Устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШУМОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ(71) Заявитель Горностай Александр Владимирович(72) Авторы Горностай Александр ВладимировичРолик Юрий АнатольевичГончар Анатолий Андреевич(73) Патентообладатель Горностай Александр Владимирович(57) Устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки, состоящей из ветродвигателя и генератора, подключенного через исполнительный орган к нагрузке, содержащее датчик параметров шума, соединенный через пороговый усилитель с исполнительным органом, при этом чувствительный элемент датчика механически скреплен с акустической мембраной, закрепленной вблизи генератора, отличающееся тем, что датчик представляет собой электронно-лучевой механотрон. 65022010.08.30 Полезная модель относится к области контроля качества работы машин и аппаратов,основанного на измерении ускорений деформаций, малых перемещений, регистрации микронеровностей, и может быть использована при контроле параметров вибраций и шумов для защиты ветроэнергетической установки и окружающей среды от аварийных режимов. Известно устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки, содержащее расположенный в непосредственной близости от создающего магнитное поле корпуса электрического генератора ветроэнергетической установки датчик контролируемого параметра, подключенный через пороговый усилитель к исполнительному органу 1. Недостатком этого устройства является невысокая достоверность контроля, так как оно содержит датчик электромагнитных полей, точность работы которого полностью зависит от работоспособности генератора ветроэнергетической установки. При этом может возникнуть такая ситуация, когда из-за неисправности генератора неверно будет сформирован сигнал контроля. Поэтому использование имеющейся магнитной среды, необходимой для работы датчика в процессе контроля ветроэнергетической установки, в некоторых случаях снижает точность работы устройства. Известно также устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки 2(прототип), состоящей из ветродвигателя и генератора, подключенного через исполнительный орган к нагрузке, содержащее датчик параметров шума, соединенный через пороговый усилитель с исполнительным органом, при этом чувствительный элемент датчика механически скреплен с акустической мембраной, закрепленной вблизи генератора. Недостатком такого устройства является также невысокая достоверность контроля,так как датчик электромагнитных полей работает в поле, создаваемом генератором ветроэнергетической установки. При этом в случае неисправности генератора произвольно меняется или вообще отсутствует магнитное поле, что приводит к искажению сигнала контроля. Задача, которую решает данная полезная модель, заключается в усовершенствовании конструкции устройства для контроля шумов ветроэнергетической установки и повышении достоверности контроля. Это достигается тем, что устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки, состоящее из ветродвигателя и генератора, подключенного через исполнительный орган к нагрузке, содержащее датчик параметров шума, соединенный через пороговый усилитель с исполнительным органом, при этом чувствительный элемент датчика механически скреплен с акустической мембраной, закрепленной вблизи генератора, отличается тем, что датчик представляет собой электронно-лучевой механотрон. Схема устройства для контроля шумов ветроэнергетической установки показана на фигуре. Устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки, состоящей из ветродвигателя 1, генератора 2, исполнительного органа 3 и нагрузки 4, содержит датчик параметров шума 5, пороговый усилитель 6, стержень 7, упругую мембрану 8, акустическую мембрану 9, источник питания 10, источник напряжения 11. Датчик параметров шума 5, питание которого осуществляется от источника питания 10, выполнен на электронно-лучевом механотроне, содержащем подвижный электрод 12,неподвижные электроды 13 и 14 (аноды), электронный прожектор 15 (катод). Выходы датчика 5 от неподвижных электродов 13 и 14 подключены соответственно к первому и второму входам порогового усилителя 6, третий вход которого соединен с выходом источника напряжения 11. Выход порогового усилителя 6 подключен к входу исполнительного органа 3, соединенного с нагрузкой 4. Стержень 7 механически соединен с упругой мембраной 8 и жестко скреплен с акустической мембраной 9, которая расположена вблизи генератора 2. 65022010.08.30 Конструктивно электронно-лучевой механотрон представляет собой электровакуумный прибор, в корпусе которого по обе стороны от подвижного электрода 12 находятся неподвижные электроды 13, 14 и электронный прожектор 15. Рабочей характеристикой электронно-лучевого механотрона является зависимость анодного тока на его выходах от плотности сфокусированного электронного пучка, попадающего от электронного прожектора 15 через отверстие подвижного электрода 12 на неподвижные электроды 13 и 14, зависящей от перемещения подвижного электрода 12, передаваемого от акустической мембраны 9 через стержень 7 при изменениях контролируемого параметра. При этом происходит перераспределение тока в цепи неподвижных электродов 13 и 14 в соответствии с перемещением управляющего электрода 12. Конструктивно подвижный электрод 12 прикреплен к стержню 7, впаянному в упругую мембрану 8, которая является частью одной из стенок корпуса датчика 5, вторая стенка которого прикреплена к платформе 16 генератора 2. Устройство для контроля шумов ветроэнергетической установки работает следующим образом. Колебания акустической мембраны 9, вызванные повышением уровня шумов при работе ветроэнергетической установки, появившихся в результате сотрясений поворотного устройства под действием колебаний и вибрации, передающихся от быстровращающихся ветродвигателя 1 и генератора 2 или происходящие в результате сильных вибраций под действием больших порывов ветра, приводят к перемещению стержня 7 в направлениях,показанных стрелками. Это перемещение передается на чувствительный элемент 12 механотрона 5, связанный со стержнем 7. При приложении усилия к концу стержня 7 мембрана 8 деформируется, происходит смещение подвижного электрода 12 пропорционально изгибу акустической мембраны 9, в результате чего изменяется плотность электронного пучка между анодами 13, 14 и электронным прожектором 15. Перемещение стержня 7 в ту или иную сторону приводит к изменению анодного тока электродов 13 и 14, напряжение с которых подается соответственно на первый и второй входы порогового усилителя 6. На третий вход порогового усилителя 6 постоянно подано напряжение от источника 11, соответствующее нормальному значению уровня шумов работающей ветроэнергетической установки. При изменении значений напряжения на выходах электродов 13 и 14 сверх установленных пределов на выходе порогового усилителя 6 появляется сигнал, который поступает на исполнительный орган 3. Исполнительный орган 3 отключает установку от нагрузки для предотвращения распространения опасных шумов и предотвращения аварийной ситуации, одновременно включая световую и звуковую сигнализацию для оповещения обслуживающего персонала о возникновении опасных уровней шумов в ветроэнергетической установке. Работа предлагаемого устройства для контроля шумов ветроэнергетической установки никаким образом не зависит от работоспособности генератора 2 и состояния создаваемого им магнитного поля, так как чувствительный элемент электронно-лучевого механотрона 5 реагирует только на колебания акустической мембраны 9, зависящие от уровня и распространения шумов в работающей ветроэнергетической установке. Использование предлагаемого устройства благодаря непрерывному измерению уровня шумов повышает достоверность контроля и предотвращает вредное влияние звуковых колебаний на окружающую среду и возникновение аварии ветроэнергетической установки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3