студенту-дипломнику группы 107418 Янкович Т. Е.
1. Тема проекта: «Автоматизация управления мини-ветроэлектростанцией».
(Утверждена приказом по вузу от 27 декабря 2012 г. № 4980-ЛС)
2. Срок сдачи законченного проекта: 5 июня 2012 г.
3. Исходные данные к проекту: Параметры мини-ветроэлектростанций. Техническое характристики ветроустановок.
4. Содержание расчетно-пояснительной записки:
Введение
1 Ветроэнергетика – перспективный источник электроэнергии
2 Конструкция ветроустановок
3 Способы ориентации ветроустановок на направление ветра. Регулирование ветродвигателей
4 Автоматизированная система управления ветроустановкой
5 Экономика
6 Охрана труда
7 Экология
Заключение
Список использованных источников
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и графиков):
Презентация на листах.
6. Консультанты по проекту (с указанием разделов проекта):
по разделам специальности Бурак Э.Н.
по разделу охрана труда к.т.н., доцент Журавков Н. М.
по разделу экономической части Куневич О. В.
по разделу патентных исследований к.т.н., доцент Картушина А. Г.
по разделу экологии Дубикова Е. М.
по оформлению дипломного проекта
на электронном носителе Дербан А. Н.
ответственный за нормоконтроль Домаренко А. Н.
7. Дата выдачи задания: 12.11.2012
8. Календарный график работы над проектом на весь период проектирования (с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов):
Анализ задания и обзор литературы 8.02 − 5.03 (20%)
Основная часть 6.03 − 2.05 (50%)
Экология 3.05 − 7.05 (5%)
Охрана труда 8.05 − 15.05 (10%)
Экономика 16.05 − 22.05 (10%)
Оформление пояснительной записки 26.05 − 03.06 (5%)
Руководитель: Околов А. Р.
к.т.н., доцент
Задание принял к исполнению: Янкович Т. Е.
РЕФЕРАТ
Дипломный проект: 114 с., 28 рис., 11 табл., 28 источников.
ВЕТРОУСТАНОВКА, СИСТЕМА ОРИЕНТАЦИИ, АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР, ДАТЧИК НАПРАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ВЕТРА
Объектом разработки является автоматизированная система управления мини-ветроэлектростанцией, применяемая для снабжения электроэнергией небольших объектов.
Целью проекта является создание автоматизированной системы управления на базе программируемого логического контроллера.
В процессе проектирования выполнен обзор и анализ существующих систем ориентации ветроустановок на направление ветра, выявлены их существенные достоинства и недостатки. С их учетом разработана автоматизированная система управления мини-ветроэлектроустановками, которая позволяет повысить уровень автоматизации выработки электроэнергии, а также минимизировать уровень потребности в трудовых ресурсах квалифицированного персонала.
Областью возможного практического применения может являться любой объект хозяйствования, дачный участок, инкубатор птицефабрик, фермерские нужды и т.д. Единственным условием является наличие пригодных для установки ветростанций площадей.
Приведенный в дипломном проекте расчетно-аналитический материал объективно отражает состояние разрабатываемой системы, все заимствованные из литературных и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 7
1 ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА – ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 9
1.1 Развитие ветроэнергетики за рубежом. 9
1.2 Перспективы развития ветроэнергетики в Беларуси. 10
2 КОНСТРУКЦИЯ ВЕТРОУСТАНОВОК.. 22
2.1 Промышленная ветряная установка. Назначение основных компонентов. 23
2.2 Классификация ветродвигателей. 34
2.3 Параметры, характеризующие работу ветроустановок. 39
3 СПОСОБЫОРИЕНТАЦИИ ВЕТРОУСТАНОВОК НА НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЕТРОДВИГАТЕЛЕЙ.. 46
3.1 Активные и пассивные системы ориентации. 47
3.1.1 Активные системы ориентации. 47
3.1.2 Пассивные системы ориентации. 50
3.2 Методы регулирования ветродвигателей. 50
3.2.1 Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя. 50
3.2.2 Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя введением дополнительного сопротивления на роторе. 53
3.2.3 Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя пропуском ветрового потока мимо ветроколеса. 55
3.2.4 Регулирование вертикально-осевого ветродвигателя. 56
4 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВЕТРОУСТАНОВКОЙ 58
4.1 Преимущества и Недостатки систем ориентации ветроколес на направление ветра. 58
4.2 Задачи, стоящие перед автоматизированной системой управления. 59
4.3 Аппаратная реализация системы.. 62
4.3.1 Обоснование выбора ПЛК.. 62
4.3.2 Обоснование выбора анемометра – датчика направления и скорости ветра 67
4.4 Принцип управления работой автоматизированной системы.. 69
4.5 Алгоритм работы программы.. 70
5 ЭКОНОМИКА.. 73
5.1 Определение единовременных затрат на создание автоматизированной системы 73
5.1.1 Определение трудоемкости разработки АС.. 73
5.1.2 Определение себестоимости создания АС.. 74
5.1.3 Определение оптовой и отпускной цены АС.. 75
5.1.4 Определение стоимости машиночаса работы ЭВМ.. 76
5.2 Определение ожидаемого прироста прибыли в результате внедрения АС.. 81
5.2.1 Определение годовых эксплуатационных расходов при ручном решении задачи. 81
5.2.2 Определение годовых текущих затрат, связанных с эксплуатацией задачи. 82
5.2.3 Определение ожидаемого прироста прибыли в результате внедрения АС.. 84
5.3 Расчет показателей эффективности использования автоматизированной системы 85
6 ОХРАНА ТРУДА.. 88
6.1 Производственная санитария. 88
6.1.1 Параметры микроклимата. 88
6.1.2 Шум. 90
6.1.3 Вибрация. 92
6.1.4 Освещение. 93
6.1.5 Электромагнитное излучение. 95
6.1.6 Организация рабочего места. 96
6.2 Техника безопасности. 97
6.2.1 Статическое электричество. 98
6.2.2 Электробезопасность. 98
6.3 Пожарная безопасность. 103
7 ЭКОЛОГИЯ.. 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 110
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 112
ВВЕДЕНИЕ
В век глобализации и новых технологий затраты на производство и потребление энергии становятся все масштабнее, поэтому даже если энергетического кризиса и удастся избежать, то рано или поздно население планеты столкнется с нехваткой углеводородного сырья — запасы нефти, газа и угля будут исчерпаны. По расчетам экспертов, при нынешних объемах добычи угля хватит на 400-500 лет, а нефти и газа — почти на столетие. Ученые и правительства различных стран, в том числе и Беларуси, работают над освоением возобновляемых, так называемых, нетрадиционных, источников энергии. Один из них — энергия ветра — действительно неисчерпаем.
Современная ветроэнергетика во многих развитых странах мира является частью энергетических систем, а в ряде стран – одной из главных составляющих альтернативной энергетики на возобновляемых источниках энергии. К сожалению, в настоящее время доля нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (включая и ветроэнергетику) составляет в энергобалансе нашей страны лишь 1,5 %. Однако в Беларуси имеются объективные ресурсные, социально-экономические и экологические предпосылки для широкомасштабного использования, как ветроэнергетики, так и других возобновляемых источников энергии.
Суммарная мощность ветроустановок в различных странах мира достигла в 2005 г. 59 тыс. МВт. По оценкам международных ветроэнергетических организаций, прогноз развития ветроэнергетики на 2020 г. - это достижение 10% доли ветровой энергии в мировом производстве электроэнергии. На сегодняшний момент, доля ветроэнергетики Беларуси составляет лишь малую часть, что объясняется явным невниманием соответствующих структур к развитию этой экологически чистой отрасли энергетики и отсутствием финансовых возможностей приобретения и эксплуатации ветроустановок как организациями, так и населением. Несмотря на такое положение, как и ранее в Советском Союзе, так и сейчас в Беларуси в отечественных научно-исследовательских организациях и вузах, на ряде заводов постоянно велись и ведутся работы в области ветроэнергетических установок, разрабатывается их теория, создаются отдельные промышленные образцы. На сегодня в Беларуси имеется несколько десятков организаций, занимающихся развитием ветроустановок и которые могут производить их в широком диапазоне мощностей от малого до мегаваттного уровня [1].