Какой Перфоратор Лучше Вертикальный Или Горизонтальный

Вертикальный (бочкообразный) перфоратор

Этот тип инструмента имеет более сложную структуру. Электродвигатель расположен перпендикулярно оси бура в нижней вертикальной части корпуса. Поэтому в конструкции предусмотрен редуктор, передающий крутящий момент на вал двигателя. Эти устройства более мощные, чем прямые, и оснащены системой охлаждения воздуха. Именно такие устройства, как Makita HR4013C, относятся к профессиональным, так как по эксплуатации они сопоставимы с отбойными молотками.

В конструкцию входит кривошипно-шатунный механизм, за счет которого повышаются ударные характеристики устройства. С таким устройством можно выполнять тяжелые строительные работы в монолитных железобетонных и каменных конструкциях: снос стен, снятие бетонного слоя пола, сверление больших отверстий.

Также устройство оказалось незаменимым при смешивании больших объемов строительных смесей. Охлаждение мотора в барабанных установках более эффективное, поэтому частые перерывы не нужны.

К недостаткам таких устройств можно отнести их значительный вес, но в некоторых работах масса устройства увеличивает кинетическую энергию разрушения.

В целом, преимущества бочкообразного инструмента, например, Bosch GBH 4-32 DFR SET, заключаются в следующем:

  • Устройство износостойкое, имеет длительный ресурс стойкости при долблении (в отличие от прямого);
  • Достигнутые показатели крутящего момента позволяют выполнять функции мешалки;
  • Возможность получения отверстий большого диаметра в твердых текстурах;
  • Ударные параметры достаточны для демонтажа стен;
  • Эффективное вертикальное бурение.

Горизонтальный (пистолетный) перфоратор

Внешний вид этих инструментов напоминает дрель из-за горизонтального положения мотора, как в модели Makita HR2470. Поскольку мотор установлен на оси бура, крутящий момент передается прямо на него. Это, с одной стороны, позволяет добиться хорошей скорости при бурении, с другой. ограничивает силу удара. Такой прибор больше подходит для домашнего использования, так как его удобно держать, он компактен, а скорость вращения буровой установки достаточна для большинства простых операций. Многие мастера выбирают этот вид инструмента из-за следующих преимуществ:

  • Устройство легкое, сбалансированное не требует чрезмерных усилий для сверления, удобно лежит в руке;
  • Благодаря компактности и вытянутой форме может использоваться в узких проемах и проемах;
  • Ремонт и обслуживание доступны по цене и простоте;
  • Стоит меньше бочки, есть отличные бюджетные модели.

Из недостатков пользователи отмечают слабую силу удара и малую мощность. Кроме того, всегда следует следить за нагревом корпуса. Пистолетные устройства, такие как Sparky BPR 280CE, недостаточно хорошо охлаждают двигатель, поэтому требуются частые перерывы, чтобы не перегреть двигатель.

Обычно такие устройства считаются полупрофессиональными, так как их мощность невысока и они не справляются со сносом конструкций. Чаще всего модели пистолетов, как Bosch GBH 2-28, используются для установки щитков из ДСП, отбойных стен и других мелких бытовых задач.

Какой из два типов перфораторов лучше вертикальный или горизонтальный?

Профессиональные перфораторы для демонтажа перегородок и других разрушительных работ строители применяют давно. Более современные инструменты уже ориентированы на домашних мастеров они легче, функциональнее и в то же время не менее производительны.

Приложение для перфорации

Практически все модели перфораторов не ограничиваются одним режимом. Аппараты оснащены функциями дрели, отбойного молотка. ударный режим поможет сломать старую штукатурку, сверление в сочетании с ударом может проделать отверстия в твердых поверхностях, а если вам нужно повесить карниз или собрать мебель, вы можете использовать простой вариант сверления.

В общем, это устройство требуется практически для любого крупного ремонта дома. Чтобы поменять проводку или проложить новые кабели, нужно отшлифовать стены. Подвесить кондиционер или навесные шкафы нужно проделать отверстия под опорные элементы, поменять сантехнику не обойтись без разбора пола и снятия плитки. При перепланировке возникает необходимость снести стены, выбить старые оконные блоки, заменить дверные коробки. И со всеми этими задачами справляется современная версия перфоратора. И независимо от того, какой материал нужно обрабатывать, он отлично справляется с каменными полами, металлическими поверхностями и деревянными конструкциями.

Знакомьтесь с лучшими производителями: ТОП-10 лучших производителей перфораторов

Конструктивно инструменты отличаются расположением двигателя. Их легко отличить перфораторы с Г-образной формой называются вертикальными (бочкообразными), а удлиненные. горизонтальный, прямой или пистолетный. Домашние умельцы часто затрудняются с выбором: какая перфораторная дрель лучше для какой ремонтной задачи прямая или бочка? Разберемся, чем отличаются эти устройства.

Рекомендации по выбору

  • Для хозяйственных нужд лучше выбрать инструмент горизонтального типа. Хотя он и слабее ствольного, его мощности вполне хватает для хозяйственных и ремонтных задач. Не переплачивайте за мощный агрегат с лишними функциями.
  • Если в квартире серьезный ремонт с перепланировкой, сносом перегородок, заменой электрики стоит подумать о более производительной модели с хорошими ударными характеристиками, возможностью непрерывной работы без досадных перебоев для охлаждения устройства и антивибрационной защитой. Эти характеристики присутствуют в устройствах с вертикальным расположением двигателя.
  • Важным фактором при выборе является производитель. Вам следует ориентироваться на бренды, которые хорошо известны в мире электроинструментов. Это обеспечит соответствие заявленных характеристик действующим.
  • Всегда соблюдайте инструкции и рекомендации производителя.

Для примера сравним ствол Makita HR2810 и прямой Makita HR2300:

Какой перфоратор лучше вертикальный или горизонтальный

В настоящее время в мировом парке ветроэнергетических установок (ВЭС) горизонтально-осевые или так называемые винтовые установки составляют более 90%, и более сто компаний занимаются их серийным производством.

Отставание в развитии ветряных турбин с вертикальной осью вращения вызвано несколькими причинами. Вертикально-осевые ветряные турбины были изобретены позже винтовых с горизонтальной осью (ротор Савониуса. В одна тысяча девятьсот двадцать девять г. Ротор Дарье. В одна тысяча девятьсот тридцать один г. Ротор Масгроува) в одна тысяча девятьсот семьдесят пять г.). Кроме того, до недавнего времени главным недостатком вертикально-осевых ветроустановок ошибочно считалось невозможность для них получить отношение максимальной линейной скорости рабочих органов (лопастей) к скорости ветра больше единицы (для горизонтальных.аксиально-винтовые ветроустановки, это соотношение достигает более 5: 1).

Эта посылка, которая верна только для тихоходных роторов типа ротора Савониуса, использующих разные сопротивления лопастей при движении против ветра и против ветра, привела к неверным теоретическим выводам о том, что максимальное использование энергии ветра для вертикально-осевого ветра турбины ниже, чем у горизонтально-осевого гребного винта, поэтому этот тип ветряных турбин вообще не был разработан почти сорок лет. И только в 60-е годы В 70-х годах сначала канадскими, а затем американскими и британскими специалистами было экспериментально доказано, что эти выводы неприменимы к роторам Дарье, использующим подъемную силу лопастей. Для этих роторов заданное максимальное отношение линейной скорости рабочих органов к скорости ветра достигает 6: один и выше, а коэффициент использования энергии ветра не ниже, чем у горизонтально-осевых винтовых ветряных турбин.

Дело в том, что объем теоретических исследований принципиально новых вопросов аэродинамики ротора и опыта разработки, разработки и эксплуатации вертикально-осевых ВЭУ значительно меньше горизонтально-осевых гребных винтов.
Вертикально-осевые ветроустановки начали интенсивно развиваться с начала 80-х годов, и диапазон их мощностей постоянно расширяется. Сегодня практически во всех странах используются ветроустановки с вертикальной осью и ротором Дарье, причем в Канаде, США, Нидерландах предпочтение отдается классической схеме с изогнутыми лопастями, а в Великобритании и Румынии. роторам с прямыми лопастями, параллельными роторам. Ось вращения принимается как основная схема. Наибольших успехов добился VAWT (Великобритания). С одна тысяча девятьсот восемьдесят шесть года ветряк этой компании с ротором диаметром четырнадцать м и мощностью сорок кВт испытывался на острове Сардиния. В том же году введена в промышленную эксплуатацию ВЭУ ВАВТ-450 с диаметром ротора двадцать пять м и мощностью сто тридцать кВт.

READ  Нужно Ли Смазывать Перфоратор

Сейчас компания работает над созданием установки ВАВТ-850 мощностью пятьсот кВт. Фирма приступила к разработке более крупной установки VAWT.2400 с ротором диаметром шестьдесят семь м и мощностью 1,7 МВт.

Разработка вертикально-осевых ветряных турбин с прямыми лопастями осуществляется ООО GRC-Вертикальный, Союз Гидропроект, ЦАГИ, Всероссийский научно-исследовательский институт электроэнергетики. Созданы экспериментальные установки ВЛ-2М, ВДД-16 и др., Показывающие хорошие результаты при испытаниях.

Почему все больше и больше ветряных турбин с вертикальной осью и прямыми лопастями выбираются для разработки??
Сравнения схем гребного винта с вертикальной осью и горизонтальной осью, встречающиеся в литературе, обычно ограничиваются упоминанием предпочтения ветряных турбин с вертикальной осью из-за их основной особенности. нечувствительность к направлению ветра и, как следствие, возможность значительного упрощения конструкции установки. Более того, наибольшее использование ветряных турбин с вертикальной осью прогнозируется в развивающихся странах, которые не обладают современными технологиями. В пользу такого прогноза говорит именно конструктивная простота вертикально-осевых установок, не требующих поворотных устройств и систем.

Однако опыт проектирования и эксплуатации ветрогенераторов (ветряных электростанций или ветряных электростанций) показывает, что роторных устройств и систем нет. Не единственный оценочный параметр для сравнения их с винтом горизонтальной оси. Вертикально-осевые и горизонтально-осевые ветряки. Принципиально разные решения, многие характеристики этих установок не повторяются.

Поэтому, помимо независимости работы вертикально-осевых ветрогенераторов от направления ветра, как однозначно положительной характеристики, определяющей множество других преимуществ, существует ряд других принципиальных особенностей и конструктивных решений, которые можно рассматривать как не менее важно.

Ниже приведены некоторые сравнительные оценки схем гребного винта с вертикальной и горизонтальной осью, выполненные с разных точек зрения. Будет проведено сравнение винтовой установки традиционной конструкции и вертикально-осевой установки Дарье с прямыми лопастями.

ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРА ОТ НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА

Максимальный КПД горизонтальных винтовых ветряных турбин достигается только при условии обеспечения постоянной коллинеарности оси ветряного колеса и направления ветра. Необходимость ориентации по ветру требует наличия в конструкции ветряка механизмов и систем ориентации по ветру для непрерывного мониторинга ветровой обстановки, нахождения направления с максимальным ветровым потенциалом, поворота ветрового колеса в этом направлении. И удерживая его в этом положении. Наличие системы ориентации ветра в конструкции ВЭУ само по себе усложняет работу ВЭУ и снижает ее надежность (по опыту эксплуатации зарубежных ВЭУ этого типа до 13% от общего количества отказов приходится на системы ориентации).

Кроме того, практически невозможно эффективно ориентировать ветряное колесо при изменении направления ветра из-за задержки срабатывания механизмов ориентации. Для ВЭУ средней и большой мощности с диаметром ветроколеса более 30-40 м эффективность его ориентации по ветру снижается из-за некопланарности и различия скоростей ветрового потока по длине размаха лопастей, что приводит к невозможности установки ветроколеса и оптимальному направлению ориентации. Из-за этого снижается выработка электроэнергии (из-за уменьшения используемой энергии ветрового потока) и экономическая эффективность ветряной турбины.

Конструктивные недостатки включают тот факт, что управление отношения системы перерывы жесткого соединения между гондолой (корпусами турбины ветров) и опорной башней горизонтальной осью пропеллером ветровой турбины, что приводит к появлению автоколебаний, а разница в частоте характеристики подвижной и неподвижной частей конструкции, что в конечном итоге снижает надежность и увеличивает амортизационные расходы.

Эффективность работы вертикально-осевых ветрогенераторов принципиально не зависит от направления ветра, и поэтому нет необходимости в механизмах и системах ориентации по ветру. Неравенство характеристик ветрового потока по высоте приводит лишь к некоторому выравниванию крутящих моментов, снимаемых с лопастей.

КОЭФФИЦИЕНТ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

Теоретически доказано, что коэффициент использования энергии ветра идеального ветроколеса горизонтальной, винтовой и вертикально-осевой установки равен 0,593. Это связано с тем, что роторы ветряных турбин обоих типов используют один и тот же эффект подъемной силы, который возникает, когда поток ветра обтекает профилированную лопасть. На сегодняшний день коэффициент использования энергии ветра, достигнутый на горизонтальных винтовых ветряных турбинах, составляет 0,4. На данный момент этот коэффициент для ГРЦ-Вертикальные ветрогенераторы (ВЭУ) составляет 0,38. Экспериментальные исследования отечественных вертикально-осевых установок показали, что достижение значения 0,4-0,45. Вполне реальная задача. Таким образом, можно отметить, что коэффициенты использования энергии ветра винтами с горизонтальной осью и ветряными турбинами с вертикальной осью близки.

Считается, что пусковой момент горизонтально-осевых винтовых ветряных турбин не равен 0, поэтому для их запуска не требуются внешние источники энергии. Однако на практике ветряное колесо этого типа запускается автоматически только в том случае, если оно направлено по ветру с разной точностью. При боковом ветре мощное ветроколесо может не заводиться само и нужен внешний источник энергии для поворота гондолы с ветроколесом по ветру.

Долгое время считалось, что пусковой момент вертикально-осевых ВЭУ равен 0, т.Е. Считалось, что они не запускаются самостоятельно.
Однако ученые GRC-Vertical разработали ветряк H-Darrieus, который запускается при скорости ветра 3,5-4 м / с, в зависимости от мощности (массы) ветряной турбины. Пусковой момент у этих ветряных турбин намного больше 0, и для самовращения достаточно лишь небольшого порыва ветра.

Однако большие ветряные турбины обычно оснащаются дополнительными турбинами типа Савониуса для гарантированного запуска.
Усложнение конструкции ветряка приводит к снижению надежности и внедрению дополнительных аэродинамических устройств. снизить мощность ветряка, что хуже, чем наличие источника энергии для запуска. Это учитывается на современном этапе и при проектировании новых конструкций горизонтально-винтовых ветроустановок. Так, разработчики установки серии MOD мощностью 4,4 МВт отказались от одного из важнейших достоинств этого типа ВЭУ. возможность самозапуска за счет выполнения лопастей ротора с фиксированным шагом, рассчитанных на наиболее эффективную работу в номинальном диапазоне скоростей ветра. Для запуска использовалась методика, заимствованная у ветроустановок с вертикальной осью вращения. Кратковременное переключение генератора в моторный режим и ускорение ротора.

РАЦИОНАЛЬНОСТЬ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ВЕТРОВОЙ ТУРБИНЫ

Инерционные нагрузки на лопасть горизонтально-осевого винтового ветроустановки направлены вдоль лопасти, т.Е. Наиболее выгодным образом. Ступицы колеса и элементы опорно-подшипникового узла компактны и малого размера. Инерционные нагрузки на лопасть вертикально-осевого ВЭУ направлены поперек лопасти по траверсе. Ступица и опорный подшипник в сборе большие. Таким образом, ветродвигатель (ветродвигатель) вертикально-осевой ветроэнергетической установки в меньшей степени удовлетворяет требованию рациональности силовой цепи, чем ветроэнергетическая установка горизонтально-осевого винта. В результате ВЭУ с вертикально-осевым ВЭУ оказывается тяжелее горизонтально-осевого гребного винта.

Между тем при переходе на ветроустановки мегаваттной мощности необходимо учитывать существенно меняющийся характер нагрузки. Во-первых, аэродинамические нагрузки на лопасть горизонтально расположенной ветряной турбины в верхнем и нижнем положениях не одинаковы из-за разницы скоростей ветра по длине размаха лопастей. Лопасть работает с разной скоростью и передает пульсирующий крутящий момент на ступицу. Во-вторых, возрастает важность гравитационных сил. Пульсирующие аэродинамические и гравитационные нагрузки существенно уменьшить вибрации живучести лопасти, ступица и опорно-передача системы. Силы Кориолиса также увеличиваются, когда турбина вращается по ветру.

Все секции лопасти горизонтального винтового ветряного двигателя находятся в разном энергетическом состоянии из-за разницы в их окружных скоростях и углах атаки. Эта разница значительно уменьшается за счет перекручивания секций лопасти относительно друг друга. Особенности инерционного нагружения полотна приводят к необходимости сужения профиля к концу полотна. Таким образом, лопасть воздушного винта конструктивно намного сложнее прямоугольной лопасти вертикально-осевого ветряного двигателя, симметричной относительно плоскости хорды. С другой стороны, сборка стеклопластиковой лопасти вертикально-осевого ВЭУ из отдельных секций представляет значительные трудности из-за необходимости организации фланцевых соединений.

Вращение лопастей винтовой ветряной турбины с горизонтальной осью было разработано и используется не только как средство торможения пропеллера (наряду с обычным фрикционным), но главным образом как средство нахождения оптимального угла наклона лопастей для сохранения пропеллер на максимально возможном количестве оборотов во избежание его выхода за пределы расстояния.

READ  Как Резать Каленое Стекло В Домашних Условиях

Использование системы поворота лопастей значительно усложняет конструкцию ветряка, так как требует наличия системы непрерывного слежения за числом оборотов, поворотных устройств с приводами для каждой лопасти и системы автоматического регулирования углов поворота лопастей. С точки зрения предотвращения опасности выхода на аварийный режим вращения ветроколеса, поворотные системы и устройства для горизонтально-осевых винтовых ВЭУ абсолютно необходимы.

Вращение лопастей турбины с вертикальной осью было бы очень эффективным не только для торможения, но и для поддержания оптимального угла атаки при всех положениях лопасти на круге вращения. Установки с таким принципом работы в настоящее время не используются по следующим причинам: массивная лопасть за один оборот вокруг оси вращения должна совершить несколько качелей, ориентированных по направлению ветра. Не говоря уже о сложности создания самих систем и устройств для таких поворотов, установка становится зависимой от направления ветра, и ее конструкция значительно усложняется. Однако главным соображением в этой связи является тот факт, что даже без вращения лопастей эффективность ветряной турбины с вертикальной осью находится на уровне эффективности гребного винта с горизонтальной осью.

ЗАМЕТАННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ И УДАЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ С БЛОКА ДЛИНЫ ЛЕЗВИЯ

Стреловидная поверхность горизонтального воздушного винта определяется площадью круга, образованного вращающимися концами лопастей. Для ветряной турбины с вертикальной осью эта поверхность определяется как площадь прямоугольника со сторонами, равными длине лопасти и диаметру ветряной турбины (ветряного ротора). Таким образом, стреловидная поверхность вертикально-осевого ветряка сформирована более выгодно, поскольку прямоугольная поверхность может изменяться не только за счет изменения длины лопастей, но и за счет диаметра их вращения, что расширяет тактическую возможности изменения параметров ветряной турбины при проектировании и разработке.

Энергия, отводимая от единицы длины лопасти горизонтально-осевого винтового ветрогенератора, несмотря на закручивание лопасти, сильно изменяется от торца к концу лопасти, в основном из-за увеличения скорости (от нуль на обух клинка до максимального значения на конце клинка).

Если говорить о вертикально-осевой ветряной турбине, то величина отведенной энергии незначительно меняется по длине лопасти, и это изменение зависит только от изменения качества энергии ветрового потока: наличия порывов ветра, изменчивость скорости ветра по высоте. Однако есть и другие причины потери удаленной энергии. Неоптимальные углы атаки, при разных положениях лопасти на окружности вращения, падение моментов вращения ветряка в положениях, когда лопасть движется по потоку, и уменьшение моментов вращения от лопасть, проходящая через аэродинамическую тень башни. Таким образом, следует ожидать, что эффективность отвода ветровой энергии лопастями обоих типов установок будет примерно одинаковой.

Следует отметить, что для небольших (до пять кВт) ВЭУ ГРЦ-Вертикаль угол атаки задается оптимально, в зависимости от ветровой обстановки в регионе, в котором будет работать ВЭУ.
В крупных установках угол атаки можно регулировать в зависимости от режима работы. При старте угол атаки должен быть больше, а с увеличением угловой скорости он должен уменьшаться. Такая система значительно увеличивает эффективность, хотя и ведет к соответствующему удорожанию.

Среди горизонтально-винтовых ветроустановок наибольшее распространение получили высокоскоростные (до 5-7 модулей) установки с числом лопастей менее четырех. Они обеспечивают максимальное использование энергии ветра, то есть наиболее эффективное. Высокая скорость предполагает использование специальных устройств и систем, существенно усложняющих конструкцию ветряной турбины для ограничения угловой скорости вращения в определенных жестких пределах и предотвращения разноса ветроколеса и трансмиссии. Постоянство довольно высокой рабочей скорости вращения упрощает трансмиссионные связи ветроколеса с генератором и обеспечивает достаточно высокое качество электроэнергии без усложнения преобразовательных электрических схем.

В то же время постоянство рабочей скорости вращения, ограниченное прочностью лопастей по инерционной нагрузке, означает ограничение рабочих скоростей ветра (обычно в пределах 1215 м / с) и работа ВЭУ в оптимальном режиме только при определенном ветре, что, конечно, несколько снижает КПД установки.

Для винтовых ветряных турбин с горизонтальной осью и турбинами большого диаметра увеличивается влияние некомпланарной скорости ветра по высоте и влияние гравитационных сил, вызывающих пульсирующие нагрузки в материале лопастей, в опорных устройствах трансмиссии и в самих трансмиссиях. Эти влияния и воздействия тем заметнее, чем выше скорость, что предопределяет повышенное внимание к динамической устойчивости работы всех вращающихся элементов, повышенные требования к прочности конструкции и точности ее изготовления, к качеству сборки. , смазка и балансировка вращающихся деталей и узлов.

С этой точки зрения трудно переоценить схему с вертикальной осью, которая принципиально обеспечивает работу ветряных турбин на малых оборотах. Во всех известных экспериментах, включая те, которые были направлены на поиск средств достижения максимально возможного использования энергии ветра, скорость не превышала 2,5–2,8 модуля. Значение этого обстоятельства станет особенно ясным, если учесть, что все энергетические характеристики (в том числе коэффициент использования энергии ветра) вертикально-осевых ВЭУ остаются на уровне этих характеристик горизонтально-винтовых ВЭУ. Снижение скорости (в 2-3 раза). Это резкое улучшение условий работы механизмов за счет снижения уровня динамичности, упрощение требований к элементам опорно-передачи, устранение необходимости механизмов и систем, обеспечивающие скорость вращения постоянная. Снижение скорости позволяет работать с оптимальным использованием энергии ветра при всех значениях скорости ветра, входящих в рабочий диапазон, т.Е.Повышать КПД ветряных турбин при достаточно простой конструкции лопасти. Рабочий диапазон скоростей ветра на тихоходных ветроустановках увеличен до 2025 м / с. Однако при всем этом необходимо учитывать, что при малых оборотах крутящие моменты увеличиваются, что приводит к увеличению материалоемкости лопастей ветряной турбины в целом за счет длинных траверс, всей ступицы и массовые передачи. Также следует иметь в виду, что вариативность скорости вращения ветряной турбины предполагает введение преобразователей в электрическую схему с целью повышения качества вырабатываемой электроэнергии и согласования ее качества с качеством сетевой энергии.

В принципе, вертикально-осевой ветродвигатель с прямыми лопастями может быть высокоскоростным, ограничением является прочность лопастей па поперечных инерционных нагрузках и вибрационных нагрузках. Тенденция разработки все более прочных, легких и дешевых композитных материалов открывает перспективы для создания высокоскоростных прямолопастных ветроэнергетических установок типа Дарье.

РАЗМЕЩЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА И УМНОЖИТЕЛЯ

Несомненно, большим преимуществом ветроустановок с вертикальной осью является возможность размещения генератора и умножителя на фундаменте установки, что исключает угловую передачу крутящего момента. Это дает возможность отказаться от мощной, скорее всего многопоточной угловой передачи крутящего момента, упростив требования к установке и пригодности оборудования (исключить ограничения по размеру и весу) и условиям эксплуатации (отсутствие толчков и вибраций). При размещении оборудования на фундаменте резко улучшаются условия его установки и эксплуатации, упрощается передача выработанной электроэнергии.

В винтовых ветряных турбинах с горизонтальной осью исключают угловую передачу и помещают оборудование во вращающуюся гондолу. При этом неизбежны трудности в связи с повышенными требованиями к монтажной пригодности оборудования, условиям его эксплуатации, а также с организацией подъема оборудования и его эксплуатации в верхнем положении. Передача электроэнергии от генератора, вращающегося вместе с гондолой, также вызывает много затруднений. Чтобы избежать перекручивания силовой шины, необходимо ограничить вращение гондолы, ввести коллекторную передачу или отключить и раскрутить шину. Во всех этих случаях в конструкцию ветряка вводятся дополнительные устройства, усложняющие ее.

Следует отметить, что передача крутящего момента на уровень фундамента связана с введением длинного трансмиссионного вала, однако возникающее усложнение конструкции полностью компенсируется преимуществами более низкого расположения оборудования, даже если вал пост-шестеренный, т. Е. Быстроходный. В предзацепной (низкоскоростной) версии длинный вал не вносит особых конструктивных сложностей.

READ  Чем Лучше Резать Двп

В ГРЦ-Вертикаль нет редуктора (множителя), что дает прирост КПД (при его наличии КПД снижается). Генератор и часть силовой электроники расположены непосредственно в корпусе ступицы, что, с одной стороны, затрудняет обслуживание, а с другой. повышает эффективность.

В горизонтальных винтовых ветроустановках успешно используются достижения авиационной техники, в частности, в конструкции лопастей, систем контроля углов их установки, трансмиссий. Следовательно, есть все основания полагать, что эти установки достаточно развиты и что их надежность можно дать далеко не заниженными оценками. Тем не менее очевидно, что после разработки вертикально-осевые ветроустановки, особенно мощные, обещают более высокую надежность. Основанием для такого суждения является значительное упрощение их конструкции, снижение уровня требований к изготовлению трансмиссий, упрощение условий монтажа и эксплуатации и т. Д., Что обусловлено следующими особенностями этих установок: отсутствием механизмы и системы управления разворотом гондолы по ветру, размещение генератора и мультипликатора на фундаменте, отсутствие необходимости в устройствах и системах контроля угла установки лопастей, отсутствие проблем с передачей электроэнергии от генератора.

Следует отметить, что высокий уровень надежности сложной конструкции предполагает высокий уровень развития технологий. Этот фактор очень важен для оценки оптимальности вариантов сотрудничества различных предприятий по изготовлению отдельных узлов и агрегатов установок. Учитывая вышесказанное, трудно предположить, что гораздо более простая и надежная конструкция ветряной турбины окажется дороже, несмотря на несколько больший расход материалов.

В последние годы в мировой ветроэнергетике наблюдается тенденция к увеличению удельной мощности ветроэнергетических установок, что объясняется следующими факторами. В связи с тем, что с увеличением мощности установки снижается стоимость электроэнергии, получаемой с один м2 подметаемой поверхности, снижаются затраты на эксплуатацию и обслуживание установки, уменьшается площадь отчуждаемых земельных участков, и эффективность ветряных турбин также увеличивается.

Однако увеличение размеров винтовых ветряных турбин с горизонтальной осью неэффективно. Они имеют верхний предел мощности 3-4 МВт, так как помимо центробежных изгибающих сил, действующих на их лопасти, переменные по величине и направлению, что ограничивает размер лопастей, значительно снижает надежность винтовых ветряных турбин с горизонтальной осью и сокращает срок их службы. Поэтому переход на большую мощность предполагает качественное изменение конструкции ветряка. В свете этого наиболее предпочтительным решением является вертикально-осевая схема, теоретический предел мощности которой, согласно современным представлениям, на порядок выше теоретического предела мощности винтовых ветряных турбин с горизонтальной осью.

РАЗРАБОТАННАЯ СКОРОСТЬ ВЕТРА

Как отмечалось выше, расчетная скорость ветра винтовых ветряных турбин с горизонтальной осью обычно находится в пределах 1215 м / с по условию инерционной нагрузки лопастей. Расчеты ассоциации «Гидропроект» по определению проектных скоростей ветра по ветровому потенциалу более двести метеостанций России позволили выявить ряд участков (на восточном побережье Северного Ледовитого океана, в Охотском море, в Приморье, Камчатка, Курильская гряда, в горах Казахстана, на Кавказе, в Крыму и др.), Где расчетные скорости ветра 18-20 м / с и рабочий диапазон скоростей ветра высокой доступности экономически оправданы. До тридцать м / с. Как показали исследования казахстанских специалистов, проведенные для района Джунгарских ворот (здесь при средней годовой скорости ветра восемь м / с преобладает ветер со скоростью более пятнадцать м / с), начальная скорость ветра мало влияет на уровень потребляемой энергии. Таким образом, при изменении начальной скорости ветра от 4,5 до 7,5 м / с выработка электроэнергии снижается менее чем на 2%. Влияние расчетной скорости ветра на выработку электроэнергии очень велико. Например, увеличение проектной скорости ветра с 10,4 до двадцать м / с приводит к увеличению производства более чем в четыре раза. Это указывает на то, что для территорий с высоким ветровым потенциалом значения расчетной скорости ветра, принятые для обычных ветряных турбин, недостаточны, так как слишком большие ресурсы ветровой энергии будут недоиспользоваться.

Как упоминалось выше, рабочий диапазон скоростей ветра для низкоскоростных ветряных турбин с вертикальной осью увеличивается до 20-25 м / с, и поэтому в районах с высоким ветровым потенциалом, несомненно, предпочтительны ветровые турбины с вертикальной осью.

Ветроустановки (ВЭУ) ГРЦ-Вертикаль работают в диапазоне скоростей ветра 4-60 м / с, при номинальной (рабочей) скорости 10,4 м / с. При достижении номинальной скорости обороты ветряка стабилизируются за счет аэродинамических тормозов.

С точки зрения воздействия на окружающую среду низкооборотные вертикально-осевые ветроустановки имеют преимущества перед высокоскоростными горизонтально-пропеллерными: при их эксплуатации ниже все уровни аэродинамических и инфра-шумов, меньше теле- и радиопомех, радиус разлета осколков лезвий в случае их разрушения меньше, птицы.

В частности, уровень шума ветрогенераторов ГРЦ-Вертикаль находится в пределах 40-50 дБ на расстоянии десять метров. Для сравнения, шум вентилятора компьютера составляет пятьдесят дБ. Электромагнитные колебания практически отсутствуют, поэтому эти ВЭУ можно размещать вблизи узлов связи (в том числе в аэропортах), где требования к чистоте воздуха достаточно высоки из-за наличия навигационного оборудования.

Для сравнительной оценки ниже были рассмотрены характеристики трех ветроустановок: NEWECS-45 (Голландия), WTO-1250B (Россия), эскизный проект завода Д. Де Ренцо (США), из которых WTO-1250B. вертикальный.осевой:

Следует отметить, что массовые характеристики эскизного проекта завода Д. Де Ренцо были получены расчетным путем на основе теоретических методов, а при рабочем проектировании с учетом конкретных конструктивных и технологических требований будут получены реальные характеристики ветроустановки. Конечно будет выше.

Из приведенных данных видно, что рабочие органы (лопасть, траверса) ветрового колеса горизонтально-осевой винтовой установки легче вертикально-осевой, но их втулка (ступица) значительно тяжелее. Система передачи крутящего момента легче при вертикально-осевой установке, даже несмотря на наличие в некоторых случаях трансмиссионного вала. Массы электрической системы и опорной башни обоих типов установок примерно того же порядка.

Общая масса рассматриваемых установок примерно на одном уровне с небольшим преимуществом вертикально-осевого ВЭУ за счет отсутствия гондолы, механизмов и систем ориентации ветра и вращения лопастей.

В ГРЦ-ВЭУ отсутствует трансмиссионный вал, что создает дополнительное преимущество этих установок перед другими ВЭУ с вертикальной осью.

В сложной комбинации свойств, которые чаще всего характеризуют каждый из типов ВЭУ двояко, невозможно понять методы их качественной оценки (тяжелее-легче, сложнее-проще, эффективнее-неэффективнее). Требуется количественный анализ всего комплекса характеристик ВЭУ на основе теоретических и модельно-экспериментальных исследований с получением данных об эффективности ВЭУ обоих типов в экономической и метеорологической ситуации конкретного региона.

По сравнению с требованиями к ветроустановкам средней мощности (до один МВт) требования к установкам мегаваттного класса выше, прежде всего по потребительским свойствам (надежность, экологичность, простота обслуживания и ремонта, простота конструкции, срок службы и др.). П.). Также учитываются такие важные свойства, как экономичность, стоимость строительства, эксплуатационные расходы и др. Этим требованиям наиболее удовлетворяют ветроустановки с вертикальной осью, которые по энергетическим характеристикам не уступают винтовым с горизонтальной осью, но отличаются свойствами, позволяющими снизить затраты на электроэнергию в районах с повышенным ветровым потенциалом.

Какой перфоратор лучше вертикальный или горизонтальный

По мнению специалистов, ГРЦ-Вертикальные установки малой мощности (до пять кВт) также имеют преимущество перед горизонтально-осевыми ВЭУ.

Если говорить в самых общих чертах, то необходимо подчеркнуть, что одна схема, а также один типоразмер ветроустановок не могут удовлетворить потребности всех регионов даже одной страны. Ветроэнергетика как подотрасль энергетики станет конкурентоспособной только в случае развития различных областей, которые могут создать государственный рынок ветроэнергетического оборудования.
(по материалам КБ ЮжныйДоктор технических наук М.И. Галса, инженер Ю.П. Дымковец, Н.А.Акаев, И.Ю. Костюков)