Мы продолжаем проработку инженерных решений. Ссылки на вводные материалы представлены в конце статьи, а сегодня детально разберем устройство турбинного блока. Как упоминалось ранее, силовые установки интегрированы в межколонное пространство. Геометрия каждого турбоагрегата представляет собой сектор в форме усеченного клина.
При расчетной мощности электростанции в 10 МВт и наличии 20 турбин, производительность каждого модуля составит 500 кВт. Для оптимизации аэродинамики и плавного ускорения воздушного потока перед вентилятором и за ним предусмотрены конфузоры. Генератор в обтекаемом пулевидном корпусе монтируется непосредственно перед вентилятором. Благодаря расположению в зоне сужения потока, он оказывает минимальное аэродинамическое сопротивление.
Конструкция лопастей требует сочетания легкости и высокой прочности, поэтому базовым материалом выбран полый стеклопластик. Однако для более масштабных систем, характеризующихся экстремальными температурами и колоссальными центробежными нагрузками, целесообразно использовать алюминиевые сплавы. В процессе эксплуатации лопасти подвергаются интенсивному воздействию следующих факторов:
-
капель влаги из морского резервуара (подробнее о нем — в следующих частях);
-
солевых аэрозолей;
-
абразивных частиц песка;
-
органических отложений и пыльцы растений из зоны коллектора.
Для защиты передней кромки лопасти оснащаются износостойкими полиуретановыми накладками. Остальная поверхность покрывается специализированным лаком на основе полиуретана с добавлением графита и тефлона.
Графитовая составляющая предотвращает накопление статического заряда, снижая адгезию пыли. Тефлон создает олеофобный барьер, препятствующий налипанию соли, пыльцы и органических остатков.
Защитное покрытие рассчитано на постепенное истирание, поэтому наносится слоем повышенной толщины. Ежегодная профилактика и плановый ремонт станции приурочены к периодам минимальной солнечной активности. В это время производится полная замена комплекта лопастей. При длине немногим более 2 метров вес одной лопасти составляет около 20 кг, что позволяет проводить замену вручную силами двух специалистов.
Для принудительной очистки поверхностей за генератором установлены распылители, периодически подающие промывочную смесь на основе воды, спирта и калийного мыла. Спирт эффективно растворяет органические загрязнения, а мыло снижает поверхностное натяжение жидкости. Под действием центробежной силы состав распределяется равномерным тонким слоем по всей плоскости лопасти — от ступицы к периферии.
Теперь о технических особенностях генератора. Его монтаж к стенкам конфузора осуществляется с помощью пилонов, которые одновременно служат ребрами радиатора и спрямляющим аппаратом для потока. Несмотря на температуру воздуха в зоне генератора около 70°C, его высокая скорость (порядка 30 м/с) обеспечивает эффективный теплоотвод. При этом тепловая энергия от работы агрегата передается воздушному потоку, дополнительно усиливая конвекционную тягу трубы.
Тыловая часть генератора находится в зоне аэродинамического затенения, что снижает риск загрязнения. Однако для обеспечения полной герметичности между валом и корпусом устанавливается лабиринтное уплотнение, а внутрь подается сжатый воздух (от системы подготовки воздушной подушки). Это создает избыточное давление, исключающее попадание пыли, и обеспечивает дополнительное внутреннее охлаждение.
Инженерные коммуникации — силовые и сигнальные кабели, маслопроводы, магистрали сжатого воздуха и промывочной смеси — прокладываются внутри полых пилонов. Над турбинным поясом, на первом уровне кольцевого здания, сосредоточено вспомогательное оборудование: трансформаторные подстанции, системы автоматизации, узлы фильтрации и подготовки рабочих жидкостей.
Для стабилизации воздушного потока за вентилятором также размещены пилоны. Ступица защищена от попадания очищающего состава специальным конусом, а для минимизации турбулентности на выходе установлен хвостовой обтекатель.
Размещение генератора перед вентилятором дает еще одно преимущество: корпус рассекает входящий воздух, перенаправляя его к краям турбины. Это увеличивает плечо рычага и облегчает вращение, что в конечном итоге повышает эффективность отбора энергии. Буду рад услышать ваше мнение и конструктивные идеи. В следующей публикации мы затронем самую масштабную часть проекта — тепличный комплекс. Актуальные ссылки:
-
Часть I — https://habr.com/ru/articles/1006508/
-
Часть II — https://habr.com/ru/articles/1007804/
-
Сообщество проекта — https://t.me/flyingtower
-
Страница ВК — https://vk.ru/inflyzer
-
Канал в ТГ — https://t.me/inflyzer1
