонапорную башню. В конце 19-го века стальные лопасти и башни заменили устаревшие деревянные конструкции. На пике своего развития в 1930 году, по оценкам экспертов около 600 000 ветряных насосов находились в использовании. Производством ветряных насосов занимались такие американские компании, как Pump Company, Feed Mill Company, Challenge Wind Mill, Appleton Manufacturing Company, Eclipse, Star, Aermotor и Fairbanks-Morse, со временем именно они стали основными поставщиками насосов в Северной и Южной Америке.

Ветряные насосы широко используются на фермах и ранчо в Соединенных Штатах, Канаде, Южной Африке и Австралии в наши дни. Они имеют большое количество лопастей, что позволяет им вращаться с большей скоростью при слабом ветре и замедлять движение до необходимого уровня при сильном ветре. Такие мельницы поднимают воду для нужд комбикормовых заводов, лесопильных заводов и сельскохозяйственных машин.

В Австралии компания Griffiths Brothers занимается изготовлением ветряных мельниц под названием «Southern Cross Windmills» начиная с 1903 года. В наши дни они стали незаменимой частью австралийского сельского сектора благодаря использованию воды Большого артезианского бассейна.

Ветряные мельницы в разных странах

Ветряные мельницы Голландии

В 1738 — 40 годах в голландском городке Киндердейк были построены 19 каменных ветряных мельниц для защиты низин от затопления. Ветряные мельницы перекачивали воду с территории, расположенной ниже уровня моря в реку Лек, которая впадает в Северное море. Кроме перекачивания воды, ветряные мельницы использовались для выработки электричества. Благодаря этим мельницам Киндердейк в 1886 году стал первым электрифицированным городом в Нидерландах.

Сегодня воду с отметки ниже уровня моря в Киндердейке перекачивают современные насосные станции, а ветряные мельницы в 1997 году были внесены в Список объектов мирового наследия Юнеско.

Ветряные мельнцы Испании

Ветряные мельницы Германии

Ветряные мельницы Украины

Ветряные мельницы Греции

Ветряные мельницы Бельгии

Дамме

Дамме

Брюгге

Ветряные мельницы Италии

Ветряные мельницы России

Ветряная мельница, Cуздальский Музей деревянного зодчества.

Ветряные мельницы Венгрии

Ветряные мельницы Израиля

Ветряная мельница Монтефиоре в Иерусалиме была построена в 1857 году на склоне напротив западных городских стен Иерусалима. Мельница была восстановлена в 2012 году.

Устройство ветряной мельницы

В свое время ветряная мельница была важным строением, которое позволяло осуществлять большое количество операций. С ее помощью можно было легко измельчить зерно в муку или на корм для скота. Сегодня мельницами, которые работали бы от потока ветра или воды, никто не пользуются, но их с успехом применяют в ландшафтном дизайне. Ков принцип работы мельницы и можно ли ее собрать самостоятельно? Об этом речь пойдет в статье.

Принцип работы

Принцип работы ветряной мельницы можно описать довольно просто. В качестве движущей силы используются потоки воздуха, которые постоянно перемещаются. Ветер воздействует на три основных узла:

• лопасти;
• передающий механизм;
• механизм, выполняющий работу.

В мельницах, которые использовались раньше, лопасти могли достигать в длину несколько метров каждая. Это делалось для увеличения площади захвата ветра. Размеры подбирались в зависимости от того, какую функцию выполняла мельница. Если мощность мельницы требовалась больше, то и пропеллер был больше. Самыми большими лопастями оснащались мельницы, которые мололи муку. Это связано с тяжелыми жерновами, которые необходимо было вращать. Форма лопастей ветряка со временем совершенствовалась, и они создавались в согласии с законами аэродинамики, что дало возможность увеличить их эффективность.

Следующим модулем ветряка, который следует за лопастями является редуктор или передающий механизм. Иногда таким модулем служил только вал, на который были смонтированы лопасти. На втором конце вала находился инструмент, который выполнял работу. Но такой механизм ветряка не отличается особой безопасностью и надежностью. Остановить мельницу при необходимости попросту невозможно. Кроме того, вал мог легко сломаться, если его чем-то заклинило. Редуктор является более эффективным и изящным решением. Он подходит для того, чтобы преобразовать вращение лопастей в полезную работу различного характера. Кроме того, разъединив компоненты редуктора, можно легко прекратить взаимодействие.

Оборудование, которое могло применяться и применяется с мельницей является самым разнообразным. Кроме жерновов, это могут быть различные измельчители на основе лезвий, благодаря которым в короткие сроки можно приготовить корм для скота. На мельницах могло быть установлено столярное оборудование, которое приводилось в действие силой ветра.

Где можно использовать мельницу

Мельницы испытывают второе рождение, но это не объясняется возвратом к методам производства, которые использовались раньше. Все больше людей задается вопросом о принципе действия такой конструкции. Те, кто одним глазом видели небольшую ветряную мельницу, которая была установлена у кого-то в саду, захотели иметь мельницу и у себя на участке. Мельница может стать именно той изюминкой, которой не хватало для территории сада с деревьями. Мельница придает индивидуальности любому участку. Сложно найти две одинаковые мельницы, которые были бы сделаны своими руками. Каждый мастер вносит свои наработки.

Ветряную мельницу можно доработать и задействовать в качестве генератора электрической энергии. Это позволит освещать территорию двора с использование светодиодных лампочек и не платить за электричество. Для этого потребуются определенные знания физики и смекалка. Похожим образом можно задействовать мельницу, если на участке протекает небольшой ручеек.

Подход к ландшафтному дизайну должен быть умеренным. Без особых сложностей можно насадить разнообразие цветов и других растений, но смотреться это будет безвкусно. В каждом проекте должна быть своя изюминка. Ровно подстриженным газоном редко кого можно удивить. Мельница на участке даст возможность выделиться. Возле нее можно оборудовать небольшой уголок для отдыха после тяжелого дня, она может быть тайником для дорогих сердцу мелочей. О других возможностях использования такой мельницы рассказано ниже.

Дополнительные способы использования

Ветряная мельница может быть не только генератором и простым элементом, который украсит участок. У нее может быть и другое практическое применение. Именно поэтому стоит хорошо подумать, где именно ее можно установить. Например, если по садовому участку проведена система автоматического полива, то, скорее всего, может присутствовать люк, в котором находятся все водопроводные узлы. Такой люк невозможно скрыть под газонной травой, но, если этого не сделать, тогда он будет выделяться и портить вид. Как раз в этом случае на помощь придет мельница. Она может быть смонтирована непосредственно на крышку люка, чем скроет ее. При этом у посетителей не возникнет подозрений в том, что что-то не так.

Не всегда элементы канализации спрятаны в люки. Кроме того, на газоне могут быть и другие элементы, которые необходимо скрыть. За счет того, что материал для мельницы подбирается легкий, то он не может повредить элементы. Также корпус выполняется в виде колпака, поэтому может быть установлен сверху. Если соорудить мельницу больших габаритов, то этому нескончаемо рады будут дети. Они смогут использовать мельницу для игр с друзьями. Если конструкция будет применяться именно таким способом, то ее необходимо хорошо укрепить, чтобы она не травмировала чад. Кроме того, понадобится вход, который необходимо сделать с обратной стороны.

Для ухода за садом и газоном применяется немало инструмента. Удобнее, если он будет находиться непосредственно на участке и за ним не придется возвращаться в кладовку возле дома. В этом тоже может помочь мельница. Внутри мельницы можно оборудовать отличное помещение для хранения инвентаря. Чтобы он хранился как можно компактнее, можно соорудить различные садовые органайзеры. Мельницу можно соорудить из природного камня или огнеупорного кирпича. В этом случае можно все продумать так, чтобы она служила мангалом. Для этого также можно соорудить небольшой столик.

Обратите внимание! Проблемой для многих являются кроты, которые постоянно перерывают территорию сада. Можно частично решить этот вопрос с помощью мельницы. Она способна передавать вибрации от вращения. Делается это благодаря тому, что ножки вкапываются в землю минимум на 20 см. Дополнительно можно смонтировать в конструкции ветряка вибромоторы, которые будут отпугивать животных.

Изготовление своими руками

К изготовлению мельницы нельзя подходить легкомысленно. Хотя конструкция ветряка и может казаться довольно простой, но необходимо все правильно рассчитать. Только в этом случае можно получить действительно стоящее изделие, которое сможет украсить участок. Первым делом необходимо выбрать территорию, на которой будет установлена конструкция ветряка. Если поместить изделие между деревьев, то оно там затеряется и не будет радовать глаз, кроме того, сила ветра между деревьями меньше, поэтому вращение лопастей может практически отсутствовать, что будет плохо при наличии генератора внутри.

Обратите внимание! На открытую местность проще доставить требуемые материалы, а также легче проводить сборку лопастной конструкции ветряка.

После выбора участка под ветряк производится его уборка и подготовка. Первым делом выполняется очистка от различных элементов, которые могут мешать. Это касается старых веток, кустарников или большого сорняка. Если раньше на участке росло дерево, то потребуется выкорчевать пенек. После уборки убирается трава и снимается небольшой участок грунта в том месте, где будет располагаться мельница. Далее подготавливается фундамент, на который будет смонтирован ветряк.

Чертеж

Нет строгих правил по сборке собственного варианта мельницы. Основной задачей будет нарисовать хороший схематический рисунок. На нем должны быть видны все детали мельницы. В зависимости от выбранного участка и целей, которые назначены для мельницы подбираются размеры. Их необходимо указать непосредственно на эскизе. Пример виден на фото выше. Следующим шагом идет подбор материала для мельницы. В его качестве подойдет древесина, но ее необходимо обработать антисептиком, а также покрыть лаком, чтобы она не разбухала от воздействия влаги, а также не была изъедена вредителями.

Обратите внимание! Отличным решением для конструкции ветряка будет сосна. Она пропитана смолами, поэтому прекрасно отталкивает влагу. Стоимость такой древесины сравнительно невысока, поэтому она отлично подходит для задуманного.

Подготовка фундамента

Когда с размерами все ясно, можно перейти к изготовлению фундамента для ветряка. Это необязательная процедура, но она требуется, если ветряк будет значительных размеров и применяться, как служебное помещение. Выкапывается небольшая яма на глубину в 50 см. Слоем в 15 см делается подсыпка щебня, таким же пластом укладывается песок средней зернистости. Его необходимо хорошо утрамбовать и выровнять, чтобы ветряк стоял ровно. Далее выставляется опалубка на ту высоту, на которую будет возвышаться фундамент для ветряка. В большинстве случаев она не требуется.

Внутрь ямы под фундамент ветряка укладывается армирующая сетка. Она изготавливается из арматуры, которая переплетается между собой вязальной проволокой. Сверху производится заливка бетона. Его необходимо хорошо утрамбовать, чтобы не было пустот, из-за которых в фундаменте ветряка могли бы пойти трещины. Монтаж ветряка на фундамент можно производить по истечении нескольких недель.

Сборка

Первым делом для мельницы понадобится каркас. Его можно изготовить из деревянного бруса с размерами 5×5 см. Крепить его необходимо не к бетонному основанию, а к небольшому ростверку. Его можно изготовить из бруса с размером 10×10 см. Из бруса изготавливается квадрат или прямоугольник. Все будет зависеть от выбранной конструкции. Элементы прочно соединяются между собой. Необходимо проверить соответствует ли каждый гол 90°. После этого на фундамент под мельницу укладывается слой гидроизоляции из рубероида. Он необходим, чтобы влага от бетона не повредила древесину. На рубероид укладывается деревянная конструкция основы ветряка и прикручивается к основанию анкерами.

Следующим шагом будет установка каркаса из бревен. На четырех углах крепятся стойки под мельницу. Чаще всего стенки мельницы имеют трапециевидную форму, поэтому бруски крепятся не под прямым углом, а с небольшим уклоном. Для этого их необходимо предварительно обрезать. Фиксация к основанию производится металлическими уголками. Когда четыре стойки для мельницы находятся на своих местах, делается верхняя обвязка. Дополнительно крепятся поперечные распорки, которые увеличат прочность всей конструкции мельницы. Это как раз тот момент, когда необходимо укрепить места, где будет располагаться окно и двери.

Следующим шагом сооружается крыша мельницы. В ветряках отлично смотрится небольшая двускатная крыша. Из брусков сооружаются треугольные фермы, которые монтируются сверху мельницы. После этого производится обшивка всех стен ветряка, кроме лицевой. Обшивку ветряка можно осуществить деревянной вагонкой или блок-хаусом. Ближе к крыше с лицевой стороны ветряка фиксируется механизм, на который будет установлены лопасти. Это может быть труба, в которую запрессовано несколько подшипников. Закрепить ее можно на горизонтальные перекладины каркаса ветряка с помощью хомутов. В подшипники вставляется металлический вал от лопастей. Его можно изготовить из отрезка арматуры.

Одним из самых сложных элементов ветряка является пропеллер. Выше приведена примерная конструкция лопастей для ветряка. Размеры можно пропорционально увеличить в зависимости от того, какие габариты имеет конкретная конструкция ветряка. После этого пропеллер устанавливается на подготовленный ранее вал. Теперь можно зашить переднюю стенку ветряка. Далее в ветряк монтируется окно и двери, а также выполняется организация внутреннего пространства. В качестве кровельного настила для ветряка подойдет профнастил или металлическая черепица. Видео о сборке декоративного ветряка есть ниже.

Обратите внимание! Важно предусмотреть механизм, который будет стопорить вал ветряка. Это понадобится во время сильного ветра, чтобы лопасти ветряка не были повреждены.

Резюме

Как видно, ветряк или мельница может оказаться довольно полезным дополнением саду. Благодаря своему уникальному виду ветряк однозначно будет привлекать внимание прохожих и гостей. Кроме того, ветряк значительно упростит задачу по обслуживанию сада. Внутри мельницы можно разместить насосное оборудование и основные узлы управления, что сохранит их от неблагоприятных погодных условий.

Отправить комментарий

создание и установка своими руками функционального

Что такое ветряная мельница?

Постройки, имеющиеся на приусадебном или дачном участке, обычно создаются в строгом функциональном стиле. Каких-либо специфических декоративных элементов они, как правило, не имеют и выглядят соответственно своему назначению. При этом, желание как-то украсить, оживить территорию участка свойственно большинству владельцев. Вариантов решения этого вопроса имеется очень много. Чаще всего используются технологии ландшафтного дизайна, с помощью которых может быть украшен абсолютно любой клочок земли.

Один из вариантов создания необычного облика является возведение ветряной мельницы. Решение несколько неожиданное, но неизменно эффектное, требующее подробного рассмотрения.

Устройство и принцип работы

Ветряная мельница — это устройство, преобразующее энергию ветра в работу мукомольного механизма. Таково традиционное назначение мельниц, выполнявших практически единственную работу — размол зерна, изготовление муки. Лопасти (крылья) мельницы принимали на свои плоскости поток ветра и начинали вращение. Оно передавалось на жернова, моловшие зерно и производившие муку. Устройство ветряной мельницы — это прообраз ветряных генераторов, насосов и прочих механизмов сегодняшнего дня, использующих потоки ветра как источник энергии.

В настоящее время встретить действующую ветряную мельницу можно редко, в основном, их содержат в этнографических заповедниках как экспонаты. При этом, они вполне исправны и могут выполнять свою работу вполне эффективно.

Декоративный элемент или практичное сооружение?

Использовать ветряную мельницу в качестве полноценного сооружения, выполняющего помол муки, невозможно. Во-первых, размеры такого сооружения не подойдут для относительно небольших участков. Кроме того, необходимости в размоле зерна в настоящее время не имеется. Поэтому ветряные мельницы, возводимые на садовых участках, выполняют декоративную роль. При этом, вращающийся ротор, если он способен выполнять свои функции, вполне может быть использован для различных хозяйственных нужд:

• производство электроэнергии;
• приведение в действие водяного насоса;
• корпус ветряка можно приспособить для хранения различного инвентаря.

Выбор способа применения ветряка — прерогатива владельца участка, но наиболее распространенным назначением таких сооружений является украшение участка, привнесение фольклорных мотивов в стиль оформления. Этот момент нельзя считать второстепенным или неважным, так как внешний вид так же нуждается в грамотном и творческом подходе, как и практическое применение.

Для чего может понадобиться?

В данном случае ключевым моментом становится самостоятельное изготовление сооружения. Помимо определенных практических целей, которые преследуются при создании ветряка, важен творческий подход, возможность приложить усилия для самостоятельного оформления участка.

Применить такое сооружение можно по-разному, например, с помощью ветряной мельницы можно декорировать скважину для воды. Часто подобными сооружениями прикрывают выход на поверхность канализационных коллекторов. Не исключается использование ветряка по прямому назначению — с целью приведения в движение механизмов или генерации электрического тока, например, для освещения участка.

Важно! Украшение территории — сам по себе немаловажный фактор, но, если имеется возможность практического применения ветряной мельницы для хозяйственных нужд, ее ценность возрастает во много раз.

Еще одним возможным применением такого элемента можно назвать место для детских игр. Ребятишки с удовольствием играют в различных домиках, а если он стилизован под мельницу, становится еще интереснее.

Выбор территории для установки

На выбор места влияет, в первую очередь, замысел владельца, назначение сооружения. Если планируется чисто декоративное использование, то мельницу размещают исходя из соображений живописности, внешнего эффекта, то есть на открытой площадке, обеспечивающей хороший обзор сооружения. Если же устройство будет функциональным, то на выбор повлияет уровень площадки, отсутствие поблизости крупных построек, способных закрыть лопасти от потоков ветра.

Кроме того, необходимо учитывать расположение инженерных коммуникаций, построек или сооружений, которым могут помешать вращающиеся крылья мельницы. Если они находятся напротив окна, постоянное мелькание в глазах создаст существенное неудобство для людей, находящихся в комнате.

Следует также учитывать, что к сооружению понадобится иметь нормальный подход, особенно, если планируется сделать его элементом детской игровой площадки. Учитывая все эти соображения, производится выбор оптимального места для строительства мельницы.

Пошаговая инструкция

Создание мельницы происходит по обычной схеме, используемой при строительстве любых сооружений:

• создание проекта (рабочего чертежа)
• приобретение материалов, подбор инструмента
• подготовка площадки
• сборка корпуса и ротора
• установка механических элементов (если они запланированы)
• запуск, отладка режимов работы

Некоторые шаги в этом перечне могут оказаться лишними, иногда, напротив, могут понадобиться дополнительные действия. Окончательный план действий может быть составлен только при рассмотрении конкретной конструкции, условий ее работы, размеров и прочих параметров.

Важно! Ни в коем случае не следует пренебрегать созданием проекта. Зачастую именно на этом этапе обнаруживаются значительные ошибки или дополнительные факторы, в корне меняющие подход к выполняемой работе. Изготовление наобум может привести к пустой трате времени и материалов.

Необходимые материалы и инструменты

Для создания декоративной ветряной мельницы лучше всего использовать традиционные материалы:

• брус,
• доски,
• обточенные бревна,
• гвозди,
• саморезы.

Кроме того, в зависимости от размеров и назначения мельницы могут понадобиться материалы для создания фундамента:

• цемент,
• песок,
• арматурный пруток.

Не менее важно иметь необходимые инструменты:

• электропила,
• электрорубанок,
• ручная ножовка,
• стамеска, долото,
• пассатижи,
• молоток,
• электродрель с набором сверл,
• линейка, рулетка.

В зависимости от проекта сооружения, могут быть привлечены и другие инструменты или приспособления, если в них возникнет необходимость.

Фундамент

Первые шаги, которые понадобится выполнить на начальном этапе, это — подготовка площадки под строительство. Если сооружение запланировано достаточно крупное, например, под мельницу надо задекорировать хранилище для инструментов, инвентаря, инженерных устройств, то потребуется устройство фундамента.

Самым простым способом заливки фундамента будет создание ленточного типа основания. Для этого по периметру будущих стен выкапывается ров, внутрь которого устанавливается опалубка, вяжется арматурный каркас и заливается бетон. Фундамент выдерживается нужное время для достаточной кристаллизации бетона, после чего можно вести дальнейшие работы.

Примечание: для небольших декоративных сооружений фундамент не требуется, достаточно немного приподнять их над уровнем земли, чтобы исключить контакт с грунтовыми водами.

После завершения фундамента приступают к созданию корпуса ветряной мельницы.

Выбираем тип стен и кровлю

Возведение стен и крыши мельницы ведется в точном соответствии с рабочими чертежами, выполненными заблаговременно в самом начале. Возможны разные варианты:

• постройка стен из обточенных бревен. Выполняется при создании большой мельницы, предназначенной для выполнения определенных хозяйственных функций.
• возведение стен из бруса. Этот способ несколько проще, так как подгонка бруса намного проще, чем бревен. Величина мельницы при этом также достаточно большая.
• создание каркаса с последующей обшивкой досками. Такое строительство подойдет для мельницы меньших размеров.

Рассмотренные варианты подразумевают строительство сооружения непосредственно на месте. Могут быть варианты, когда все сооружение собирается в одном месте, например, в гараже или в мастерской, и устанавливается уже готовым на предназначенное место. Такой подход может быть использован при создании небольших декоративных мельниц, которые можно переносить в пределах участка.

Строительство стен завершается с началом создания крыши. Традиционно делается двух- или четырехскатная конструкция. В качестве кровельного материала используется какое-либо из старинных, традиционных кровельных покрытий — черепица, дранка и т.п.

Древесина — неустойчивый к воздействию атмосферной влаги и дождей материал. Готовое строение необходимо защитить от воды, нанеся слой лака или олифы. Оптимальным вариантом будет предварительная пропитка антисептиком и антипиреном для защиты стен от насекомых или огня.

Особенности постройки функциональной мельницы

Если ветряк будет выполнять полезную работу, то он устроен довольно сложным образом. Конструкция состоит из вращающегося ротора, передающего движение на генератор, с которого полученное напряжение передается на аккумулятор и инвертор. Это — самая сложная схема подключения ветрогенератора, могут быть варианты и попроще. Но все они объединены одним признаком: вал ротора соединяется с определенным механизмом.

Такое обстоятельство вынуждает подходить к постройке с другой стороны:

• сначала монтируется рабочий механизм;
• вокруг него строятся стены или защитный короб с возможностью доступа к оборудованию для ремонта или обслуживания.

В таких ситуациях строительство ведется так, чтобы стены и крыша мельницы не препятствовали вращению крыльев или не перекрывали доступ к механике. В остальном работы ведутся подобным образом с использованием тех же материалов и инструментов.

Установка ветрогенератора

Установка ветряной мельницы необходима в тех случаях, когда она была изготовлена в мастерской. Обычно такие сооружения имеют небольшие размеры и вполне доступны для транспортировки в пределах участка. Такой вариант хорош для производства ремонта, модернизации или технического обслуживания. Возможность произвести работы в условиях нормальной мастерской, а не под открытым небом, дает множество плюсов и обеспечивает высокое качество ремонта или ухода.

Установка мельницы производится на сухую подготовленную площадку. При необходимости, устройство крепится к ней с помощью анкеров. Если конструкция горизонтальная и не имеет возможности установки на ветер, то следует заранее позаботиться о выборе места, позволяющего использовать преобладающее направление потока для данного региона.

Рекомендуемые товары

Принцип действия и устройство ветрогенератора (общие понятия)

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

4.4. Типы ветряных мельниц — Энергетика: история, настоящее и будущее

4.4. Типы ветряных мельниц

Технологические процессы производства с использованием ветряных мельниц крайне разнообразны. В соответствии с этим и мельницы подразделялись на различные типы.

Так, в мукомольном производстве были мельницы, работающие на один (см. рис. 4.3) или два (рис. 4.11) жерновых постава.

По конструктивным формам поворота на ветер существовало два основных типа ветряных мельниц – козловые и шатровые (рис. 4.12). Козловая ветряная мельница (рис. 4.12, а) целиком поворачивалась вокруг дубового столба. Столб устанавливался в центре тяжести, а не в центре симметрии, на фундаменте. Поворот на ветер требовал затраты больших усилий. Применялась одноступенчатая передача, вращающая короткий вал жернова. К козловому типу относится и мельница «Bock» (см. рис. 4.3). На рис. 4.13 представлен разрез более поздней конструкции козловой ветряной мельницы.

На рис. 4.12, б показан шатровый (голландский) тип. Неподвижное здание мельницы снабжалось сверху поворотной рамой, несущей ветроколесо и покрытой крышей в виде шатра. Поворот на ветер из-за меньшего веса поворачивающихся частей требовал значительно меньших усилий. Ветроколесо могло иметь увеличенный диаметр вследствие возможности его подъёма на большую высоту. Чаще всего применялась двухступенчатая передача (см. рис. 4.11). На рис. 4.14 представлена более совершенная конструкция шатровой мельницы.

Колчанный тип занимал промежуточное положение между шатровым и козловым типами. Поворотный круг располагался на половине высоты мельницы.

Дренажные мельницы, поворотная рама которых находились на уровне земли, относили к колчанному типу.

Быстроходность ветряных мельниц ограничивалась прочностью передачи с деревянными зубьями колёс и цевок шестерён. Поэтому повышение коэффициента использования энергии ветра за счёт увеличения быстроходности ветроколеса также было ограничено. Зубья и цевки (рис. 4.15) выполнялись по шаблону из сухого дерева (граб, акация, вяз, клён или берёза).

Рис. 4.11. Общий вид (а) и разрез (б) старинной европейской ветряной мельницы с двумя жерновами

 

Рис. 4.12. Схемы козловой (а) и шатровой (б) мельниц: 1 – ветроколесо; 2 – главный вал; 3 – одноступенчатая передача; 4 – вал жёрнова; 5 – засыпочный лоток; 6 – жёрнов; 7 – водило; 8 – центральный столб; 9 – двухступенчатая передача

Обод колеса на главном валу делался из досок берёзы или вяза, положенных в два слоя, с наружной стороны обрабатывался по окружности и притягивался болтами к спицам. Верхний и нижний диски цевочной шестерни вертикального вала связывались из досок толщиной 40 мм в два слоя. Диски также стягивались болтами. Колесо и шестерня крепились клиньями. Так как крылья являлись основной частью ветряных мельниц, то и развитие последних с момента их возникновения и до заката шло по пути совершенствования прежде всего конструкции крыльев.

В старых конструкциях решётка крыла покрывалась парусиной. Постепенно тёс вытеснил парус. Крылья начали обшивать тёсом (лучшим был еловый) толщиной в 6 мм, постоянной по длине (рис. 4.16). Обрывки полотна на парусном крыле, щели, грубо пригнанный тёс на дощатом крыле снижали в несколько раз подъёмную силу крыльев, а следовательно, во столько же раз и производительность ветряной мельницы.

У простейших мельниц крылья делали с постоянным углом заклинения лопасти (от 14 до 15°). Такие крылья были значительно проще в изготовлении, но коэффициент использования энергии ветра у них примерно в 1,5 раза меньше, чем у крыльев с винтовой лопастью. У некоторых шатровых мельниц крылья делали с переменным углом заклинения: на конце от 0 до 10° и у основания от 16 до 30°. Одна из последних конструкций крыльев с полуобтекаемыми профилями представлена на рис. 4.17.

Рис. 4.13. Разрез козловой ветряной мельницы

Рис. 4.14. Разрез шатровой ветряной мельницы

В Европе здания шатровых ветряных мельниц к моменту заката их эпохи строили из камня. Общий вид такой мельницы показан на рис. 4.18 (на заднем плане – современная ветровая электрическая установка).

У ветряной мельницы с приводом к водяному насосу для орошения земельных участков (рис. 4.19) наиболее старого типа, как и у зерновых мельниц, в случае ветра большой силы во избежание повреждений площадь крыльев уменьшалась вручную путем частичного снятия паруса (или открытия жалюзей). За счёт применения ветроколеса «Геркулес» диаметром 15 м (рис. 4.20), построенного Объединённым обществом ветряных турбин в Дрездене, был сделан очередной шаг к улучшению экономичности подобных установок.

Но все это тихоходные ветродвигатели, для которых характерны большое число лопастей или широкие крылья (см. рис. 4.3–4.5, 4.7–4.11, 4.13, 4.14, 4.18–4.20). Им присущ большой страгивающий момент.

Увеличить быстроходность ветронасосных установок удалось с использованием ветроколеса «Адлер» фирмы «Кестер» в Гольштинии (рис. 4.21, а) с малым числом лопастей и большим расстоянием между ними.

б Рис. 4.15. Передачи: а – одноступенчатая верхняя; б – двухступенчатая нижняя

Рис. 4.16. Обшивка крыла тёсом

Установка с этим колесом обладала средней быстроходностью. Ветроколесо быстроходного типа фирмы «Аэродинамо» (Берлин) на подсасывающей стороне крыльев уже имело клапаны (рис. 4.21, б) для автоматического регулирования. В рабочем состоянии клапаны удерживались пружиной и упором в горизонтальном положении так, что при движении крыла они не создавали значительного сопротивления.

При превышении определённой частоты вращения под действием центробежных сил клапаны поворачивались и создавали большое сопротивление, а также весьма значительно нарушали плавность потока на крыле, так что подъёмная сила крыльев делалась меньше, вследствие чего ветер использовался в меньшей степени.

Быстроходные ветродвигатели позволяли получать высокие значения коэффициента использования энергии ветра и большую мощность при тех же размерах, имели малый страгивающий момент.

Рис. 4.17. Конструкция крыльев с полуобтекаемыми профилями

На рис. 4.22 показана ветроустановка, которая накачивала воду с помощью подъёмного винта. Ветроколесо у нее такого же типа, как и на рис. 4.21, а, той же фирмы. Обращает на себя внимание форма профилей крыльев.

В XVIII–XIX веках ветряные мельницы сооружались практически по всему миру. Развитие машиностроения позволило перейти от кустарного производства деревянных мельниц к изготовлению в мастерских деревометаллических и к массовому производству в заводских условиях многолопастных ветродвигателей металлической конструкции. К концу XIX столетия они уже были снабжены системами автоматического регулирования скорости вращения и мощности, механизмами фиксации ветроколеса по направлению потока. Суммарный годовой выпуск в основных промышленно развитых странах составлял сотни тысяч двигателей. Ряд стран начал в значительных количествах выпускать на заводах также более совершенные по конструкции и экономичные быстроходные ветродвигатели, предназначенные в первую очередь для получения электрической энергии. Эти двигатели небольшой мощности (0,75–1 кВт) обычно выполнялись с двух(рис. 4.23, а) или трехлопастным (рис. 4.23, б) ветроколесом крыльчатого типа, соединённым через редуктор с генератором постоянного тока. Они снабжались системой аккумулирования энергии, чаще всего аккумуляторной батареей. Их использовали в быту для освещения небольших и удалённых объектов и зарядки аккумуляторных батарей.

Характерна установка на ветер ветроагрегата «Беркут-3» (см. рис. 4.23, а) с помощью двух виндроз в отличие от большинства аналогичных ветродвигателей, где эту функцию выполняет хвост (см. рис. 4.23, б, а также рис. 4.8–4.10, 4.20–4.22). Механизм виндроз представляет собой два небольших ветроколеса, плоскость вращения которых перпендикулярна к плоскости вращения основного колеса, работающих на привод червяка, поворачивающего платформу головки ветроагрегата до тех пор, пока колёса не будут лежать в плоскости, параллельной направлению ветра.

Рис. 4.19. Немецкая ветронасосная мельница для орошения земельных участков

Рис. 4.20. Ветронасосная установка с ветроколесом «Геркулес»

Рис. 4.18. Каменная ветряная мельница шатрового типа

Ограничение числа оборотов в ветроагрегате «Роралайт» производится поворотом лопасти с помощью центробежного регулятора, смонтированного на валу ветроколеса.

Значение ветряных мельниц и других ветроагрегатов в жизни людей и развитии человеческой цивилизации столь велико, что они заслуживают не только строгого – технического – сухого описания, но и поэзии.

Большой мастер лирической прозы К.Г. Паустовский (1892–1968) в очерке «Ильинский омут» оставил нам в наследство «оду» ветряной мельнице.

«Однажды летом я жил в степях за Воронежем. Все дни я проводил или в одичалом липовом парке, или на мельнице3ветряке, стоявшей на сухом кургане.

Вокруг ветряка росло много шершавого лилового бессмертника. Тесовая крыша ветряка была наполовину сорвана воздушной волной в те дни, когда к Воронежу подходили немцы.

В отверстие крыши было видно небо. Я ложился на глиняный тёплый пол мельницы и читал романы Эртеля или просто смотрел на небо в отверстие над моей головой.

а б

Рис. 4.21. Ветроколёса фирм «Адлер» (а) и «Аэродинамо» (б)

В нём непрерывно возникали всё новые очень белые и выпуклые облака и медленной чредой уплывали на север.

Тихое сияние этих облаков достигало земли, проходило по моему лицу, и я закрывал глаза, чтобы уберечь их от резкого света. Я растирал на ладони венчик чабреца и с наслаждением вдыхал его запах – сухой, целебный и южный. И мне чудилось, что рядом, за ветряком, уже открылось море, и что пах3 нут чабрецом не степи, а его наглаженные прибоями пески.

Рис. 4.22. Ветроустановка для накачивания воды с помощью подъёмного винта

Иногда я задремывал около жерновов. Вы3 сеченные из розового песчаника жернова переносили мою мысль ко временам Эллады.

Несколько лет спустя я увидел статую египетской царицы Нефертити, высеченную из такого же камня, как и жернова. Я был поражён женственностью и нежностью, какая заключалась в этом грубом песчанике. Гениальный ваятель извлёк из сердцевины камня дивную голову трепетной и ласковой молодой женщины и подарил её векам, подарил её нам, своим далёким потомкам, так же как и он, взыскующим нетленной красоты.

А два года спустя я увидел во Франции, в Провансе, знаменитую мельницу писателя Альфонса Доде. Когда-то он устроил в ней своё жилище.

Очевидно, жизнь на ветряной мельнице, пропахшей мукой и старыми травами, была удивительно хороша. Особенно на нашей воронежской мельнице, а не на мельнице Альфонса Доде. Потому что Доде жил в каменной мельнице, а наша была деревянная, полная ми3 лых запахов смолы, хлеба и повилики, полная степных поветрий, света облаков, перелива жаворонков и цвиканья каких3то маленьких птичек – не то овсянок, не то корольков.

Рис. 4.23. Ветроэлектрические быстроходные агрегаты: а – советский «Беркут33»; б – американский фирмы «Роралайт»

Ветряная мельница: схемы, чертежи

Эпоха земледелия канула в прошлое много веков назад, но это не значит, что все наработки того времени теперь ничего не значат. К примеру, сегодня пойдёт речь о том, как сделать ветряную мельницу своими руками.

Начать стоит с того, зачем это, вообще, нужно? Вряд ли кто-то при её помощи будет молоть пшено в муку. Да и выращиванием пшена занимаются профессиональные фермеры, у которых за все производственные процессы отвечает современная техника. Тем не менее всё больше дачников задаются вопросом, как сделать ветряную мельницу своими руками?

Объясняется подобный ажиотаж довольно-таки просто — ветряная мельница, которую можно легко сделать своими руками является великолепным элементом ландшафтного дизайна, который делает участок по-настоящему уникальным. Продать сад, у которого есть такая изюминка гораздо проще, чем участок, как две капли воды похожий на соседний.

В современном мире уникальность ценится превыше всего. Именно поэтому если вы решите сделать ветряную мельницу своими руками — это позволит преобразить ваш сад. К тому же при должном усердии и небольшом экскурсе в физику вы сможете использовать данное строение как источник энергии.

Внимание! Ветряную мельницу можно использовать в качестве электрогенератора.

Ветряная мельница на вашем дачном участке может не только быть элементом ландшафта, который вы сделали своими руками, но и преобразователем энергии ветра. Это позволит в значительной мере сэкономить семейный бюджет.

Дополнительные качества ветряной мельницы

Перед тем как выбрать место для установки ветряной мельницы, вы должны учесть, что данное сооружение, которое вы сделаете своими руками, может иметь несколько назначений:

1. Ветряная мельница может скрыть ряд неприглядных мест вашего участка вроде канализационного люка.
2. Некоторые ветряные мельницы, которые можно сделать своими руками, выполняются из лёгких материалов. Как результат удаётся минимизировать их габариты. Поэтому данные сооружения часто используют в качестве защитных колпаков для вентилей труб и других инженерных объектов.
3. Сооружение можно использовать как домик для детских игр. Для этого понадобится немного укрупнить конструкцию, но ничего нереального здесь нет. Главное, сделать её устойчивой и не забыть про вход.
4. В сооружении больших размеров, сделанном под мельницу своими руками, можно хранить разнообразный садовый инвентарь. По факту это будет подсобное помещение.
5. Каменную мельницу можно также использовать как мангал.
6. Данное сооружение при небольшой модификации можно применять как пугало для кротов. Достаточно вкопать ножки вглубь на 20 сантиметров, чтобы вибрации от конструкции, которые будут возникать при вращении лопастей, передавалась в землю.

Как видите, ветряной мельнице, которую вы сделаете своими руками можно найти множество применений, как элементу ландшафтного дизайна.

Роль ветряной мельницы в ландшафтном дизайне

Современный мир настолько разнообразен, что для того, чтобы участку быть самым лучшим, недостаточно простого ухода и ровных грядок — необходимо выделяться. При этом нужно всё делать с умом. Ведь ландшафтный дизайн — это сложная наука, которая учитывает множество нюансов.

К примеру, при выборе растительного покрова учитываются такие факторы, как:

• тень,
• влажность,
• сочетание с другими культурами,
• необходимые оросительные системы и т. д.

Одним из самых трендовых элементов ландшафтного дизайна на данный момент считается ветряная мельница. Самое же главное достоинство такого сооружения заключается в том, что конструкцию можно сделать своими руками.

Делаем ветряную мельницу своими руками

Выбираем место и подготавливаем его

Постройка ветряной мельницы — это куда более ответственное мероприятие, чем может показаться на первый взгляд. Нужно учесть множество факторов, чтобы получить по-настоящему стоящий элемент ландшафтного дизайна.

Лучше всего для установки подходит открытое пространство. Во-первых, здесь лопасти мельницы будут практически всегда вращаться, а во-вторых, собрать данную конструкцию на открытом пространстве гораздо проще, так как ничего не будет вам мешать.

После того как вы подберёте подходящее место для монтажа нужно будет убрать участок. Уберите все мешающие постройке кустики и пеньки. Если трава слишком высокая — срежьте её при помощи газонокосилки.

Землю перед установкой конструкции нужно тщательно разровнять. Только после этого вы сможете приступить к укладке фундамента, точнее, платформы. Чтобы выбрать правильное место, вы должны чётко представлять, как будет выглядеть ваша будущее сооружение.

Создаём план

В качестве примера возьмём элементарную конструкцию, которую при должной доле усилий сможет построить каждый человек. Всё начинается с создания плана:

1. Нарисуйте эскиз макета.
2. Посредством чертежа рассчитаете, какие размеры должны быть у каждой детали ветряной мельницы, которую вы хотите сделать своими руками.
3. Выберите оптимальный материал, из которого будут сделаны основные элементы конструкции. Лучшим выбором считается сосна. Она обладает высокими эксплуатационными качествами. При этом её стоимость находится на приемлемом уровне.

После того как с планом и чертежом всё улажено можно приступать к непосредственному процессу сборки.

Подбор нужных для работы инструментов и материалов

Чтобы создать достойное сооружение вам понадобятся такие инструменты:

• Линейка для создания углов.
• Ручки, фломастеры, карандаши, циркуль, маркеры.
• Строительная рулетка.
• Дрель с набором разнокалиберных насадок.
• Шуроповёрт или отвёртка. Также для этой цели можно использовать обычную дрель со специальной насадкой.
• Молоток, пила, лобзик.
• Болты, гвозди, шайбы, саморезы, шурупы. Длина элементов напрямую зависит от того, насколько толстые доски вы будете использовать.
• Наждачная бумага для шлифовки элементов. Также можно использовать шлифовальную машинку.

С помощью этих инструментов вы сможете своими руками сделать отличную ветряную мельницу, которая станет прекрасным дополнением вашей концепции дачного ландшафта. Также для воплощения идеи вам понадобятся такие материалы:

• Чтобы сделать ветряную мельницу своими руками чаще всего используют фанеру или вагонку. Широкие доски отлично подходят для корпуса.
• Чтобы сделать стены своими руками используйте бруски.
• Для обшивки подойдёт любой материал.
• Чтобы сделать лопасти используйте металлические рейки или трубы.
• Уголки.
• Крышу можно сделать из фанеры. В качестве крепёжных элементов используйте рейки.
• Для того чтобы закрепить лопастной винт своими руками вам понадобится шпиль и подшипник.

После того как все материалы и инструменты будут собраны, вы сможете сделать ветряную мельницу своими руками.

Разметка конструкции

После того как все чертежи сделаны, а нужный инвентарь собран, можно приступить непосредственно к разметке конструкции при помощи своих рук:

1. Разметьте четыре квадрата на основании. Стороны каждого по 25 сантиметров. При этом каждый квадрат нужно поделить на четыре равных части. В середине делается отверстие.
2. Начертите четыре блока для сторон. Детали лучше всего вырезать из цельных кусков дерева. Соотношение будет 35 на 54 см.
3. Стены можно легко сделать своими руками в форме трапеции. Это придаст ветряной мельницы по-настоящему декоративный вид.
4. Трапециевидные стены ветряной мельницы, которые вы будете делать своими руками, состоят из шести частей, которые должны быть надёжно прикреплены друг к другу. При этом каждая следующая часть меньше предыдущей на два сантиметра. Соответственно первая будет 35 см, а последняя 25.
5. Для того чтобы конструкция обладала надёжностью нужно сделать прочный каркас. При использовании качественных материалов всё это можно осуществить своими руками.
   
6. Для того чтобы сделать каркас своими руками вам понадобятся бруски. В сечении данные элементы будут соответствовать следующим параметрам 40 на 40 миллиметров. Для осуществления проекта вам понадобится целый комплект: восемь штук по 54 и 38 см, а также шесть штук 36 см.
7. Чтобы сделать надёжный каркас своими руками также понадобится четыре бруска на 54 и четыре на 10 сантиметров. Сечение каждого элемента 30 на 30 мм.
8. Создание крыши ветряной мельницы потребует от вас создания разметки при помощи лекала.
9. Начертите линию на 38 см. Сделайте отступ ровно наполовину и начертите ещё одну на 30 см. Длина бокового шва треугольника 35,5 см. Согласно данному лекалу нужно обработать 10 листов. Они впоследствии будут выполнять роль скатов.
10. Лопастной винт для ветряной мельницы нужно сделать своими руками как на схеме из элементов 45 на 15 мм. Всего будет четыре части, на каждой из которых нужно закрепить элементы с такими характеристиками: один на 91 см, 20 по 19, две по 45,5, четыре на восемь, 26 и 17.
    
11. Прочертите два круга, диаметр каждого — 17 см.

После того, когда вы сделаете разметку ветряной мельницы своими руками — аккуратно вырежьте все элементы, отшлифуйте их, обработайте специальными составами и только после этого начинайте финальную сборку.

Обработка

Для пропитки дерева лучше всего использовать следующие составы: Пинотекст, Акватекс, Белинка.

Каждый из них смог себя зарекомендовать как надёжное средство для защиты дерева от атмосферных явлений и насекомых. Эти вещества позволят вам не беспокоиться о сохранности ветряной мельницы, собранной и установленной своими руками.

Важно! Пропитку нужно делать в 2-3 захода. Это гарантирует стойкость защиты. При этом каждый слой должен успеть просохнуть.

Сборка

После того как вы завершите обработку всех частей ветряной мельницы, можно будет приступить к её сборке своими руками. Просто следуйте этой инструкции, и вы всё сможете сделать самостоятельно:

1. Скрепите боковые части при помощи реек.
2. Чтобы сделать основание ветряной мельницы своими руками используйте два квадрата, у которых есть дырки посередине.
3. Соедините основание и корпус ветряной мельницы саморезами.
4. Сколотите два треугольника, основания которых равняются 38 см, а стороны 35 с половиной.
5. По обеим сторонам прикрутите к треугольникам фанеру.
6. Крышу нужно делать из двух частей. На каждую пойдёт по пять приготовленных заранее элементов.
7. Вертушку ветряной мельницы сделайте своими руками при помощи деревянных реек.
8. На концы лопастей закрепите короткие рейки и прикрутите круги в центре. После чего просверлите в середине дыры и установите шпильки. Тоже нужно сделать с торцом.
9. Закрепите шпиль. Всю конструкцию скрепите гайками.

В конце наденьте крышку на корпус, который вы сделали своими руками и закрепите всё саморезами.

Подробный процесс сборки устройства ветряной мельницы вы можете увидеть на видео снизу.

Декорирование

После того как вы сделали ветряную мельницу исключительно благодаря своим рукам, необходимо придать ей соответствующий вид. Для этого можно использовать лак. Он придаст вашему сооружению завершённость.

Внимание! Если элементы из дерева обработаны не достаточно качественно, лучше использовать краску.

Чтобы придать ветряной мельнице дополнительный антураж её элементы можно покрасить разными цветами. Также можно добавить рисунки вроде цветов, бабочек или насекомых. Каждый из них легко делается своими руками, если использовать немного фантазии.

Итоги

Как видите, сделать ветряную мельницу под силу каждому. Главное, на начальных этапах начертить правильную разметку и подобрать хорошее место. Также заранее необходимо решить, какими уникальными качествами будет обладать сооружение.

Альтернативная энергия — обузданный ветер — Экология и промышленная безопасность

Потенциал ветровой энергии РФ составляет более 50 000 миллиардов кВт*ч/год

Ветряные мельницы до XIX века

Долгие столетия благодаря ветру человек передвигался по морям и океанам, используя для «ловли» воздушных потоков паруса. Примерно II-I веками до н.э. датируются первые известные ветряные мельницы, найденные в Египте возле города Александрия. Это были каменные мельницы барабанного типа. У них колесо с широкими лопастями монтировалось в специальном барабане таким образом, что половина колеса находилась снаружи, и ветер, давя на лопасти, вращал колесо, которое, в свою очередь, приводило в движение жернов.

Более совершенные ветряные мельницы крыльчатой конструкции в VII веке н.э. стали использовать персы, проживавшие на территории современного Ирана. С VIII-IX веков ветряные мельницы распространились по Европе и Руси. Поначалу эти мельницы мололи зерно, но постепенно человек начал применять их также для откачки воды и приведения в действие различных механизмов. В частности, голландцы таким образом осушали польдеры — участки земли, обнесенные дамбами.

Персидская ветряная мельница

До середины XVI столетия в Европе были распространены так называемые мельницы на козлах (иначе — немецкие мельницы). Их недостатками являлись ненадежность (опрокидывались бурей) и ограниченная производительность ввиду того, что козловые мельницы поворачивались вручную в сторону ветра с помощью козел (отсюда и название), а значит — строились не слишком большими.

Но в середине XVI века в Голландии изобрели мельницу, в которой двигалась лишь крыша с крыльями. Усовершенствованные мельницы стали называть шатровыми (или голландскими). Такие мельницы строили очень высокими, что позволяло закреплять на них более длинные крылья, тем самым увеличивая мощность. Сегодня самыми высокими в мире ветряными мельницами считаются голландские ветряки под названием «Север» и «Свобода», чья высота превышает 33 метров.

Мельница в голландском местечке Киндердейк

В свое время Голландия являлась «лидером» по количеству ветряных мельниц, которые использовались не только для помола зерен и откачки воды. Получили распространение красильные, масляные, лесопильные мельницы. Именно для лесопилки была построена в Петербурге ветряная мельница, конструкцию которой Петр I лично изучил у голландских мастеров. Даже бумагу изготавливали с помощью ветряных мельниц, и ныне в голландском местечке Заансе Сханс можно увидеть последнюю мельницу (под названием «Учитель») для производства бумаги. Не случайно очень долгое время бумага из Голландии считалась самой лучшей, и американская «Декларация Независимости» как раз и была напечатана на такой бумаге.

Новая жизнь ветряных мельниц

Появление более совершенных технологий, казалось, отправит ветряные мельницы в область туристических диковинок. Однако достаточно быстро люди разобрались, что таким «дедовским» способом, т.е. с помощью ветряков, можно получать энергию электричества.

В июле 1887 года шотландский академик и профессор Джеймс Блит (James Blyth) предпринял попытку создания ветровой установки для получения электричества. В 1891-м он получил патент на свое изобретение. 10-метровый ветряк с крыльями, обтянутыми тканью, был установлен в шотландском городе Marykirk и производил электроэнергию для освещения. Правда, коммерческого успеха Блит не добился.

Зимой 1887-1888-го, уже в Соединенных Штатах, Чарльз Ф. Браш (Charles F. Brush) создал ветряную турбину, которая питала электроэнергией его дом и лабораторию вплоть до 1900 года.

Ветряная турбина Чарльза Браша.

В 1890 году датский ученый и изобретатель Поль ля Кур (Poul la Cour) сконструировал ветряную электроустановку для производства водорода. Данная установка считается первым электроветряком современного типа. В первой половине прошлого века ветрогенераторы стали устанавливаться в тех местах, куда обычным путем электричество доставить было невозможно. С 20-х годов прошлого века ветрогенераторы начали появляться в США и Австралии.

В России в 1918 году получением электричества с помощью ветра заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и сформулировал ряд принципов, которым должен отвечать ветрогнератор. В 1925-м профессор Н. Жуковский организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

В 30-х годах ХХ века руководство Советского Союза всерьез озаботилось использованием энергии ветра. Было налажено производство ветроустановок мощностью 3-4 кВт, причем выпускались они сериями. Самую первую ветроэлектрическую станцию в СССР установили в 1930 году в городе Курске. Мощность станции равнялась 8 кВт.

В 1931 году в СССР заработала самая крупная в мире Ялтинская ВЭС мощностью 100 кВт. Строительство и установка ветрогенераторов шло высокими темпами вплоть до начала 60-х. Достаточно сказать, что с 1950 по 1955 годы Союз выпускал до 9 тысяч ветроустановок ежегодно. Когда осваивалась целина в Казахстане, советские люди соорудили первую многоагрегатную ВЭС, работавшую совместно с дизелем; общая мощность данной установки составляла 400 кВт. Эта ВЭС стала примером для современных систем «ветро-дизель».

Однако к концу 60-х ветроэнергетика Советского Союза уступила место крупным ТЭС, ГЭС и АЭС, и серийное производство «ветряков» было свернуто. К ВЭС вернулись в 90-е годы ХХ века, не в пример США и Европе. Начало же современной ветроэнергетики принято отсчитывать от 1979 года.

Современное состояние ветроэнергетики

Любопытно, что примерно до середины 90-х годов прошлого века по суммарной мощности ветроэнергетических установок первенство держали США. Однако в 1996 году в Западной Европе оказалось 55% мировых мощностей ветроэлектростанций.

Изменились и сами электроветряки. До середины 90-х ХХ века в мире больше всего производили ветрогенераторов мощностью от 100 до 500 кВт. Затем наметилась тенденция к выпуску установок мощностью до 2000 кВт. Это поистине исполинские ветряки, высота которых превышает 100 метров.

Несмотря на постоянно увеличивающиеся темпы роста числа ветроэлектростанций, доля электроэнергии, получаемой силой ветра, составляет чуть более 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире. Однако в отдельных странах эта доля существенно выше, например, в Дании она составляет более 20%, в Германии — 14,3% (по данным 2007 года), в Индии — около 3% (по данным 2005 года).

Потенциал ветровой энергии Российской Федерации составляет более 50 000 миллиардов кВт·ч/год. В переводе на язык экономики — это приблизительно 260 миллиардов кВт·ч/год, что равняется примерно 30% от электроэнергии, производимой всеми отечественными электростанциями.

На 2006 год установленная мощность ветровых электростанций в России равнялась примерно 15 МВт.

«Куликовская» ВЭС

Одна из самых мощных российских ветроэлектростанций размещается в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Ее мощность — 5,1 МВт (ветропарк состоит из 21 ветроэнергетической установки, занимает примерно 20 гектар и способен обеспечить электричеством 145 квартир), а среднегодовая выработка — около 6 млн кВт·ч/год. Также стоит назвать Анадырскую ВЭС мощностью 2,5 МВт на Чукотке.

В ближайшие годы в самых разных странах мира планируется существенно увеличить количество получаемой электроэнергии от ветряков. Однако распространение ВЭС может быть затруднено по ряду причин, о которых речь пойдет ниже.

Минусы ветроэнергетики

Итак, какие же существуют главные минусы у ветроэнергетики? Во-первых, сила ветра непостоянна. Поэтому существует опасность нарушения работы общей энергосистемы (которая сама по себе «страдает» от пиков и спадов нагрузки) в том случае, если в ней будет присутствовать значительная доля электроэнергии, получаемой от ВЭС (согласно некоторым расчетам — эта доля в 20-25%). Кроме того, «нестабильность» ветра вынуждает человека думать о резервных источниках электроэнергии, которые бы могли в нужный момент компенсировать недостающую часть электроэнергии. В качестве примера такого резерва можно привести газотурбинные электростанции либо аккумуляторы. Все это приводит к повышению стоимости ветровой электроэнергии.

Во-вторых, ветряные энергетические установки издают приличный шум, что вынудило в ряде европейских стран принять закон, ограничивающий уровень шума ветряков до 45 дБ днем и до 35 дБ в ночное время. К шуму добавляется низкочастотная вибрация, передающаяся через почву. Вот почему жилые дома размещаются обычно на расстоянии 300 метров и более от ветряных энергетических установок.

В-третьих, металлические составляющие ветряков производят радиопомехи, из-за чего в некоторых местах приходится даже строить рядом дополнительные ретрансляторы.

Безусловно, нестабильность ВЭС в плане подачи электроэнергии — самая главная их беда, а с остальными недостатками ветряков вполне можно мириться. Тем более, что хоть значительные территории вокруг ветряных установок вынужденно безлюдны, однако они не пустуют, а практически полностью сдаются в аренду фермерским (либо иным) хозяйствам.

Типичный современный ветропарк

В связи с этим, логично выглядит идея перевода ВЭС на выдачу не электрической энергии промышленного качества (~ 220В, 50 Гц), а постоянного или переменного тока, который бы затем преобразовывался с помощью ТЭНов в тепло, например, для получения горячей воды, обогрева и прочих нужд. В этом случае проблема бесперебойности подачи тока уходит на второй план.

Кроме того, в мире функционируют ветродвигатели, с помощью которых не добывают электричество, а подымают воду из колодцев. Подобные установки находятся в Казахстане, Узбекистане и ряде других стран. Как видим, и в современном мире ветряки применяются достаточно широко.

Ветрогенераторы как они есть

Основными узлами ветрогенератора являются: винт, вращаемый силой ветра, корпус, генератор и аккумулятор. Помимо стационарных существуют мобильные ветроэлектростанции, мощности которых хватает на питание электроприборов.

Мощность ветрогенератора напрямую связана с площадью, заметаемой лопастями генератора. Самые большие в мире ветрогенераторы выпускает немецкая компания «Repower»: диаметр ротора у таких турбин составляет 126 метров, вес гондолы — 200 тонн, высота башни — 120 метров, а мощность может доходить до 6 МВт.

Самая распространенная конструкция ветрогенератора — с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя можно и сегодня увидеть двухлопастные установки. На текущий момент в мире распространены ветродвигатели двух типов: карусельные и крыльчатые. Встречаются также барабанные и другие конструкции.

У карусельных (роторных) ветрогенераторов на вертикальную ось «насажено» колесо с лопастями. В отличие от крыльчатых, такие ветряки способны функционировать при любом направлении ветра, не меняя своего положения. Это тихоходные установки, не создающие большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах — это допускает применение простых электрических схем без опасности потерпеть аварию при порыве ветра.

Крыльчатые ветряки — это лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Крыло-стабилизатор позволяет устанавливать систему в самое выгодное положение относительно потока ветра. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), более мощные снабжаются редуктором. На мировом рынке доля крыльчатых ВЭС превышает 90%, чему причина — высокий коэффициент использования энергии ветра.

Среди альтернативных конструкций стоит упомянуть ветряные системы, в которых нет движущихся частей. Проносящийся ветер в них охлаждается и, благодаря термоэлектрическому эффекту Томсона, способствует вырабатыванию электрической энергии.

А есть ли перспективы?

Безусловно, перспективы имеются. Ветряные установки вот уже более ста лет помогают человеку получать электричество буквально из ничего, используя лишь кинетическую энергию воздушных масс атмосферы. Тем самым, экономятся традиционные виды топлива (дрова, уголь, нефть, природный газ), уменьшается загрязнение окружающей среды.

Глобальный экономический кризис, за развитием и, надеемся, благополучным концом которого мы наблюдаем сегодня, дает много пищи для размышлений, и в частности, наводит на мысль о переходе на альтернативные источники энергии. Высокие цены на нефть, перебои с поставками природного газа (в Европу, в частности) дают ветроэнергетике отличный шанс для дальнейшего развития. Не случайно ведь за рубежом альтернативная энергетика начала серьезный рост после нефтяного кризиса середины 70-х годов прошлого века. Поначалу ветроэнергетику дотировало государство, но сегодня данный вид энергетики является прибыльным делом, хотя и регулируется госструктурами. В России, кстати, необходимой законодательной базы для развития ветроэнергетики нет, по этой причине (а также из-за отсутствия серьезных инвестиций; ветропарк Куликовской ВЭС — дар властей Дании!!!) в нашей стране действуют не более четырех десятков скромных ВЭС, дающих суммарно менее 0,1% вырабатываемой в РФ энергии.

Ветроэнергетика наличествует в более чем 50 странах мира. Страны-лидеры по суммарно установленным мощностям: Германия (18428 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3122 МВт), Нидерланды (1290 МВт), Китай (1260 МВт) и Португалия (1000 МВт).

Если до недавнего времени ветроэнергетика активно развивалась в странах ЕС и США, то сегодня ВЭС в больших количествах возводят в Канаде, Азии, Южной Америке, Австралии, Африке (на прародине А.С. Пушкина в этом деле преуспевает Египет).

Тенденция такова, что энергией ветра скоро начнут питать не отдельные дома, а целые поселки и города, поначалу, конечно, совсем небольшие. Одной из таких «ласточек» стал в 2008-м городок Rock Port (штат Миссури) — первый город в США, получающий 100% энергии от ветропарка (проект Wind Capital Group). Так называемая «малая ветроэнергетика» тоже может быть причислена к перспективным направлениям энергетики.

Ветроэнергетика сегодня — это стремительно развивающаяся отрасль. Об этом говорят и цифры — в 2008 году общая мощность ветряной энергетики во всем мире составила 120 ГВт. Надеемся, что и Россия не останется в стороне от тенденций развития альтернативной энергетики, использующей для получения электричества или тепла силу ветра (а также приливы-отливы, геотермальные источники и т.д.), благо территории и ветрового потенциала в России предостаточно.

Как работает ветряная турбина

От огромных ветряных электростанций, вырабатывающих электроэнергию, до небольших турбин, питающих один дом, ветряные турбины по всему миру производят чистую электроэнергию для различных нужд.

В Соединенных Штатах ветряные турбины становятся обычным явлением. С начала века общая мощность ветроэнергетики в США увеличилась более чем в 24 раза. В настоящее время в США достаточно ветроэнергетических мощностей для выработки электроэнергии, достаточной для питания более 15 миллионов домов, что помогает проложить путь к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ветряная турбина?

Концепция использования энергии ветра для выработки механической энергии восходит к тысячелетиям. Еще в 5000 году до нашей эры египтяне использовали энергию ветра для передвижения лодок по реке Нил. Американские колонисты использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распиловки древесины на лесопилках. Сегодняшние ветряные турбины — это современный эквивалент ветряной мельницы, преобразующий кинетическую энергию ветра в чистую возобновляемую электроэнергию.

Как работает ветряная турбина?

Большинство ветряных турбин состоит из трех лопастей, установленных на башне из стальных труб.Реже встречаются варианты с двумя лопастями, с бетонными или стальными решетчатыми башнями. На высоте 100 футов или более над землей башня позволяет турбине использовать преимущества более высоких скоростей ветра, обнаруживаемых на больших высотах.

Турбины улавливают энергию ветра с помощью лопастей, похожих на пропеллер, которые действуют как крыло самолета. Когда дует ветер, с одной стороны лезвия образуется карман с воздухом низкого давления. Затем воздушный карман низкого давления притягивает к себе лезвие, вызывая вращение ротора.Это называется лифтом. Сила подъемной силы намного сильнее, чем сила ветра на передней стороне лопасти, что называется сопротивлением. Комбинация подъемной силы и сопротивления заставляет ротор вращаться как пропеллер.

Ряд шестерен увеличивают вращение ротора примерно с 18 оборотов в минуту до примерно 1800 оборотов в минуту — скорость, которая позволяет генератору турбины вырабатывать электричество переменного тока.

Обтекаемый корпус, называемый гондолой, содержит ключевые компоненты турбины — обычно включая шестерни, ротор и генератор — находятся внутри корпуса, называемого гондолой.Некоторые гондолы, расположенные на вершине турбинной башни, достаточно велики, чтобы на них мог приземлиться вертолет.

Еще одним ключевым компонентом является контроллер турбины, который не позволяет скорости ротора превышать 55 миль в час, чтобы избежать повреждения сильным ветром. Анемометр непрерывно измеряет скорость ветра и передает данные контроллеру. Тормоз, также расположенный в гондоле, останавливает ротор механически, электрически или гидравлически в аварийных ситуациях. Изучите интерактивный рисунок выше, чтобы узнать больше о механике ветряных турбин.

Типы ветряных турбин

Есть два основных типа ветряных турбин: с горизонтальной осью и с вертикальной осью.

Большинство ветряных турбин имеют горизонтальную ось: конструкция в виде пропеллера с лопастями, вращающимися вокруг горизонтальной оси. Турбины с горизонтальной осью расположены либо против ветра (ветер ударяет лопасти перед башней), либо по ветру (ветер бьет в башню перед лопастями). Турбины против ветра также включают в себя привод рыскания и двигатель — компоненты, которые поворачивают гондолу, чтобы ротор был обращен к ветру при изменении его направления.

Несмотря на то, что существует несколько производителей ветряных турбин с вертикальной осью, они не проникли на рынок коммунальных услуг (мощностью 100 кВт и более) в той же степени, что и турбины с горизонтальным доступом. Турбины с вертикальной осью делятся на две основные конструкции:

• Drag-based или Savonius, турбины обычно имеют роторы с твердыми лопастями, которые вращаются вокруг вертикальной оси.
• Лифтовые турбины, или турбины Дарье, имеют высокий вертикальный аэродинамический профиль (некоторые имеют форму взбивания яиц).Windspire — это тип лифтовой турбины, которая проходит независимые испытания в Национальном центре ветроэнергетики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Применение ветряных турбин

Ветровые турбины используются в самых разных сферах — от использования прибрежных ветровых ресурсов до выработки электроэнергии для одного дома:

• Большие ветряные турбины, чаще всего используемые коммунальными предприятиями для подачи энергии в сеть варьируются от 100 киловатт до нескольких мегаватт.Эти турбины для коммунальных предприятий часто объединяются в ветряные электростанции для производства большого количества электроэнергии. Ветряные электростанции могут состоять из нескольких или сотен турбин, обеспечивающих мощность, достаточную для десятков тысяч домов.
• Небольшие ветряные турбины мощностью до 100 киловатт обычно устанавливаются поблизости от мест, где будет использоваться вырабатываемая электроэнергия, например, возле домов, телекоммуникационных тарелок или водонасосных станций. Небольшие турбины иногда подключаются к дизельным генераторам, батареям и фотоэлектрическим системам.Эти системы называются гибридными ветровыми системами и обычно используются в удаленных, автономных местах, где нет подключения к коммунальной сети.
• Морские ветряные турбины используются во многих странах для использования энергии сильных, постоянных ветров, возникающих у береговых линий. Потенциал технических ресурсов ветров над прибрежными водами США достаточен для выработки более 4000 гигаватт электроэнергии, что примерно в четыре раза превышает генерирующую мощность нынешних США.электроэнергетическая система. Хотя не все эти ресурсы будут освоены, это дает большую возможность обеспечить энергией густонаселенные прибрежные города. Чтобы воспользоваться преимуществами огромных морских ветровых ресурсов Америки, Департамент инвестирует в три демонстрационных проекта оффшорной ветроэнергетики, предназначенных для развертывания морских ветровых систем в федеральных водах и водах штата к 2017 году.

Будущее ветряных турбин

Для обеспечения будущего роста США ветроэнергетика, ветровая программа Министерства энергетики работает с отраслевыми партнерами, чтобы повысить надежность и эффективность ветряных турбин, а также снизить затраты.Исследования, проводимые в рамках программы, помогли увеличить средний коэффициент использования мощности (показатель производительности электростанции) с 22 процентов для ветряных турбин, установленных до 1998 года, до более чем 32 процентов для турбин, установленных в период с 2006 по 2012 годы. от 55 центов за киловатт-час (кВтч) в 1980 году до менее 6 центов за киловатт-час сегодня в районах с хорошими ветровыми ресурсами.

Ветряные турбины предлагают уникальную возможность использовать энергию в регионах, где население нашей страны нуждается в ней больше всего.Это включает в себя потенциал оффшорного ветра для обеспечения энергией населенных пунктов вблизи береговой линии и способность наземного ветра доставлять электроэнергию в сельские общины с несколькими другими местными источниками энергии с низким содержанием углерода.

Министерство энергетики продолжает работу по развертыванию ветровой энергии в новых районах на суше и на море и обеспечению стабильной и безопасной интеграции этой энергии в электрическую сеть нашей страны.

Как работает ветряная турбина — схема и руководство

Схема ветряной турбины выше представляет собой вид сбоку ветряной турбины с горизонтальной осью и лопастями турбины слева.Большинство современных ветряных турбин построены с горизонтальной осью, подобной той, что показана на рисунке.

Эта фигура также представляет собой обычную ветровую турбину, что означает, что для эффективной работы турбины носовая часть и лопасти турбины должны быть обращены к ветру.

Чтобы узнать больше о том, как работают ветряные турбины, можно начать с просмотра диаграммы выше и изучить каждый компонент ветряной турбины.

Пошаговое описание каждой части ветряной турбины на диаграмме выше:

(1) Обратите внимание на рисунок, что направление ветра дует вправо, а носовая часть ветряной турбины обращена к ветру.

(2) носовая часть ветряной турбины имеет аэродинамическую конструкцию и обращена к ветру.

(3) лопасти ветряной турбины прикреплены к носовой части и ротору и начинают вращаться при высокой скорости ветра.

(4) Главный вал турбины — это то, что соединяет вращающиеся лопасти с внутренними механизмами машины. Вал турбины вращается вместе с лопастями и является механизмом, передающим вращательную / механическую энергию лопаток к электрическому генератору.

(5) Тормоз установлен для предотвращения механического повреждения из-за сильного ветра и высоких скоростей вращения. Он также может останавливать турбину, когда в ней нет необходимости.

(6) Коробка передач используется для увеличения частоты вращения вала турбины. Коробка передач работает как шестерни на велосипеде, поскольку при переключении передач меняются и скорости вращения. Затем он передает энергию вращения валу высокоскоростной турбины и генератору.

(7) Вал высокоскоростной турбины соединяет коробку передач и генератор. Это высокие скорости вращения — вот что вращает турбогенератор.

(8) турбогенератор является наиболее важной частью работы ветряной турбины. Турбинный генератор — это то, что преобразует механическую энергию ветра в электрическую, используя вращающую силу, передаваемую от шестерен и вала турбины.

(9) Анемометр — это устройство для измерения скорости ветра.Обычно они устанавливаются, чтобы дать команду контроллеру остановить или запустить турбину при определенных условиях скорости ветра.

(10) Контроллер устанавливается в случае, если скорость ветра достигает нежелательной скорости, анемометр может дать команду контроллеру задействовать тормоз и остановить вращающиеся лопасти. Контроллер также используется для запуска вращения лопастей и ротора при низкой скорости ветра.

(11) Флюгер — это прибор, который измеряет направление ветра.Флюгер важен для ветряных турбин, которые должны быть обращены к ветру для правильной работы.

(12) Привод рыскания в механизме, который получает данные от флюгера и дает команду ветряной турбине вращаться, чтобы быть лицом к ветру.

(13) Двигатель рыскания — это устройство, которое физически вращает турбину в направлении ветра или в соответствии с инструкциями привода рыскания.

(14) Турбинная башня содержит проводку, чтобы генератор мог подавать электричество в трансформатор или батарею, которая в конечном итоге распределяет полезную электроэнергию.Башни также является важной структурной система поддержки, которая держит турбину высокую в воздухе, где скорость ветра более желательная.

(15) Как ветряная турбина хорошо работает снаружи и при сильных скоростях ветра, так это потому, что все компоненты построены наверху турбинной башни и надежно размещены внутри турбины гондола . Башня и гондола ветряной турбины обычно изготавливаются из цилиндрической стали и могут поддерживаться растяжками и растяжками или стоять отдельно на решетчатом основании.

Опять же, эта диаграмма показывает пример ветряной турбины с горизонтальной осью, направленной против ветра, которая может быть сделана из стали и потенциально иметь высоту в несколько этажей. 3)

Отметьте взаимосвязь каждой переменной из уравнения и то, как она связана с принципом работы ветряной турбины.Площадь лопасти ротора (A) имеет прямую положительную связь с выходной мощностью, а скорость ветра (v) имеет положительную кубическую зависимость с выходной мощностью.

Количество электроэнергии, которое может генерировать ветровая турбина, в основном зависит от размера турбины, площади, охватываемой лопастями турбины, плотности воздуха и скорости ветра. Общая конструкция ветряной турбины также имеет решающее значение для того, насколько эффективно лопасти могут улавливать ветер.

Небольшие ветряные турбины, используемые для лодок, караванов или небольших машин, обычно производят от 250 до 100 киловатт ветровой электроэнергии.Некоторые из самых больших ветряных турбин в мире производят около 7 мегаватт электроэнергии.

Важно помнить, что скорость ветра непостоянна, поэтому теоретическая выработка электроэнергии, которую может производить ветровая турбина, представляет собой максимальный потенциал выработки энергии, который редко достигается. Фактическая энергия, производимая ветряной турбиной, если выражаться в соотношении с теоретическими ожиданиями ветровой турбины, называется коэффициентом мощности.

Ветряная турбина мощностью 10 киловатт в районе со скоростью ветра около 12 миль в час будет производить около 10 киловатт-часов ветровой электроэнергии в год, что примерно соответствует количеству, необходимому для снабжения электричеством среднего домохозяйства.

Ветряная турбина мощностью 5 мегаватт может производить около 15 миллионов киловатт-часов ветровой электроэнергии в год, что может обеспечить электроэнергией более 1000 домашних хозяйств.

Заключение: Ветряная турбина работает только тогда, когда дует ветер, и понимание того, как работает ветряная турбина, означает понимание аэродинамики ветра и лопастей, а также знание того, как турбогенератор создает электричество. По своей сути, ветряная турбина работает, позволяя ветру вращать турбогенератор.

Использование ветряных мельниц для доставки воды

Типичная ветряная мельница с колесом диаметром 8 может поднимать воду на 185 футов и перекачивать около 150 галлонов в час при ветре от 15 до 20 миль в час при использовании цилиндра насоса 1 ¾ “.

Использование ветряных мельниц для доставки воды

Лен Кальдероне для | АгритехЗавтра

Ветряные мельницы используют энергию ветра для выработки электроэнергии или перекачивания воды, используя движение воздуха, которое естественным образом происходит в земной атмосфере.Лопасти турбины ветряной мельницы улавливают энергию ветра и превращают ее в механическую энергию, вращая генератор, который вырабатывает электричество.

Большинство ветряных мельниц в прошлом использовалось для неэлектрических применений, а ветряные водяные насосы были просто механическими механизмами, расположенными на вершине деревянной башни, перекачивающими воду для поения скота и орошения.

Электрические насосные системы, генерируемые ветряными мельницами, объединяют в себе высоконадежные, не требующие технического обслуживания ветряные турбины с электроцентробежными насосами переменного тока, чтобы обеспечить бесперебойную и прочную систему подачи воды.Трехфазный двигатель переменного тока для центробежного электрического водяного насоса приводится в действие электрическим выходом переменного тока от генератора переменного тока ветряной турбины.

В отличие от старых ветряных насосов, эти новые системы не требуют планового обслуживания; и они могут работать автономно в течение многих лет между проверками. В районах со скромными ветровыми ресурсами электрические насосные системы, генерируемые ветряными мельницами, могут стать рентабельной альтернативой небольшим дизельным насосам как для питьевой воды, так и для орошения небольших участков. Эту систему водоснабжения сейчас можно найти на нескольких сотнях участков в более чем 20 странах.

Идеальные обстоятельства в любом сообществе — наличие источника воды выше, чем сообщество, или использование резервуара для хранения воды в сообществе. Когда источник воды находится выше, воду можно доставлять самотеком. Проблема в том, что многие общины расположены ниже, чем источник воды. Затем воду нужно перекачивать или нужен искусственный подъемник для транспортировки воды.

Качать воду можно там, где есть электричество. Когда электрическая распределительная сеть не распространяется на сельские районы, необходимо использовать альтернативные источники энергии.В этих сценариях необходимо использовать ручной или животный труд, дополняемый дизельными или бензиновыми двигателями, если топливо доступно. Лучший выбор — солнечные батареи или ветряные мельницы, которые не получили широкого распространения.

Использование ветряных мельниц в качестве электрических насосных систем — это развивающаяся технология, сочетающая в себе высоконадежные небольшие ветряные турбины и традиционные электрические центробежные насосы, чтобы предоставить экономически эффективную альтернативу использованию насосной системы ископаемого топлива для водоснабжения сообщества.Основой ветроэлектрической технологии перекачивания воды стало внедрение высоконадежных небольших ветряных турбин, которые могут годами работать без технического обслуживания.

Широкие лопасти ветряной мельницы, перекачивающей воду, предназначены для малых пусковых скоростей ветра и работы на малых оборотах; тогда как тонкие лопасти электрического генератора работают на более высоких оборотах.

При выборе подходящего насоса важна скорость потока. Расход — это количество воды, которое подает насос. Другой фактор — это голова.Это высота, на которую насос поднимает воду. Оба они связаны тем, что увеличение напора приведет к уменьшению подаваемого потока. Необходимо уменьшить изгибы и другие потери на трение в трубах, иначе эти потери потребуют большего давления, а поскольку давление и напор диаметрально связаны, это означает, что системе потребуется больший напор.

Мельница, перекачивающая воду, проста и эффективна. Лопасти колеса мельницы ловят ветер, который вращает ротор.Узел колеса прикреплен к узлу ступицы, который приводит в действие зубчатый механизм, преобразующий вращательное движение в движение вверх и вниз. Это движение приводит в движение насосную штангу вверх и вниз внутри трубы в скважине. Цилиндр с герметичным поршнем, движущимся вверх и вниз внутри, заставляет воду подниматься по трубе. При каждом ходе вверх вода втягивается в цилиндр, а при ходе вниз обратный клапан в нижней части предотвращает выталкивание воды наружу, поэтому при следующем ходе вверх вода выталкивается вверх по трубе.

Ветер, естественно, прерывистый, требует некоторого способа хранения.Перекачивание воды в резервуар или пруд, который затем питает воду под действием силы тяжести, более эффективен, чем передача энергии батареям. Количество воды, которое может перекачивать ветряная мельница, зависит от размера цилиндра насоса, высоты, на которую нужно перекачивать воду, размера лопастей и степени ветра в месте установки ветряной мельницы.

Типичная ветряная мельница с колесом диаметром 8 дюймов может поднимать воду на 185 футов и перекачивать около 150 галлонов в час при ветре от 15 до 20 миль в час при использовании цилиндра насоса 1 ”.

Стоимость резервуара и конструкции должна быть сбалансирована со стоимостью батарей. Если батареи используются в качестве резервного источника для ветряной мельницы, энергия может быть переключена на батареи, когда вода не перекачивается напрямую. Добавьте 33-дюймовую стальную башню к 8-дюймовым колесам, и ее стоимость составит около 4000 долларов.

Полная 8-футовая ветряная мельница весит около 350 фунтов. Профессиональных установщиков можно найти в большинстве районов США. Хотя домашние мастера могут построить ветряную мельницу, я не предлагаю этого, поскольку слишком многое может пойти не так.Важно расположить мельницу прямо над колодцем. Изгиб или изгиб штанги насоса приведет к дополнительному трению и преждевременному выходу из строя движущихся частей. Также важно, чтобы верх башни был ровным. Все ветряки предназначены для вращения на оси башни, обращенной против ветра. Если мачта неровная, мельница развернется вниз, когда ветер будет штиль, и будет трудно заставить лопасти вернуться навстречу ветру. Сам колодец должен иметь хороший уровень грунтовых вод на высоте от 100 до 400 футов при средней глубине 250 футов.Колодец может стоить от 1500 до 6000 долларов, в зависимости от глубины.

Средняя ветряная мельница с лопастями, вращающимися под ветром со скоростью от 15 до 20 миль в час, будет качать около трех галлонов в минуту всякий раз, когда дует ветер. Во многих районах ветер дует примерно 35% времени, производя около 1500 галлонов воды в день.

Движущей силой использования водяного насоса ветряных мельниц является потребность в безопасной питьевой воде в развивающихся странах и в регионах, где отсутствует электричество и электрические сети.

Для доп. Информации:

1. https://web2.uconn.edu/hydrogeo/secure2215/nre2011presentations/group3_windmill.pdf
2. http://www.ironmanwindmill.com/how-windmills-work.htm

Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AgriTechTomorrow

.

---

Комментарии (0)

К этому сообщению нет комментариев.Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.

---

Опубликовать комментарий

Вы должны войти в систему, прежде чем сможете оставлять комментарии. Авторизуйтесь сейчас.

Рекомендуемый продукт

igus — Как успешно спроектировать необслуживаемую ось подшипника

При проектировании шарнира подшипника необходимо учитывать множество факторов, включая срок службы, назначение машины, возможности нагрузки и окружающую среду.Однако наиболее важным элементом является понимание того, как коррозия, основная причина поломки шарнира, влияет на корпус, вал и втулку. Прочтите этот пост в блоге, чтобы узнать, как создать успешный дизайн поворота, не требующий обслуживания.

Ветряная турбина — Energy Education

Рисунок 1. Ветряная турбина. ^[1]

Ветровые турбины работают, преобразуя кинетическую энергию ветра в механическую энергию, которая используется для выработки электроэнергии путем вращения генератора.Эти турбины могут быть наземными или морскими ветряными. ^[2]

Детали турбины

Рис. 2. Иллюстрация компонентов ветряной турбины (щелкните, чтобы увеличить). ^[3]

Современные ветряные турбины бывают разных размеров, но все типы обычно состоят из нескольких основных компонентов: ^[4]

• Лопасти ротора — Лопасти ротора ветряной турбины работают по тому же принципу, что и крылья самолета. Одна сторона лезвия изогнута, а другая плоская.Ветер быстрее течет по изогнутому краю, создавая разницу в давлении с обеих сторон лезвия. Лопасти «толкаются» воздухом, чтобы уравновесить разницу давлений, в результате чего лопасти вращаются. ^[5]
• Гондола — Гондола содержит комплект шестерен и генератор. Поворотные лопасти связаны с генератором шестернями. Шестерни преобразуют относительно медленное вращение лопастей в скорость вращения генератора примерно 1500 об / мин. ^[5] Затем генератор преобразует энергию вращения лопастей в электрическую энергию.
• Башня — лопасти и гондола установлены на вершине башни. Башня сконструирована таким образом, чтобы удерживать лопасти ротора от земли и при идеальной скорости ветра. Башни обычно находятся на высоте 50-100 м над поверхностью земли или воды. Морские башни обычно крепятся к дну водоема, хотя исследования по разработке башни, плавающей на поверхности, продолжаются. ^[2]

Визуализация турбины

MidAmerican Energy Company имеет отличное видео о конструкции ветряной турбины , для просмотра щелкните здесь.

Видео ниже, созданное UVSAR, подробно показывает детали турбины.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

STELR | Теория энергии ветра

Как работают ветряные турбины?

Ветровые турбины преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую.

Основные шаги:

Шаг 1: Движущийся воздух толкает лопасти турбины, заставляя их вращаться. При этом часть кинетической энергии движущегося воздуха преобразуется в механическую (кинетическую энергию вращения) вращающихся лопастей. (Ветер все еще имеет некоторую кинетическую энергию, поскольку он уходит от турбины.)

Шаг 2: Валы и шестерни внутри коробки передач передают механическую энергию турбины генератору.(Шестерни заставляют приводной вал генератора вращаться быстрее, чем вал, соединенный со ступицей лезвия.)

Где лучше всего разместить ветряную электростанцию?

Ветряки следует размещать там, где есть устойчивые сильные ветры — хотя и не настолько сильные, что они могут повредить турбины.

Однако они работают с максимально возможной энергоэффективностью, когда работают в «гладком» воздухе, то есть когда частицы воздуха движутся в одном направлении, а не кружатся и движутся в разных направлениях.

Таким образом, идеальными площадками для установки ветряных турбин являются:

• Вдали от препятствий, таких как леса, башни и скалистые обнажения. (Это может вызвать завихрение воздуха.)
• На максимально возможной высоте.

Лучшее место — на вершине холма, где ветер может концентрироваться и увеличиваться в скорости.

Сила ветра

Мощность ветра пропорциональна кубу скорости ветра! Это означает:

• Если бы скорость ветра была в 2 раза больше, мощность, доступная от ветра, была бы в 8 раз больше.
• Если бы скорость ветра была в 3 раза больше, мощность, доступная от ветра, была бы в 27 раз больше.
• Если бы скорость ветра была в 10 раз больше, мощность, доступная от ветра, была бы в 1000 раз больше!

Это показывает, насколько важно размещать ветряные электростанции в местах с сильными ветрами.

От чего зависит, сколько энергии вырабатывает ветряная турбина?

Количество электроэнергии, производимой ветряной турбиной, зависит не только от скорости ветра, но и от того, насколько плавно он течет.Это также зависит от конструкции турбины:

• Количество лопастей
• Длина лопастей
• Форма лопастей
• Масса (масса) лопастей
• Шаг (угол) лопастей к ветру
• Высота башни
• Шестерни б / у
• Тип используемого генератора
• Компьютерная система, которая контролирует работу турбины и ее выходную мощность (где это используется)

Какова энергоэффективность ветряных турбин?

Ветряные турбины не производят электричество постоянно.Хотя ветер может быть доступен до 70% времени, он часто недостаточен для работы ветряной турбины на полную мощность. Сочетание отсутствия ветра и недостаточной силы ветра означает, что даже в хорошем месте ветряная турбина в течение года будет производить только около 30% от того количества, которое она могла бы произвести при постоянном сильном ветре.

Хороший сайт может иметь коэффициент загрузки 35% . Это означает, что турбины будут вырабатывать в среднем 35% своей мощности за год.

Помимо проблем с самим ветром, часть кинетической энергии ветра преобразуется в тепловую энергию (шестерни и валы нагреваются) и звуковую энергию (лопасти, шестерни и валы издают некоторый шум при вращении). Это показано на Рисунке 6.

Преимущества ветряных турбин

Основными преимуществами ветряных турбин после их изготовления * являются:

• Это возобновляемый источник энергии.
• Они не выделяют парниковые газы или другие загрязнения.
• Они более энергоэффективны, чем большинство электростанций, работающих на ископаемом топливе.
• Они дешевле в эксплуатации, чем многие другие энергоресурсы.
• Они могут быть установлены в отдаленных районах, где использование других источников энергии нецелесообразно, даже в таких местах, как Антарктида или на океанских яхтах.

На рисунке 7 показана одна из ветряных турбин, построенных австралийской компанией в Антарктиде. Штаб-квартира этой компании находится в Дарвине.

* Парниковые газы и другие загрязнители образуются при производстве, транспортировке и установке ветряных турбин, но после того, как они проработают год или около того, они будут это компенсировать.В целом ветряные турбины помогают снизить количество парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу.

Недостатки ветряных турбин

Некоторые недостатки ветряных турбин:

• Доставляемая электрическая мощность зависит от скорости и направления ветра. Иногда скорость ветра слишком мала, чтобы даже начать вращение. Следовательно, они могут использоваться только для обеспечения людей необходимой электроэнергией.
• Они могут быть повреждены очень сильным ветром, а также подвергнуты коррозии из-за соли в воздухе, когда они находятся вблизи моря.
• Подключение их к электросети может быть дорогостоящим из-за больших расстояний.
• Некоторые думают, что портят пейзаж.
• У них должны быть мигалки сверху, чтобы предупреждать пилотов любого летящего над ними самолета об их присутствии. Люди, живущие поблизости, иногда жалуются, что мигающий свет мешает им спать.
• Во многих странах большинство ветряных турбин строятся на берегу, обычно потому, что люди не хотят, чтобы они двигались по суше.Это гораздо более дорогое место, потому что турбины дороже в установке и обслуживании из-за таких проблем, как коррозия металлических частей морской водой и повреждения от постоянного движения волн и песка. Это означает, что вырабатываемая ими электроэнергия дороже, чем вырабатываемая на угольных электростанциях.
• Может оказать воздействие на местные популяции птиц.

% PDF-1.4 % 399 0 объект > эндобдж xref 399 95 0000000016 00000 н. 0000003302 00000 н. 0000003451 00000 н. 0000004082 00000 н. 0000004585 00000 н. 0000004636 00000 н. 0000004687 00000 н. 0000004764 00000 н. 0000004876 00000 н. 0000005271 00000 н. 0000005752 00000 н. 0000005866 00000 н. 0000009424 00000 н. 0000012816 00000 п. 0000015560 00000 п. 0000018952 00000 п. 0000019366 00000 п. 0000019817 00000 п. 0000020074 00000 п. 0000020413 00000 п. 0000020837 00000 п. 0000021345 00000 п. 0000021442 00000 п. 0000021588 00000 п. 0000024895 00000 п. 0000025031 00000 п. 0000025058 00000 п. 0000025544 00000 п. 0000028549 00000 п. 0000031617 00000 п. 0000032171 00000 п. 0000032723 00000 п. 0000039811 00000 п. 0000042739 00000 п. 0000045933 00000 п. 0000046016 00000 п. 0000046071 00000 п. 0000046134 00000 п. 0000046204 00000 п. 0000046285 00000 п. 0000058626 00000 п. 0000058897 00000 п. 0000059260 00000 п. 0000062859 00000 п. 0000065525 00000 п. 0000080644 00000 п. 0000080719 00000 п. 0000080794 00000 п. 0000080872 00000 п. 0000080947 00000 п. 0000081094 00000 п. 0000081240 00000 п. 0000081336 00000 п. 0000081825 00000 п. 0000082307 00000 п. 0000100978 00000 н. 0000101227 00000 н. 0000101324 00000 п. 0000101470 00000 н. 0000101715 00000 н. 0000101798 00000 н. 0000101853 00000 н. 0000101923 00000 п. 0000102020 00000 н. 0000102128 00000 п. 0000102221 00000 н. 0000102308 00000 п. 0000102479 00000 п. 0000102625 00000 н. 0000102703 00000 н. 0000102778 00000 н. 0000102925 00000 н. 0000103071 00000 н. 0000103100 00000 н. 0000103240 00000 н. 0000103337 00000 н. 0000103483 00000 п. 0000103740 00000 н. 0000103823 00000 п. 0000103878 00000 н. 0000104109 00000 п. 0000104497 00000 н. 0000104860 00000 н. 0000105216 00000 п. 0000105587 00000 н. 0000105688 00000 п. 0000105785 00000 н. 0000105931 00000 н. 0000107584 00000 п. 0000157187 00000 н. 0000182639 00000 н. 0000184829 00000 н. 0000227386 00000 н. 0000003118 00000 п. 0000002242 00000 н. трейлер ] / Назад 1883546 / XRefStm 3118 >> startxref 0 %% EOF 493 0 объект > поток hb«`e`g`g` (gf @

Современные ветряные турбины: проблема смазки

Ветровые турбины использовались в той или иной форме в течение последних 7000 лет.Варианты энергии, генерируемой ветряными турбинами, помогали древним египтянам перемещать грузовые суда по реке Нил. Ветряные турбины использовались в Персии, современном Иране, для измельчения зерна. Эти ранние конструкции с вертикальным валом были предшественниками конструкций, которые в конечном итоге были приняты для использования в Европе и Америке во втором тысячелетии.

Путешествие и торговля принесли эту концепцию в Европу, и к 11 веку голландцы усовершенствовали и адаптировали ветряную турбину в основном для осушения озер и болот, помогая вернуть Голландию у моря.В начале 19 века ветряные турбины использовались по всей Европе для перекачки воды.

Хотя к 1950-м годам центральная энергосистема широко использовалась в Соединенных Штатах для электроснабжения в основном фермерских хозяйств, она была расширена почти до каждого дома в Америке, что фактически приостановило разработку ветряных турбин.

В начале 1900-х годов ветряные турбины были основным экспортным товаром США. Однако с быстрым развитием альтернативных источников энергии на основе угля и нефти интерес к вариантам энергии ветра ослаб.

Только после нефтяного эмбарго Организации стран-экспортеров нефти (ОПЕК) в 1970-х годах и повышения цен на нефть мир снова всерьез заинтересовался этим природным источником энергии. Рост рынка ветроэнергетики сейчас происходит в Северной Америке, Европе и Азии после 30-процентного роста установок в течение 1980-х и 1990-х годов.

В настоящее время Германия является ведущим рынком в мире и страной с крупнейшей базой ветроэнергетики: Испания и Дания вместе составляют примерно две трети производства Германии, а США — примерно половину.Большая часть ветряных турбин в Соединенных Штатах сосредоточена в Калифорнии, где установлено более 17 000 машин мощностью от 30 до 350 киловатт каждая.

Рейтинг ветряных турбин

Ветровые турбины имеют номинальную мощность, часто называемую паспортной мощностью. Например, 750 кВт означает, что ветряная турбина будет производить 750 киловатт (кВт) энергии за час работы при работе с максимальной производительностью (см. Таблицу 1 для преобразований).

Ветровые турбины производят от 0 до 0.75 МВт и 2,50 МВт в соответствии с их проектными пределами. Корпорация Flender, крупный международный производитель приводных систем и компонентов, стремится разработать передовую ветряную турбину мощностью от четырех до пяти МВт.

Ветровые турбины обычно работают около 75 процентов в год, но работают на максимальной номинальной мощности только в течение ограниченного количества часов в году. Чтобы узнать, сколько энергии производят ветряные турбины, необходимо знать распределение скоростей ветра для каждой турбины.

В случае Испании средние ветряные турбины будут давать 2300 часов работы при полной нагрузке в год. Чтобы получить общее производство энергии, умножьте 3337 МВт установленной базовой мощности на количество часов работы (3337 x 2300 = 7 675 100 МВтч), чтобы получить общую мощность, которая составляет 7,7 Тераватт (ТВтч) энергии.

Чтобы представить себе энергетику Испании, общая установленная мощность ветроэнергетики в мире составляет около 25 000 МВт, что эквивалентно примерно 10 000 больших ветряных турбин.Сто пятьдесят таких больших машин могут сравниться с мощностью атомной электростанции.

В 2001 году в Европе было произведено 17 000 МВт генерирующей мощности (TW = установленная база x среднее количество часов работы на единицу при полной нагрузке). Этой энергии достаточно для содержания 10 миллионов средних домов. Для выработки эквивалентной энергии от угольных турбин потребуется шестнадцать миллионов тонн угля. Сжигание такого количества угля также приведет к выбросу 24 миллионов тонн CO2.

Основные компоненты

Ключевыми механическими и энергетическими элементами ветряной турбины являются редуктор и генератор, к которому он прикреплен.Различные конструкции ветряных турбин включают оригинальные голландские ветряные мельницы старых времен до странных обручальных турбин Дарье «взбивания яиц». Для этого объяснения мы рассмотрим типичную ветряную турбину пропеллерного типа (рис. 1).

Рис. 1. Ветряная турбина пропеллерного типа

Проще говоря, пропеллер ветряной турбины улавливает энергию ветра, которая вращает вал, который приводит в действие генератор и вырабатывает электричество.

Следующие структурные компоненты составляют большинство современных ветряных турбин наряду с системами, которые помогают им эксплуатировать наиболее эффективно:

Башня поднимает узел турбины над турбулентными воздушными потоками у земли.Инновационная конструкция башен позволяет строить башни с меньшими затратами с увеличением высоты до более чем 300 футов.

Лопасти, которые вращаются на ветру и приводят в действие турбогенератор вместе со ступицей, называются ротором. Турбина с электрическим генератором мощностью 600 кВт обычно будет иметь диаметр ротора 44 метра (144 фута), но более новые конструкции имеют размах лопастей 75 метров.

Ротор присоединяется к гондоле, которая находится наверху башни и включает в себя редуктор, генератор, контроллер и тормоз.Крышка защищает компоненты внутри гондолы. Вся гондола поворачивается, чтобы поддерживать точечный контакт с меняющимся ветром.

Привод рыскания с помощью компьютерного управления удерживает гондолу направленной против ветра. Лопасти поворачиваются или наклоняются против ветра, чтобы ротор не вращался при ветре, слишком сильном или слишком низком для выработки электричества.

Дисковый тормоз, который может приводиться в действие механически, электрически или гидравлически, используется для остановки ротора в аварийных ситуациях или при слишком высокой температуре.Современные турбины имеют системы защиты, предотвращающие повреждение при чрезмерно сильном ветре.

Генератор обычно представляет собой стандартный индукционный генератор, который вырабатывает электричество переменного тока с периодом 50 или 60 циклов. Электроэнергия передается в хранилище, экспортируется в сеть или напрямую подключается к приложению. Используются генераторы с регулируемой скоростью, которые могут работать в непостоянных ветровых условиях.

Контроллер ветряной турбины оценивает ветровые условия и регулирует работу турбины, чтобы максимизировать количество вырабатываемой энергии, одновременно защищая ее от износа.Эти интеллектуальные контроллеры запускают машины, когда скорость ветра достигает от 8 до 16 миль в час (миль в час), и выключают машину, когда скорость ветра достигает примерно 65 миль в час.

Некоторые турбины сконфигурированы для передачи данных о рабочем и механическом состоянии в центр управления для наблюдения и анализа.

Шестерни соединяют низкоскоростной вал с высокоскоростным валом и увеличивают скорость вращения от примерно 40 до 60 оборотов в минуту (об / мин) до примерно 1500–1800 об / мин, скорости вращения, необходимой большинству генераторов для производства электроэнергии.Для этого требуются массивные шестерни и валы. Например, в ветряной турбине мощностью 3,2 МВт входной крутящий момент составляет 2,5 миллиона Н · м.

Надежность

Учитывая экстремальные экологические и механические нагрузки, которые должны выдерживать ветряные турбины, их надежность впечатляет. Это намного выше, чем у большинства традиционных технологий генерации, и обширные исследования показывают, что лучшие производители турбин неизменно достигают доступности — обычно используемого эксплуатационного показателя надежности — более 98 процентов.

Структурные и механические отказы (которые могут привести к обрушению башни) в первую очередь связаны с ошибками системы управления и отсутствием эффективного обслуживания.

Многие отказы в полевых условиях являются следствием выхода из строя подшипников коробки передач. Считается, что этот тип неисправности напрямую связан с плохой смазкой и отсутствием текущего обслуживания.

Подшипники в редукторе ветряной турбины должны выдерживать чрезвычайно высокие нагрузки, и критерии рабочих характеристик подшипников в редукторе будут разными.В некоторых условиях эксплуатации требуется выдерживать нагрузки среднего размера на низких скоростях, в то время как в других местах подшипники должны выдерживать гораздо меньшие нагрузки, но при гораздо более высоких скоростях.

Условия высокой нагрузки / низкой скорости, возникающие при слабом ветре, могут привести к разрушению смазочной пленки, которая обычно требуется для длительного срока службы подшипников. Это было установлено разработчиками и будет исправлено в ходе испытаний подшипников для будущих спецификаций трансмиссионного масла для ветряных турбин.

Текущее обслуживание и повторная смазка

Коробка передач расположена там, где дует самый сильный ветер — на высоте 300 футов. Кроме того, морские установки находятся в неспокойном море. Инженеру придется подняться на башню по внутренней лестнице (или в некоторых случаях на лифте), что является сложной и специализированной работой.

Многие подшипники смазываются автоматической системой смазки. Специальный масляный фильтр коробки передач, отдельный от обычной системы охлаждения масла, обеспечивает высокую чистоту масла.Это ключевой фактор в пустыне или засушливых условиях, когда переносимая по воздуху пыль может попадать в редукторы, действовать как абразив и в конечном итоге приводить к (трехчастным) контактным усталостным повреждениям.

Тем не менее, интервалы замены масла составляли от 8 до 12 месяцев, при этом один крупный производитель только что увеличил интервал до 16 месяцев после шестилетней полевой оценки смазочных материалов. Ожидания от масел нового поколения для морских применений могут заключаться в интервале замены до трех лет.

Тенденции в отношении смазочных материалов для ветряных турбин

Большинство производителей редукторов ветряных турбин составили или находятся в процессе составления новых спецификаций смазочных материалов. Эти спецификации более строгие, чем для промышленных редукторов, и более точно отражают реальные условия эксплуатации, включая условия низких температур.

Ожидаемые рабочие характеристики смазочных материалов, используемых в морских ветряных турбинах, выше из-за требований к увеличению срока службы.Некоторые новые тенденции и меры включают:

1. Все производители редукторов требуют проведения испытания подшипников FAG FE 8, которое является частью стандарта DIN 51517, часть III. Другие испытания подшипников также находятся на стадии оценки для включения в новые спецификации масла.
2. Наблюдается переход к синтетическим составам (на основе PAO / сложных эфиров, сложных эфиров и PAG). Синтетические масла обеспечивают более длительный срок службы и, следовательно, уменьшают потребность в замене масла.
   • ПАО (поли альфа-олефин) обеспечивают отличный индекс вязкости и низкую температуру застывания.Эти свойства делают их предпочтительными для применений, характеризующихся широким диапазоном рабочих температур.
   • Смесь ПАО / сложного эфира. Были проблемы с гидролизом (разложение в присутствии воды), что делало выбор гидролитически стабильных продуктов критической проблемой.
   • PAG (полиалкаленгликоль) обладают повышенной устойчивостью к микропиттингу, но имеют проблемы совместимости с покрытиями и материалом уплотнения.
3. Новые спецификации совместимости масел для красок, лаков, герметиков и подшипниковых материалов.
4. Новые испытания уплотнений с увеличенным сроком службы для статических и динамических уплотнений.
5. Испытание SKF Emcor на ржавчину оценивается, чтобы включать испытания с соленой водой.

Д-р Хелен Райан, руководитель отдела глобального промышленного развития компании Ethyl Petroleum Additives, сказала: «Тесты, проводимые производителями редукторов, являются известными организациями, и уже существуют технологии для удовлетворения этих требований. Именно включение новых тестов подшипников, которые оценивают не только износ подшипников и сепараторов подшипников, но также коррозионную язвенную коррозию и окрашивание подшипников, приведет к изменению парадигмы в том, как формулируются промышленные редукторные смазки.

Для предотвращения такого типа повреждения подшипников потребуется отказаться от очень активных и агрессивных противозадирных присадок. Лучшее трансмиссионное масло для ветряных турбин должно обладать термической стабильностью гидравлического масла высшего уровня в сочетании с противозадирными свойствами современных трансмиссионных масел. Кроме того, компоненты, добавленные для предотвращения микропиттинга, должны быть тщательно отобраны, чтобы обеспечить сбалансированную поверхностную активность ».

Последствия для будущего

В связи с последней тенденцией, связанной с парками морских ветряных турбин, доступ к ним даже сложнее, чем на суше, поэтому упреждающее прогнозирование срока службы смазочных материалов становится новой стратегией технического обслуживания, а не реактивной стратегией, основанной на измерении кислотного числа и вязкости.

Операторы турбин, аналитические лаборатории и производители компонентов сотрудничают в разработке методов, характеризующих условия эксплуатации смазочных материалов для решения новых задач. Например, производитель подшипников SKF обратился к компании Fluitec с просьбой о разработке процедуры испытаний смазочных материалов и пластичных смазок для подшипников в процессе эксплуатации, которые можно было бы рекомендовать клиентам (SKF), чтобы спрогнозировать оставшийся срок службы смазочного материала.

Еще одним совместным усилием была создана система мониторинга действующих смазочных материалов для ветряных турбин, которая обнаруживает и отслеживает остаточную концентрацию антиоксидантов.В качестве быстрой проверки состояния жидкости операторы турбины должны как минимум измерить: чистоту (загрязнение по классу ISO), степень окисления, воду и вязкость.

Анализируя эти четыре основных параметра, можно за короткое время получить доступ к 90% информации о смазочных материалах и компонентах на месте. Также ключевое значение имеет контроль качества поступающих партий масла. При заправке новой консистентной смазкой и смазочными материалами важно контролировать качество и следить за тем, чтобы в резервуар было добавлено правильное масло, чтобы избежать смешивания и образования отложений в коробке передач.

«На сегодняшний день мы наблюдаем очень плохие процедуры технического обслуживания в полевых условиях. Их придется кардинально изменить, особенно для больших размеров ветряных турбин и коробок передач, где быстро будут происходить повышенные окислительные нагрузки и износ », — сказал Джо Амей, менеджер по глобальным продажам и маркетингу Fluitec International.