Ветроэнергетический опреснительный комплекс
Ветроэлектрический опреснительный комплекс предназначен для выработки электрической энергии с использованием энергии ветра и получения воды питьевого качества из минерализованных вод.
Составными частями комплекса являются:
1. Автономная дистилляционная опреснительная установка производительностью до 55 литров в сутки (ДОУ-55) опресненной воды питьевого качества из минерализованной исходной воды с концентрацией солей до 100г/дм3 с использованием для электропитания тока любой частоты напряжением 220В.
Составные части комплекса функционально связаны системой преобразования и распределения электрической энергии.
2. Автономная ветроэлектрическая установка (ВЭУ-10) до 10кВт мощности для индивидуального использования в качестве автономной ветроэлектрической станции (ВЭС) непрерывного действия на основе комплектации ее (по желанию потребителя) модулями целевого назначения:
а) блоком аккумуляторных батарей с зараядно-регулирующим устройством;
б) дизель - генератором;
в) инвертором для получения качественной электроэнергии, потребляемой радио-телеаппаратурой, холодильниками.
Дистилляционная опреснительная установка (ДОУ) предназначена для производства воды питьевого качества из любых природных минерализованных вод: морских, шахтных, соленых озер, артезианских.
В ДОУ реализуется разработанная специалистами ГКБ «Южное» новая технология упаривания минерализованных вод, обеспечивающая устойчивое самоочищение теплопередающих стенок от образующейся накипи, глубокую переработку воды. Технология исключает необходимость какой-либо предварительной обработки сходной воды с целью уменьшения ее способности образовывать накипь. Технология предполагает использование неизотермических оребренных теплопередающих стенок, поддержание режима комплексного кипения жидкости на таких стенках. Технология отработана на опытных упаривающих установках мощностью до 300кВт с использованием вод Каспийского и Черного морей, артезианских и шахтных вод, а также электролитов с различным содержанием солей.
В качестве источника тепла в установке используются выпускаемые промышленностью трубчатые электрические нагреватели (ТЭН). Электрическое питание опреснительной установки может, осуществляется от сети электрического тока напряжением 220 В частотой (50…60)Гц без использования каких-либо преобразователей тока, ветроэлектрических станций, солнечных преобразователей и других источников. Работа установки осуществляется в автоматическом режиме.
Схема установки представлена на рис.1
Основные характеристики опреснительной установки:
Производительность, дм3/сутки, 55л.
Потребляемая электрическая мощность, кВт 2,1
Солесодержание в исходной минерализованной
воде, г/ дм3, до 100
Солесодержание в упаренном рассоле, г/ дм3, до 150
Ресурс работы, лет не менее 15
Габариты, мм, не более 600х40х1200
Вес, кг, не более 30
Цена ≈ 4500
Ветроэлектрическая установка (ВЭУ) предназначена для преобразования энергии ветрового потока в электрическую энергию переменного тока напряжением 380 (220) В, частотой 50 Гц. Применяется в виде автономного источника электрической энергии для индивидуальных хозяйств, усадеб садово-дачных участков и других хозяйственных объектов при наличии ветра со скоростью 3 м/с и более.
Конструктивно ВЭУ выполнена по классической схеме с горизонтальной осью вращения. Трехлопастное ветроколесо установлено за агрегатным блоком попутно направлению ветра и самоориентируется по ветру под воздействием флюгерного момента.
Ветроколесо преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения, передаваемую через мультипликатор на вал генератора для преобразования а электрическую энергию.
ВЭУ состоит из следующих основных составных частей и узлов:
- комплекта лопастей (3 шт.);
- ступицы ветроагрегата;
- агрегатного блока;
- привода тормоза;
- ферменной или трубчатой опоры с растяжками;
- фундамента;
- устройства заземления, металлизации и молниезащиты;
- шкафа управления и коммутации.
В ступице встроен центробежный пружинный регулятор, обеспечивающий регулировку частоты вращения ветроколеса в зависимости от скорости ветра и штормовую защиту агрегата.
В ветроагрегатном блоке на общей платформе размещены:
- синхронный генератор со встроенным планетарным мультипликатором;
- подшипниковая опора с валом ветроколеса;
- тормоз;
- муфта;
- опорно-поворотное устройство;
Опорно-поворотное устройство обеспечивает поворот агрегатного блока с ветроколесом относительно опоры при самоориентации оси ветроколеса попутно направлению ветра.
Опора предназначена для размещения агрегатного блока с ветроколесом на заданной высоте. В верхней части опоры предусмотрена кольцевая площадка обслуживания. Для удобства транспортирования и монтажа опора выполнена сборно-разборной, пояса (стойки), опоры разделены на три части.
В нижней части опоры закреплен шкаф управления и коммутации (ШУК) соединенный силовым кабелем, подвешенным на тросе по оси опоры, с генератором в агрегатном блоке. Кабель для компенсации закручивания имеет в нижней части петлю.
Фундамент ВЭУ может быть выполнен как монолитным (заливкой анкерных болтов и закладных элементов бетоном в подготовленных котлованах), так и сборно-разборным (установкой фундаментов анкерного типа в подготовленные котлованы с последующей засыпкой грунтом) по желанию Заказчика в зависимости от назначения ВЭУ.
При нормальной эксплуатации ВЭУ находится в постоянном постоянной готовности к выдачи электроэнергии. В остановленном состоянии ВЭУ самоориентируется на ветер.
Контроль за работой ВЭУ производится по приборам в ШУК (по счетчику мощности), ШУК содержит также контрольно-распределительное устройство для регулирования величины подключаемой нагрузки и ее распределения в процессе работы ВЭУ.
По состоянию на июль 1999 г. предприятием КЕРН изготовлен и смонтирован (на участке Симферопольской ПЭС) экспериментальный образец ВЭУ:
-с синхронным генератором мощностью 8 кВт;
- с двухлопастным ветроколесом;
- с опорой (башней), имеющей высоту 9 м.
На расстоянии ≈100 м. от ВЭУ оборудован пункт управления. Пункт управления имеет с ВЭУ кабельную связь и позволяет управлять работой ВЭУ, а также регистрировать параметры, характеризирующие работу конструкции и систем электрооборудования. На базе экспериментальной ВЭУ отработаны принципы запуска ВЭУ, стабилизации вырабатываемой электроэнергии и останова ВЭУ при различных скоростях ветра.
Рис.1 Электрическая дистилляционная опреснительная установка.
1-паропровод; 2-конденсатор пара; 3-вентилятор; 4-минерализатор; 5-емкость питьевой воды; 6-фильтр; 7-обратный клапан; 8-электронасос; 9-электроклапан; 10-магистраль слива рассола; 11-магистраль подачи минерализованной воды; 12,13-сигнализатор уровня; 14-нагреватель; 15-испаритель; 16-сепаратор влаги.
Гембарский Г. Е. – инженер филиала ОАО «Крымэнерго» «Крымэнергоремналадка»
Научный руководитель – профессор, доктор технических наук Грачева Л. И.
