Technologia / Poradnik techniczny
Wyróżnik szybkobieżności turbiny wiatrowej: promień wirnika, RPM i prędkość wiatru
Prędkość końcówki łopaty opisuje ruch wokół osi wirnika; wyróżnik szybkobieżności porównuje ją ze zdefiniowaną prędkością wiatru. Żadna z tych wielkości nie jest mocą znamionową ani wielkością ustalaną wyłącznie przez średnicę wirnika.
Trzy dane wejściowe. Jeden jasno zdefiniowany stosunek.
Zachowaj promień, prędkość obrotową i pomiar wiatru w jednym zapisie. Prosta arytmetyka nabiera znaczenia dopiero wtedy, gdy dane wejściowe opisują ten sam stan.
01 / Promień
Użyj odległości od osi do końcówki łopaty.
Dla wirnika kołowego o średnicy D promień nominalny wynosi D / 2.
Dla wirnika kołowego o średnicy D promień nominalny wynosi D / 2. W całym obliczeniu używaj metrów. Wymagana jest odległość od osi obrotu do końcówki; nie musi ona być równa długości wyprodukowanej łopaty, ponieważ zespół wirnika obejmuje również układ nasady i piasty.
Potwierdzone nominalne średnice wirników MARSTON wynoszą 5, 7.5, 10, 12 i 14 m dla pięciu obecnych modeli. Wymiary te dają kontekst geometryczny. Nie określają roboczych RPM, dopuszczalnej prędkości końcówki ani optymalnego wyróżnika szybkobieżności dla żadnego modelu.
02 / Jednostki prędkości obrotowej
Przelicz RPM przed pomnożeniem przez promień.
Niech n oznacza prędkość obrotową w obrotach na minutę.
Niech n oznacza prędkość obrotową w obrotach na minutę. Prędkość kątowa wynosi ω = 2πn / 60 w radianach na sekundę. Moduł prędkości końcówki wynosi v_tip = rω = 2πrn / 60 w metrach na sekundę, gdzie r to odległość od osi w metrach.
Mnożenie metrów bezpośrednio przez RPM pozostawia przeliczenie niepełne. Wynik w m/s wymaga zarówno współczynnika obwodu, jak i przeliczenia minut na sekundy. Przed wyborem odpowiedniego promienia ustal też, czy zapisana prędkość dotyczy wirnika, czy innego obracającego się wału.
03 / Przykład obliczeniowy
Hipotetyczne obliczenie bez twierdzenia o produkcie.
Rozważ przykładowy promień wirnika 2 m i prędkość obrotową 120 rpm.
Rozważ przykładowy promień wirnika 2 m i prędkość obrotową 120 rpm. Prędkość kątowa wynosi 2π × 120 / 60, około 12.57 rad/s. Moduł prędkości końcówki wynosi 2 × (2π × 120 / 60), około 25.13 m/s. Te wymyślone dane wejściowe nie opisują modelu MARSTON.
Jeśli zdefiniowana prędkość wiatru na wejściu wynosi 8 m/s, odpowiadający jej wyróżnik szybkobieżności wynosi λ = 25.13 / 8, czyli około 3.14. Obie prędkości są wyrażone w tych samych jednostkach, więc stosunek jest bezwymiarowy. Przykład pokazuje tylko obliczenie; nie wskazuje sprawnego ani dopuszczalnego punktu pracy.
04 / Odniesienie wiatru
Opisz prędkość wiatru użytą w mianowniku.
Wyróżnik szybkobieżności wynosi λ = v_tip / U, gdzie U jest odniesieniem prędkości wiatru używanym do porównania.
Wyróżnik szybkobieżności wynosi λ = v_tip / U, gdzie U jest odniesieniem prędkości wiatru używanym do porównania. Określ miejsce, podstawę uśredniania i związek ze stanem wirnika. Regionalna średnia roczna i chwilowy odczyt prędkości obrotowej nie opisują tego samego punktu pracy.
Przy interpretacji zmiennych warunków znaczenie ma synchronizacja. Stosunek dwóch średnich z długiego okresu na ogół nie jest równy średniej z pojedynczych stosunków sparowanych w czasie. Przy zerowej prędkości wiatru stosunek jest nieokreślony; w pobliżu zera niepewność pomiaru może dominować w interpretacji.
05 / Osiągi
Sam wyróżnik nie określa mocy wyjściowej ani celu sterowania.
Dwa obliczenia o równym λ same w sobie nie potwierdzają równej mocy elektrycznej, sprawności, obciążenia ani hałasu.
Dwa obliczenia o równym λ same w sobie nie potwierdzają równej mocy elektrycznej, sprawności, obciążenia ani hałasu. Nadal istotne są konstrukcja łopaty, stan maszyny i elektryczny stan pracy. Optymalny wyróżnik lub dopuszczalny zakres pracy wymaga dowodów dla rzeczywistej konstrukcji; nie można go przejąć z ogólnego wykresu turbiny wiatrowej.
Podobnie obliczenie prędkości końcówki nie ustala prędkości wiatru rozpoczęcia generacji elektrycznej. Ruch wirnika i oddawana moc elektryczna to odrębne obserwacje. Skorzystaj z poradnika o prędkościach rozruchu i pracy dla tych pojęć oraz z poradnika o krzywej mocy w celu uzyskania dowodów dotyczących mocy wyjściowej.
06 / Zapis danych
Zapewnij odtwarzalność obliczenia.
Zachowaj rewizję urządzenia, źródło średnicy, definicję kanału prędkości obrotowej, jednostki, odniesienie wiatru i wspólny przedział czasu.
Zachowaj rewizję urządzenia, źródło średnicy, definicję kanału prędkości obrotowej, jednostki, odniesienie wiatru i wspólny przedział czasu. Oznacz dane zmierzone, modelowane lub hipotetyczne, aby inna osoba mogła odtworzyć obliczenie bez pomylenia grafiki ze zbadaną mapą osiągów.
W zapytaniu projektowym wskaż informacje o prędkości roboczej i osiągach potrzebne dla wybranego modelu. Elektryczne sterowanie odchyleniem MARSTON samo nie określa λ ani nie dowodzi istnienia algorytmu optymalizacji. Poradnik o danych generatora wyjaśnia związek prędkości obrotowej z oddzielnie zdefiniowanymi obserwacjami elektrycznymi.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Moment obrotowy, prędkość i moc generatora wiatrowego: granice mechaniczne.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Dynamika wieży turbiny wiatrowej: częstotliwości, postacie drgań i wzbudzenie.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Konwencje kierunku wiatru, ustawienia gondoli i kąta odchylenia.
Informacje ogólne: OpenStax: prędkość kątowa i styczna · U.S. Department of Energy: glosariusz Small Wind Guidebook. Źródła wyjaśniają koncepcje branżowe; są odrębne od właściwych dokumentów produktów i projektów MARSTON.
Przygotuj informacje do tej oceny.
Uporządkuj dane projektu według listy kontrolnej. Oznacz braki i zachowaj odniesienia do dokumentów.
| Element oceny | Informacje do dostarczenia | Cel |
|---|---|---|
| Geometria wirnika | Źródło średnicy i promień od osi obrotu | Użyj właściwych danych geometrycznych. |
| Kanał prędkości obrotowej | Wirnik lub inny wał; jednostki RPM i podstawa zapisu | Nie mieszaj różnych elementów obracających się. |
| Odniesienie prędkości wiatru | Miejsce, podstawa czasowa, jednostki i uwagi o jakości | Zdefiniuj mianownik stosunku. |
| Zgodny stan | Wspólne znaczniki czasu i stan pracy | Porównuj dane wejściowe opisujące ten sam stan. |
| Interpretacja | Obliczony wyróżnik a udokumentowane granice pracy | Oddziel arytmetykę od zatwierdzenia osiągów. |
Pytania techniczne.
Czy sama średnica wirnika daje prędkość końcówki?
Nie. Potrzebna jest też prędkość obrotowa. Promień określa tor ruchu; RPM określa, jak szybko jest on pokonywany.
Czy wyróżnik szybkobieżności mierzy się w m/s?
Nie. To bezwymiarowy stosunek prędkości końcówki do zdefiniowanej prędkości wiatru, wyrażonych w zgodnych jednostkach.
Czy wyższy wyróżnik zawsze oznacza więcej energii elektrycznej?
Nie. Sam wyróżnik nie ustala mocy elektrycznej ani najlepszego stanu pracy konkretnej turbiny.
Czy mogę użyć przykładowej wartości RPM dla modelu MARSTON?
Nie. Promień, RPM i prędkość wiatru w przykładzie mają wyłącznie charakter poglądowy.
Czy długość łopaty zawsze stanowi połowę średnicy wirnika?
Nie. Promień mierzy się od osi do końcówki. Długość wyprodukowanej łopaty zależy od układu piasty i nasady.
Czy elektryczne sterowanie odchyleniem określa optymalny wyróżnik?
Nie. Ustawianie odchylenia i charakterystyki prędkości obrotowej wirnika to różne zagadnienia; potrzebne są właściwe modelowi dowody dotyczące pracy i sterowania.
Zapytanie techniczne
Wnieś informacje projektowe do rozmowy.
Prędkość końcówki łopaty opisuje ruch wokół osi wirnika; wyróżnik szybkobieżności porównuje ją ze zdefiniowaną prędkością wiatru. Przekaż dostępne informacje i zakres wyposażenia, który ma zostać oceniony w ramach oferty technicznej.