Нормализация условий труда для осмотрщика двигателей на объектах ветроэнергетики

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

______________________________________________________________

Факультет		Промышленное и гражданское строительство

 Кафедра		Техносферная и экологическая безопасность

Специальность 	Безопасность технологических процессов и производств





УТВЕРЖДАЮ

зав. кафедрой ТиЭБ

д.т.н., проф. Титова Т. С.



«____» ___________ 20 ___ г.



ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу обучающейся



Никитина Егора Юрьевича



1. Тема работы «Нормализация условий труда для осмотрщика двигателей на объектах ветроэнергетики»



утверждена приказом по Университету от					 «____» _____________ 20 ____  г.      № _____



2. Срок сдачи обучающимся законченной работы  			       «____» _____________ 20 ____  г.



3. Исходные данные к работе: 

ГОСТ Р 51237-98 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. 

Коллектив авторов. Большая советская энциклопедия. – М.: Большая советская энциклопедия - 1990. 

Безруких П.П Ветроэнергетика. (справочное и методическое пособие). М.: - ИД «ЭНЕРГИЯ». 2010, 320 с. 

Константинова С., Типы ветродвигателей?. Новые конструкции и технические решения. «Энергетика и ТЭК» - No1, январь 2013. 

Приказ Минтруда России от 28.03.2014 N 155н (ред. от 17.06.2015) 

"Об утверждении Правил по охране труда при работе на высоте" (Зарегистрировано в Минюсте России 05.09.2014 N 33990) 



4. Содержание расчетно-пояснительной записки: 

Анализ современного состояния проблемы. Обеспечения безопасности при эксплуатации ветроэнергетических установок.

Анализ объекта исследования – ветроэнергетическая установка, машина по обслуживанию.

Описание рабочего места

Оценка производственных факторов, воздействующих на персонал при обслуживании ветроэнергетической установки.

Карта риска и специальная оценка условий труда. Средства индивидуальной защиты.


5. Перечень графического материала:

 презентация, выполненная в MSPowerPoint

6. Консультанты по ВКР с указанием относящихся к ним разделов работы

Раздел 

Консультант

Подпись, дата





Задание выдал

Задание принял























































Дата выдачи задания «____» _____________ 20 ____ г.









Руководитель ВКР							Т. С. Титова





Задание принял к исполнению					Е.Ю. Никитин


КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН



№

п/п



Наименование этапов

ВКР



Сроки выполнения этапов ВКР

Примечание

1.

Анализ современного состояния проблемы. Обеспечения безопасности при эксплуатации ветроэнергетических установок.

20.03 - 05.04



2.

Анализ объекта исследования – ветроэнергетическая установка, машина по обслуживанию.

05.04 - 21.04





3.

Описание рабочего места осмотрщика двигателей ветроэнергетической установки

21.04 - 5.05



4.

Оценка производственных факторов, воздействующих на персонал при обслуживании ветроэнергетической установки.

05.05 - 20.05



5.

Оценка риска, воздействующего на персонал при обслуживании ветроэнергетической установки.

20.05 - 01.06



	

Обучающийся







Руководитель ВКР 


Аннотация

Целью выпускной? квалификационной? работы является разработка проекта по нормализации условий труда для осмотрщика двигателей на объектах ветроэнергетики. 

Основное направление работы состоит в разработке перечня средств индивидуальной защиты (СИЗ), обеспечивающихбезопасную работы на высоте свыше 100м. 

В результате выполнения работы была проведена специальная оценка условий труда (СОУТ), на основании которой был разработан вариант перечень средств индивидуальной защиты (СИЗ) и мероприятий, необходимых для производства монтажа и обслуживания ветряных электростанции? 




Оглавление

	Введение	8

	I. Анализ современного состояния проблемы. Обеспечения безопасности при эксплуатации ветроэнергетических установок.	9

	1.1 Основные понятия ветроэнергетики.	9

	1.2 Техника безопасности при работе на высоте.	17

	1.3 Современное состояние проблемы в России и за рубежом.	23

	II. Анализ объекта исследования – ветроэнергетическая установка, машина по обслуживанию.	27

	2.1 Описание ветроэнергетической установки.	27

	2.2 Классификация ветряных электростанции?.	36

	2.3 Описание машины.	38

	2.4 Ситуационные модели.	44

	III. Описание рабочего места осмотрщика двигателей ветроэнергетической установки	47

	3.1 Конструкция асинхронного электродвигателя	47

	3.2 Принцип работы. Вращающееся магнитное поле.	50

	3.3 Концепция вращающегося магнитного поля	51

	3.4 Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток	54

	3.5 Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя	55

	3.5 Звезда и треугольник	58

	3.6 Управление асинхронным двигателем	60

	3.7 Частотное управление асинхронным электродвигателем	62

	3.8 Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором	63

	IV. Оценка производственных факторов, воздействующих на персонал при обслуживании ветроэнергетической установки.	65

	V. Оценка риска воздействующего на персонал при обслуживании ветроэнергетической установки.	80

	5.1 Оценка условий труда осмотрщика двигателей	80

	5.2 Гарантии и компенсации, предоставляемые работнику (работникам), занятым на данном рабочем месте	90

	5.3 Рекомендации по улучшению условий труда, по режимам труда и отдыха, по подбору работников	94

	5.4 Средства индивидуальной защиты	98

	5.5 Расчёт нормы расхода и затраты на средства индивидуальной защиты	112

	Заключение	118

	Библиографический список	122






Введение

На сегодняшнии? день трудно представить какои?-либо из видов деятельности человека без применения в неи? электроэнергии. Около 70% всей вырабатываемои? электроэнергии приходится на тепловые электростанции, использующие в качестве топлива различное минеральные сырьё. По разным оценкам запасов наиболее широко используемых видов минеральных ресурсов (нефть, природныи? газ, каменныи? уголь) остается на срок около 50 лет. При этом, с увеличением количества уже добытых ресурсов, увеличивается сложность и трудое?мкость добычи этих видов минеральных ресурсов. 

Решением проблемы перехода от различных видов минерального топлива для выработки электрическои? энрегии занимаются нетрадиционные виды энергетики, ветроэнергетика в частности. Использование энергии ветра может помочь обеспечить покрытие большей части потребности в электроэнергии. Ветроэлектрические станции, по сравнению с аналогичными по мощности АЭС и ТЭС, обладают меньшеи? стоимостью. 

Главнои? проблемои? ветроэнергетических установок является сложность в монтаже, ремонте и техническом обслуживании. Основнои? сложностью, при этом, является высота установки самих установок, достигающая 100 м, что ведет за собои? увеличение вероятности получения травмы человеком, который их обслуживает. 

Целью дипломного проекта является разработка комплекса мероприятий по нормализации условий труда для осмотрщика двигателей на объектах ветроэнергетики. 




I. Анализ современного состояния проблемы. Обеспечения безопасности при эксплуатации ветроэнергетических установок.

1.1 Основные понятия ветроэнергетики.

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, связанная с разработкои? методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Энергия ветра (кинетическая энергия ветрового потока) является формои? солнечнои? энергии: образование ветра является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика состоит из 2 основных частеи?: ветротехники, разрабатывающеи? теоретические основы и практические прие?мы проектирования технических средств (агрегатов и установок), и ветроиспользования, включающего теоретические и практические вопросы оптимального использования энергии ветра, рациональнои? эксплуатации установок и их технико-экономических показателеи?, обобщение опыта применения установок в народном хозяи?стве, а также опирается на результаты аэрологических исследовании?, на базе которых разрабатывается ветроэнергетическии? кадастр. 

Ветроэнергетическии? кадастр - систематизированныи? свод сведении?, характеризующии? ветровые условия местности, составляемыи? периодически или путем непрерывных наблюдении? и дающии? возможность количественнои? оценки энергии ветра и расчета ожидаемои? выработки ветроэнергетическими установками. 

Ветровая энергия, наряду с солнечнои? и воднои?, принадлежит к числу постоянно возобновляемых и, в этом смысле, вечных источников энергии, обязанных своим происхождением деятельности Солнца. Вследствие неравномерного нагрева солнечными лучами земнои? поверхности и нижних слоев земнои? атмосферы, в приземном слое, а также на высотах от 7 до 12 км возникают перемещения больших масс воздуха, то есть рождается ветер. Он несе?т колоссальное количество энергии: 96-1021 Дж (26,6-1015 КВтч), что составляет почти 2% энергии всеи? солнечнои? радиации, попадающеи? на Землю. Сила ветра, зависящая от его скорости, изменяется в очень широких пределах — от ле?гкого дуновения до урагана, скорость которого достигает 60—80 м/сек. 

К достоинствам ветровои? энергии, прежде всего, следует отнести доступность, повсеместное распространение и практически неисчерпаемость ресурсов. Источники энергии не нужно добывать и транспортировать к месту потребления: ветер самостоятельно поступает к установленному на его пути ветродвигателю. Эта особенность ветра чрезвычайно важна для труднодоступных (арктических, степных, пустынных, горных и т.п.) раи?онов, сильно удале?нных от источников централизованного энергоснабжения, и для относительно мелких (мощностью до 100 квт) потребителеи? энергии, распределённых на обширных территориях. Основнаясложность к использованию ветра как энергетического источника — непостоянство его скорости, а, следовательно, и энергии во времени. Ветер обладает не только многолетнеи? и сезоннои? изменчивостью, но также изменяет свою активность в течение суток и за очень малые промежутки времени (мгновенные пульсации скорости и порывы ветра). Потенциал ветровои? энергии зависит от значении? среднегодовои? или среднепериоднои? скорости и повторяемости различных скоростеи? ветра. Его оценивают количеством энергии, которую с помощью ветродвигателя можно получить в даннои? местности. В зонах с умеренным ветровым режимом (среднегодовая скорость ветра 5 м/сек) на 1 км2 можно получить годовую выработку электроэнергии пордяком 3,6 МДж (1 млн. КВтч, или 1 ГВт-ч). Мощность ветрового потока пропорциональна кубу скорости ветра. Поэтому даже относительно небольшие его изменения приводят к значительным колебаниям мощности, развиваемои? ветродвигателем, в диапазоне скоростеи? от рабочего минимума, при котороим ветродвигатель начинает вырабатывать полезную мощность, до расче?тнои?скорости, которои? соответствует установленная мощность ветроэнергетическои? установки). Конструкции и способы регулирования частоты вращения и мощности ветродвигателеи? обеспечивают их наде?жную работу при буревых скоростях ветра (40—50 м/сек) и ограничение развиваемои? мощности таким образом, что максимальная мощность превышает установленную обычно не более чем на 15—20%. Чтобы уменьшить колебания мощности или избежать их, ветровую энергию в периоды, когда имеется избыточная мощность, накапливают и затем используют в периоды безветрия или неудовлетворительных скоростеи? ветра. 

Ветер - циркуляционное перемещение воздушных масс, вызванное неравномерностью нагрева земнои? поверхности (непостояннои? в течение суток, сезона и в пространстве), а также вращением земли вокруг своеи? оси, вызывающем так называемую кориолисовую силу инерции (от греческого «karyorr» - «орех», ядро ореха - вид земли из космоса). Иначе говоря, это глобальные условия, вызывающие воздушные течения общеи? циркуляции атмосферы земли. 

По происхождению различаются следующие местные ветры, как правило, носящие свои названия: 

а) ветры, связанные с особенностями нагревания земнои? поверхности: бризы в прибрежных раи?онах мореи? и больших озер и водохранилищ, как разница в нагреве суши и воды; горно-долинные ветры в горах, меняющие направления дважды в сутки; ледниковые ветры, постоянно дующие вниз по склонам ледниковых долин; 

б) ветры, связанные с течениями общеи? циркуляции атмосферы над горными массивами. При этом на подветренных склонах гор воздух получает нисходящую составляющую скорости и усиливается, в результате создаются местные ветра получившие названия фена, боры, сармы и т. п. 

в) ветры, связанные с течениями общеи? циркуляции атмосферы, но без нисходящеи? составляющеи?, а топографически усиленные в данном раи?оне: афганец, урсатоевскии? ветер в Среднеи? Азии, каньонныи? ветер в Севернои? Америке, косава на балканском полуострове и др. 

г) ветры, связанные с течениями общеи? циркуляции атмосферы. даже не усиленные в данном раи?оне, но создающие в нем особыи? важныи? для хозяи?ственнои? деятельности режим погоды, приносящие потепление или похолодание, песчаную пыль или влагу: суховеи? в южных областях России и Украины, сирокко в Средиземноморье, хамсин в Египте, хармаштан в Западнои? Африке, блиццард в Севернои? Америке, пурга в Севернои? и Центральнои? Азии, памперо в Аргентине и др. 

д) Многочисленные пыльные вихри, шквалы, пыльные и песчаные бури, связанные с неустои?чивои? стратификациеи? (распределение температуры воздуха по вертикали) атмосферы при сильном нагревании воздуха снизу или притоке холодного воздуха в высоких слоях. С ветрами разного происхождения прежде всего имели мореплаватели, начиная с древнеи?ших времен. Поэтому не удивительно, что англии?скии? военныи? гидрограф и картограф, контр-адмирал Френсис Бофорт (Beaufort, 1774 - 1857) предложил в 1806 году условную шкалу для оценки силы ветра в баллах по его воздеи?ствию на наземные предметы и по волнению моря. 

По фамилии автора шкала получила название "шкала Бофорта" и ею по сеи? день пользуются моряки и к неи? присоседились ветроэнергетики. В таблице приведена шкала Бофорта:

Таблица 1. Сила ветра по шкале Бофорта.



Таблица 2. Сила ветра по шкале Бофорта и ее? влияние на условия работы современных ВЭУ.




Ветер на различных высотах в атмосфере Земли для каждои? точки ее поверхности определяется скоростью, которая, собоственно говоря, является случаи?нои? переменнои? в пространстве и времени, зависящеи? от многих факторов местности, сезона года и погодных условии?. 

Таблица 3. Среднегодовые скорости ветра и удельные валовые потенциалы ветровои? энергии территории России на высоте 50 м над уровнем моря.




1.2 Техника безопасности при работе на высоте.

К работам на высоте относятся работы, при которых: существуют риски, связанные с возможным падением работника с высоты 1,8 м и более; существуют риски, связанные с возможным падением работника с высоты менее 1,8 м, если работа проводится над машинами или механизмами, поверхностью жидкости или сыпучих мелкодисперсных материалов, выступающими предметами. 

Все работы на высоте делятся на:

а) работы на высоте с применением средств подмащивания, а также работы, выполняемые на площадках с защитными ограждениями высотои? 1,1 м и более; 

б) работы без применения средств подмащивания, выполняемые на высоте 5 м и более.

К работе на высоте допускаются лица, достигшие возраста восемнадцати лет. 

Работники, производящие работы на высоте, в соответствии с деи?ствующим законодательством должны проходить медицинские осмотры. 

У работника, осуществляющего работу на высоте необходимо наличие квалификации, соответствующей типу выполняемых работ. 

Работодатель обязан обеспечить использование применения подъемников (вышек), люлек, машин или механизмов, а также средств коллективнои? и индивидуальнои? защиты. 

Работодателем необходимо перед началом работ проводить: 

а) технико-технологические мероприятия, включающие в себя разработку и выполнение плана производства работ на высоте (далее - ППР на высоте), выполняемых на рабочих местах с меняющимися по высоте рабочими зонами (далее - нестационарные рабочие места), или разработку и утверждение технологических карт на производство работ; ограждение места производства работ, вывешивание предупреждающих и предписывающих плакатов (знаков), использование средств коллективнои? и индивидуальнои? защиты; 

б) организационные мероприятия, включающие в себя назначение лиц, ответственных за организацию и безопасное проведение работ на высоте, за выдачу наряда-допуска, составление плана мероприятии? по эвакуации и спасению работников при возникновении аварии?нои? ситуации и при проведении спасательных работ, а также проводящих обслуживание и периодическии? осмотр СИЗ. 

Осуществление работ на высоте не производится:

а) в открытых местах при скорости воздушного потока 15 м/с и более;

б) при грозе или тумане, ограничивающем видимость в пределах фронта работ, а также при гололеде с обледенелых конструкции? и в случаях нарастания стенки гололеда на проводах, оборудовании, инженерных конструкциях (в том числе опорах линии? электропередачи), деревьях; 

в) при монтаже (демонтаже) конструкции? с большои? парусностью при скорости ветра 10 м/с и более. 

Для осуществления безопасной работы на высоте, работодателю необходимо: 

а) сделать правильный? выбор в использование средств защиты;

б) осуществить соблюдение указании? маркировки средств защиты;

При проведении работ на высоте работодатель обязан обеспечить наличие защитных, страховочных и сигнальных ограждении? и определить границы опасных зон.

При невозможности применения защитных ограждении? допускается производство работ на высоте с применением систем безопасности. 

При выполнении работ на высоте под местом производства работ определяются, обозначаются и ограждаются зоны повышенной? опасности. 

Для ограничения доступа в зоны повышенной? опасности работодатель должен обеспечить их ограждение. 

Проходы на площадках и рабочих местах должны отвечать следующим требованиям: 

а) ширина одиночных проходов к рабочим местам и на рабочих местах должна быть не менее 0,6 м, расстояние от пола прохода до элементов перекрытия (далее - высота в свету) - не менее 1,8 м; 

б) лестницы или скобы, применяемые для подъема или спуска работников на рабочие места на высоте более 5 м, должны быть оборудованы системами безопасности. 

Работодатель в соответствии с типовыми нормами выдачи СИЗ и на основании результатов оценки условии? труда обеспечивает работника системои? обеспечения безопасности работ на высоте. 

Средства коллективнои? и индивидуальнои? защиты работников должны использоваться по назначению в соответствии с требованиями, излагаемыми в инструкциях производителя нормативнои? техническои? документации, введеннои? в действие в установленном порядке.

Работодатель обеспечивает регулярную проверку исправности систем обеспечения безопасности работ на высоте в соответствии с указаниями в их эксплуатационнои? документации, а также своевременную замену элементов, компонентов или подсистем с понизившимися защитными свои?ствами. 

Работники, допускаемые к работам на высоте, должны проводить осмотр выданных им СИЗ до и после каждого использования. 

Системы обеспечения безопасности работ на высоте состоят из:

а) анкерного устройства;

б) привязи (страховочной?, для удержания, для позиционирования, для положения сидя);

в) соединительно-амортизирующей? подсистемы (стропы, канаты, карабины, амортизаторы, средство защиты втягивающегося типа, средство защиты от падения ползункового типа на гибкой? или на жёсткой? анкерной? линии).  

В качестве привязи в удерживающих системах может использоваться как удерживающая, так и страховочная привязь. 

В качестве стропов соединительно-амортизирующеи? подсистемы удерживающеи? системы могут использоваться стропы для удержания или позиционирования постояннои? или регулируемои? длины, в том числе эластичные стропы, стропы с амортизатором и вытяжные предохранительные устрои?ства. 

Страховочные системы обязательно используются в случае выявления по результатам осмотра рабочего места риска падения ниже точки опоры работника, потерявшего контакт с опорнои? поверхностью, при этом их использование сводит к минимуму последствия от падения с высоты путем остановки падения. 

В качестве привязи в страховочных системах используется страховочная привязь. 

В состав соединительно-амортизирующеи? подсистемы страховочнои? системы обязательно входит амортизатор, она может быть выполнена из стропов, вытяжных предохранительных устройств или средств защиты ползункового типа на гибких или жестких анкерных линиях. 

Планом мероприятии? при авариной? ситуации и при проведении спасательных работ должно быть предусмотрено проведение мероприятии? и применение эвакуационных и спасательных средств, позволяющих осуществлять эвакуацию людеи? в случае аварии или несчастного случая при производстве работ на высоте. 

Для уменьшения риска травмирования работника, оставшегося в страховочнои? системе после остановки падения в состоянии зависания, план эвакуации должен предусматривать мероприятия и средства (например, системы самоспасения), позволяющие в максимально короткии? срок (не более 10 минут) освободить работника от зависания. 

Работники, выполняющие работы на высоте, обязаны пользоваться защитными касками с застегнутым подбородочным ремнем. 

Работники без положенных СИЗ или с неисправными СИЗ к работе на высоте не допускаются. 

Для обеспечения безопасности при перемещении (поднимающегося/спускающегося) по конструкциям и высотным объектам работника вторым работником (страхующим) должно быть оборудовано независимое анкерное устрои?ство, к которому крепится тормозная система с динамическим канатом. 

При подъеме по элементам конструкции? в случаях, когда обеспечение безопасности страхующим осуществляется снизу, поднимающии?ся работник должен через каждые 2 - 3 м устанавливать на элементы конструкции дополнительные анкерные устрои?ства с соединителями и пропускать через них канат. 

При обеспечении безопасности поднимающегося/спускающегося работника работник, выполняющии? функции страхующего, должен удерживать страховочныи? канат двумя руками, используя СИЗ рук. 

При выполнении работ на высоте в ограниченном пространстве дополнительными опасными и вредными производственными факторами являются: 

а) падение предметов на работников;

б) возможность получения ушибов при открывании и закрывании крышек люков;

в) загазованность замкнутого пространства ядовитыми и взрывоопасными газами, что может привести к взрыву, отравлению или ожогам работника;

г) повышенная загрязненность и запыленность воздуха ограниченного пространства;

д) недостаточная освещенность рабочей? зоны;

е) повышенная влажность.


1.3 Современное состояние проблемы в России и за рубежом.

Альтернативой ископаемому топливу являются возобновляемые источники энергии, к котором относится и ветровая энергия. Нынешние потребности в энергии удовлетворяются, прежде всего, за счет ископаемого топлива, в частности, нефти (35%), газа (22%) и угля (27%), а также урана (3%).

Доля возобновляемых источников энергии и энергопотребления составляет 13%, и прогнозируется. что в ближайшем будущем она станет быстро возрастать.

Наиболее развивающимся рынком среди возобновляемых источников энергии является рынок ветровой энергетики. Ветровые ресурсы присутствуют в любой части мира и их достаточно для того, чтобы обеспечить быстро растущий спрос на электроэнергию. Современный ветропарк по своим характеристикам не уступает традиционной электростанции, потому что выработка электроэнергии на ветровых станциях становится все более конкурентоспособной по сравнению с обычными традиционными источниками энергии на ископаемом топливе.

На сегодняшний день сформировалась устойчивая отрасль в мировом масштабе, годовой оборот которой в 2008 голу составил 36 млрд. евро. Годовая выработка электроэнергии всеми ветротурбинами, установленными в мире к концу 2008 года, составляет 260 ТВт-ч, что соответствует более 1,5%мирового потребления электроэнергии. По приблизительным подсчетам, всего в отрасли занято около 400 000 человек, и в ближайшее время ожидается, что эта цифра достигнет миллиона.

В последние десятилетия мировой рынок ветровой энергетики развивался быстрее, чем любой другой вид возобновляемой энергетики. С 2000 года среднегодовой рост установленной мощности составлял 28%. К концу 2008 года общая установленная мощность достигла 120 798 МВт, из них свыше 27 000 МВт были установлены в течение 2008 года.



Рисунок 1. Общая накопленная установленная мощность ветроустановок в мире за период с 1996 по 2008 года, а также прогноз на 2009 и 2010 года.

Наиболее быстроразвивающиеся исследования по внедрению возобновляемых источников энергии, а именно ветровых электростанций, ведутся в Краснодарском крае, который относится к регионам с дефицитными энергосистемами. На прединвестиционной стадии находится проект строительства трех ветроэлектростанций в поселках Ейского района Краснодарского края, инициатором которого является ООО «Грета Энерджи Ру» - дочерняя компания «Грета Энерджи Инк» (Канадской корпорации. базирующейся на разработке и финансировании проектов в области экологически чистой возобновляемой энергетики).

В конце 2008 г. в Ейском районе был успешно завершен ветромониторинг, на основании полученных данных которого определены три области общей площадью 700 га для размещения ветрогенератов. Данные ветромониторинга легли в основу разработанного технико-экономического обоснования. Результаты расчета показателей экономической эффективности проекта позволили определиться в выборе в качестве наиболее эффективного инвестиционного решения вложение средств в строительство ВЭС с общей установленной мощностью 72 МВт. 

В последние 3—4 года наблюдается весьма высокая активность России в направлении ВИЭ. Было разработано и частично принято несколько проектов федерального и рядя региональных законов, постановлений Правительства РФ, нормативно-технических документов, создающих правовую базу и регламентирующих развитие ВИЭ в России.

Правительство РФ приняло программу развития альтернативной энергетики, которая предполагает увеличение ее доли в энергобалансе страны до 4‚5% к 2020 году. 

В настоящее время выполняются несколько проектов с использованием энергии ветра. РАО ЭС Востока строит "зеленые" электростанции для замещения дизельнои? генерации в изолированных энергораи?онах. В 2012 году компания запустила три ветроустановки по соглашениям с правительствами Камчатского края, Якутии и Приморского края. 

В Усть-Камчатске уже успешно работает ветроэнергетическая установка 275 кВт. За год эксплуатации экономия дизельного топлива составила почти 180 тонн. 


Таблица 4. Перспективы мировой ветроэнергетики: краткий обзор сценариев до 2030 года.



При условии политической поддержки широкомасштабного развития ветровой энергетики в сочетании с мерами в области энергосбережения, ветровая индустрия к 2030 году сможет обеспечить 29% мировой потребности в электроэнергии.




II. Анализ объекта исследования – ветроэнергетическая установка, машина по обслуживанию.

2.1 Описание ветроэнергетической установки.

Ветроустановка (рисунок 2)преобразует кинетическую энергию ветра в механическую или электрическую энергию, удобную для практического использования. Механическая энергия, главным образом, используется для подъема воды в сельских или удаленных местностях. Ветроэнергетические установки производят электрическую энергию для бытовых или промышленных нужд, работают в общеи? электрическои? сети или автономно, или совместно с другими автономными электростанциями. 

Ветроустановка включает следующие основные элементы и узлы: ротор или ветроколесо, которыи? преобразует энергию ветра в энергию вращения вала; кабину или гондолу, в которои? обычно расположен редуктор (некоторые турбины работают без редуктора), генератор и другое механическое и электрическое оборудование; башню, которая поддерживает ротор и кабину; электрическое и электронное оборудование: панели управлении, электрические кабели, система заземления, оборудование для подключения к сети, система молниезащиты и др., фундамент, определяющии? устои?чивость ветроустановки при воздеи?ствии? нагрузки. 



Рисунок 2 – Ветроустановка.

Ветроэнергетические установки классифицируются по многим признакам: конструкции ветроколеса, положению его оси вращения по отношению к поверхности земли; принципу деи?ствия; скорости вращения и т.д. 

При возможности взаимодеи?ствии воздушного потока с лопастями ветроколеса возникают соответствующие силы так если обозначить скорость воздушного потока Vo, а скорость лопасти V, то результатом этого взаимодеи?ствия будет скорость потока относительно лопасти, которую обозначим Vн. 

При этом взаимодеи?ствия возникают: 

сила сопротивления F, параллельная вектору относительнои? скорости набегающего потока Vн; 

подъемная сила Fп, направленная перпендикулярно силе F,. В отличии от самолетов эта сила не поднимает ВЭУ, а заставляет вращаться ветроколесо;

завихрение обтекающего лопасти потока Воздуха, в результате которого возникает закрутка воздушного потока за ветроколесом, т.е. его вращение относительно вектора скорости набегающего потока Vo;

турбулизация потока воздуха, т.е. хаотическое распределение скорости отдельных его частеи? по величине и направлению. При этом турбулентность возникает как перед лопастью, так и после нее;

препятствие для набегающего потока. 

Последнее свои?ство характеризуется параметром, называемым геометрическим заполнением, которое равно отношению площади проекции лопастеи? на плоскость, перпендикулярную потоку (плоскость вращения лопастеи?) к ометаемои? ими площади. Коэффициент геометрического заполнения прямо пропорционален количеству лопастеи?. 

В настоящее время существует множество различных концептуальных конструкции? ветрогенераторов, которые по типу ветроколес (роторов, турбин, винтов) можно разделить на два основных вида. Это ветродвигатели с горизонтальнои? осью вращения (крыльчатые) и с вертикальнои? (карусельные, так называемые Н-образные турбины). 

В ветряных двигателях с горизонтальнои? осью вращения роторныи? вал и генератор располагаются наверху, при этом система должна быть направлена на ветер. Малые ветряки направляются с помощью флюгерных систем, в то время как на больших (промышленных) установках есть датчики ветра и сервоприводы, которые поворачивают ось вращения на ветер. Большинство промышленных ветрогенераторов оснащены коробками передач, которые позволяют системе подстраиваться под текущую скорость ветра. В силу того, что мачта создает турбулентные потоки после себя, ветроколесо обычно ориентируется по направлению против воздушного потока. Лопасти ветроколеса делают достаточно прочными, чтобы предотвратить их соприкосновение с мачтои? от сильных порывов ветра. Для ветряков такого типа не нужны установки дополнительных механизмов ориентации по ветру. 

Ветроколесо (рисунок 3) может быть выполнено с различным количеством лопастеи?: от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастеи? до 50 и более). Ветроколеса с горизонтальнои? осью вращения выполняют иногда фиксированными по направлению, т. е. они не могут вращаться относительно вертикальнои? оси, перпендикулярнои? направлению ветра. Такои? тип ветрогенераторов используется лишь при наличии одного господствующего направления ветра. В большинстве же случаев система, на которои? закреплено ветроколесо (так называемая головка), выполняется поворотнои?, ориентирующеи?ся по направлению ветра. У малых ветрогенераторов для этои? цели применяются хвостовые оперения, а у больших ориентациеи? управляет электроника [4]. 



1 – однолопастное ветроколесо; 2 – двухлопастное ветроколесо; 3 – тре?хлопастное ветроколесо; 4 – многолопастное ветроколесо 

Рисунок 3 – Различные конструкции ветроколес.

Для ограничения частоты вращения ветроколеса при большои? скорости ветра применяется ряд методов, в том числе установка лопастеи? во флюгерное положение, использование клапанов, которые стоят на лопастях или вращаются вместе с ними, и др. Лопасти могут быть непосредственно закреплены на валу генератора, либо вращающии? момент может передаваться от его обода через вторичныи? вал к генератору или другои? рабочеи? машине. В настоящее время высота мачты промышленного ветрогенератора варьируется в диапазоне от 60 до 90 м. Ветроколесо совершает 10-20 поворотов в минуту. В некоторых системах есть подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра, при сохранении режима выработки электроэнергии. Все современные ветрогенераторы оснащены системои? возможнои? автоматическои? остановки на случаи? слишком сильных ветров. Основные достоинства горизонтальнои? оси следующие: изменяемыи? шаг лопаток турбины, позволяющии? по максимуму использовать энергию ветра в зависимости от атмосферных условии?; высокая мачта позволяет «добираться» до более сильных ветров; высокая эффективность благодаря направлению ветроколеса перпендикулярно ветру. В то же время горизонтальная ось имеет ряд недостатков. Среди них - высокие мачты высотои? до 90 м и д линные лопасти, которые трудно транспортировать, массивность мачты, необходимость направления оси на ветер и т. д 

Ветряные двигатели с вертикальнои? осью вращения (рисунок 4). Основным преимуществом такои? системы является отсутствие необходимости направления оси на ветер, так как ВЭУ использует ветер, поступающии? с любого направления. Кроме того, упрощается конструкция и уменьшаются гироскопические нагрузки, вызывающие дополнительные напряжения в лопастях, системе передач и прочих элементах установок с горизонтальнои? осью вращения. Особенно эффективны такие установки в областях с переменным ветром. Вертикально-осевые турбины работают при низких скоростях ветра и любых его направлениях без ориентации на ветер, но имеют малыи? КПД. 



Рисунок 4– ВЭУ с вертикальнои? осью вращения (ротор Дарье)

Лопасти образуют пространственную конструкцию, которая вращается под деи?ствием подъемных сил, возникающих на лопастях от ветрового потока. В роторе Дарье коэффициент использования энергии ветра достигает значении? 0,30- 0,35. В последнее время проводятся разработки роторного двигателя Дарье с прямыми лопастями. Сеи?час ветрогенератор Дарье может рассматриваться в качестве основного конкурента ветрогенераторов крыльчатого типа. Установка имеет довольно высокую эффективность, но при этом образуются серьезные нагрузки на мачту. Система также обладает большим стартовым моментом, которыи? с трудом может быть создан ветром. Чаще всего это производится внешним воздеи?ствием. 



Рисунок 5 – ВЭУ с вертикальнои? осью вращения (ротор Савониуса)

Другои? разновидностью ветроколеса является.......................