Металлоконструкции для ветряков (ВЭС)
Металлоконструкции для ветровых электростанций — это комплекс конструктивных элементов для монтажа ветрогенераторов, крепления оборудования и проведения сервисных работ. Металлоконструкции производятся из стального оцинкованного профиля. Ветровые турбины монтируются на высокие металлические башни, несущим основанием служат железобетонные фундаменты. Защита от коррозии горячим цинкованием обеспечивает долговечность металлоконструкций и устойчивость энергетических объектов к внешним агрессивным воздействиям.
Роль металлоконструкций в ветроэнергетике
Металлоконструкции – это основа надежности, безопасности и долговечности эксплуатации ветровых электростанций. Стальные стойки высокой прочности с мощной защитой от коррозии позволяют размещать лопасти ветряных турбин на высоте в несколько десятков метров в регионах повышенной ветровой нагрузкой и сложными климатическими условиями. Качественное изготовление и профессиональное монтаж металлоконструкций обеспечивают бесперебойную работу ветряков, уменьшают затраты на обслуживание и ремонт, минимизируют риски аварийных ситуаций. Значение металлоконструкций в строительстве ВЭС:
- формируют жесткую опору для безопасного и стабильного размещения основных функциональных элементов ветряков на высоте;
- удерживают ветрогенератор в правильном положении, обеспечивают точную ориентацию лопастей.
- воспринимают эксплуатационные нагрузки при работе ветрогенератора — от веса оборудования, вибраций, ударов;
- увеличивают срок эксплуатации установок, стойкость к химической и электрохимической коррозии;
- обеспечивают доступ персонала к основным узлам для проведения сервисных работ;
- повышают аэродинамическую эффективность турбины и увеличивают производительность работы ветровой электростанции в целом;
- упрощают проведение монтажных работ и ускоряют строительство новых объектов ветровой энергетики и восстановление поврежденных ветряков.
Виды металлоконструкций для ветряков
Опора и мачты для ветрогенераторов
Это основная несущая конструкция, обеспечивающая поддержание и стабильное положение ветровой турбины на высоте. От надежности мачты зависит безопасность и долговечность эксплуатации ВЭС. Важным требованием к опорному элементу является сочетание небольшого веса и высокой прочности – таким параметрам соответствуют многогранные металлические стойки и решетчатые башни. Многогранные опоры более распространены в строительстве современных энергообъектов по сравнению с решетчатыми, поскольку имеют существенные преимущества: более простые в монтаже и изготовлении, требующие меньших затрат на доставку, более надежные в эксплуатации, более компактные и занимающие меньше места. За счет наличия нескольких вертикальных граней мачта приобретает большую прочность по сравнению с конической. Внутреннее пространство многогранной стойки используется для подвода кабельных трасс.
Опора ветрогенератора удерживает на вершине не только вращающиеся лопасти, а целый комплекс тяжелого оборудования:
- ротор — узел из нескольких лопастей, крепящихся к центральной крестовине;
- электрогенератор, превращающий механическую энергию в электрическую;
- трансмиссия — механизм, передающий движение от ротора к генератору, имеющий тормоз и коробку передач для ускорения вращения вала;
- поворотный механизм – узел регулировки угла наклона турбины;
- Гондола — корпус для размещения электрических и механических приборов.
Ветрогенераторы – это сложная динамическая система, образующая большие вибрационные, циклические, аэродинамические нагрузки во время работы. Под действием ветровых нагрузок лопасти вращаются вокруг оси ротора, передают механическое движение через трансмиссию на электрогенератор, образующий электрическую энергию для передачи в сеть или накопления в аккумуляторах. Многогранные стальные опоры выдерживают такой режим эксплуатации, обеспечивают достаточный уровень надежности, позволяют безопасно поднимать функциональное оборудование на большую высоту без риска аварийных ситуаций, падения, деформации башни.
Платформы и площадки обслуживания
Беспрепятственный доступ обслуживающих бригад к оборудованию ветрогенераторов обеспечивается специальными металлоконструкциями – металлической лестницей с перилами, горизонтальные платформы и площадки с защитными бортами и антискользящим покрытием для безопасного проведения сервисных работ – технического осмотра, проверки электрических приборов и механических узлов, контроля параметров функций. Металлоконструкции для обслуживания ветрогенераторов – важная составляющая энергетических объектов, позволяющая проводить регулярные сервисные работы и создающая безопасные условия для пребывания персонала на высоте.
Конструктивные элементы для крепления оборудования
Надежный монтаж и крепление оборудования на металлических стойках ветрогенераторов обеспечивается комплексом специальных конструктивных элементов. Крепление обеспечивает точное позиционирование и стабильную фиксацию оборудования в условиях постоянных динамических и вибрационных нагрузок. Крепежные элементы:
- рамы для крепления трансмиссии и электрогенератора;
- кронштейны для крепления лестниц, ограждений, платформ, шкафов, коробов, датчиков;
- фланцевые узлы для соединения секций многогранных опор;
- кабельные лотки для подвода кабельных систем внутри конической стойки;
- анкерные болты для крепления опоры к фундаменту через закладные элементы.
Технология изготовления металлоконструкций для ВЭС
Рассмотрим технологию производства металлоконструкций для ветряков на примере несущих опор – многогранных конических стоек. Мачты ветрогенераторов изготавливаются из листовой стали S235/S355 с нанесением антикоррозионного покрытия методом горячего цинкования. Этапы изготовления:
- раскрой листовой стали на лазерных станках с ЧПУ – автоматизированная обработка с образованием точного контура;
- гибка листовых заготовок на прессе для формирования 6-12 вертикальных граней;
- сварка опоры – образование двух вертикальных швов для соединения секций мачты;
- горячее цинкование – нанесение цинкового покрытия для защиты от коррозии методом погружения;
- изготовление фланцевых узлов для соединения секций и крепление стойки к фундаменту;
- изготовление кронштейнов, рам, направляющих и других конструктивных элементов для крепления ветряного оборудования;
- раскрой металла и сварка лестниц, площадок, защитных ограждений для сервисного доступа.
Сферы применения
Ветровые электростанции на металлических опорах устанавливают на энергетических объектах разного масштаба – от частных хозяйств до промышленных ветропарков. Металлоконструкции обеспечивают стабильное функционирование систем малой, средней и высокой генерации. С помощью стальных стоек и металлической крепи становится возможным монтаж объектов ветроэнергетики в отдаленных районах и на труднодоступных участках.
Промышленные ветропарки
Масштабные ветропарки состоят из сети мощных ветрогенераторов, производящих энергию в промышленных масштабах и обеспечивающих предприятия и жилищные массивы. Это стабильные и надежные объекты возобновляемой энергетики, уменьшающие зависимость страны от атомных электростанций. Включаются в систему национального и регионального энергообеспечения как источника основного или резервного питания. Для монтажа используются усиленные многогранные стальные стойки высотой более 100 метров.
Ветряки для предприятий
Для поставки электроэнергии на отдельные промышленные предприятия устанавливаются промышленные ветряки на стальных опорах, которые обеспечивают частичное или полное энергоснабжение, используются как резервное питание при перепадах напряжения, могут быть интегрированы с солнечными электростанциями для большей эффективности. Учитывая агрессивные условия эксплуатации в промышленных условиях, повышаются требования к усиленному антикоррозионному покрытию металлоконструкций для ВЭС.
Частные хозяйства
Частные ветряки обеспечивают частичную или полную автономность частных хозяйств от централизованной электросети. Покрывают бытовые нужды – отопление, освещение, подключение приборов. Позволяет снизить коммунальные расходы и меньше зависеть от плановых и аварийных отключений. Для более эффективной работы оснащаются аккумуляторами для резервного питания. Высота металлических опор для ветряков для частных домов – 10-20 метров.
Энергообеспечение отдаленных населенных пунктов
Небольшой вес, быстрый монтаж, компактная транспортировка, модульный конструктив – важные преимущества, позволяющие устанавливать ветряки на конических металлических опорах в отдаленных районах и на труднодоступных участках. Компактные быстровозводимые мачты ветряков – это оптимальный способ обеспечить энергией маленькие деревни, отели, лесничества, расположенные вдали от “цивилизации” на сложных почвах и рельефах, на горной местности.
Аграрный сектор
Ветряки широко применяются на предприятиях аграрного сектора, фермерских хозяйствах как источник основного или резервного питания для обеспечения электроэнергией систем орошения, элеваторов, транспортеров, насосных станций, систем автоматизации. Использование возобновляемой ветровой энергии минимизирует риски аварийных остановок и снижает расходы на питание сельскохозяйственных объектов. Быстрый модульный монтаж металлоконструкций для ветрогенераторов позволяет оперативно возобновлять поставки энергии и стабильность работы предприятий аграрного сектора.
Коммунальная инфраструктура
Ветрогенераторы устанавливаются для резервного или основного питания оборудования коммунальной инфраструктуры – уличного освещения, насосных станций, контактных сетей электротранспорта, информационных табло, телекоммуникационных башен, светофоров, камер видеонаблюдения. Мачты ВЭС размещаются вблизи населенных пунктов и уменьшают нагрузку на централизованные системы электроснабжения.
Преимущества использования металлоконструкций в ветряках
Металлоконструкции обеспечивают надежность и безопасность эксплуатации ветровых электростанций. Преимущества строительства ВЭС на металлических мачтах и опорах:
- прочность, устойчивость высоких опор к ветровым нагрузкам, вибрациям, ударам и весу оборудования ветровой турбины — электрогенератора, ротора, лопастей, трансмиссии, поворотного механизма;
- возможность строительства высотных мачт ветряков 50, 80, 100 метров и более;
- долговечность антикоррозионного покрытия, устойчивость к агрессивным воздействиям, повышенной влажности, ультрафиолету, химикатам, перепадам температур;
- точность размеров и геометрии для правильного позиционирования оборудования;
- модульный конструктив для быстрого монтажа и простой транспортировки;
- возможность установки на сложных рельефах, в отдаленных районах, в труднодоступных местах;
- простое обслуживание благодаря системе вспомогательных сервисных металлоконструкций – лестниц, площадок, ограждений, перил, платформ;
- выгодная стоимость строительства ВЭС разных масштабов – для частных нужд, для коммунального хозяйства, для предприятий, для региональных и национальных электрических сетей.
Антикоррозионная защита и долговечность
Металлоконструкции для ветроэлектростанций нуждаются в надежной защите от коррозии, ведь работают в сложных условиях – от постоянного воздействия влаги, ультрафиолета, перепадов температур. Для этого используется технология горячего цинкования — погружение металла в ванну с расплавом цинка. Заготовки проходят этапы химической очистки, обезжиривания, пищеварения и флюсования, после чего поступают на участок цинкования – при погружении на поверхности образуется цинковое покрытие, устойчивое к агрессивным воздействиям. Преимущества горячего цинкования металлических конструкций для ветроэнергетики:
- быстрое нанесение покрытия на крупногабаритные конструкции – секции опор, лестницы, платформы, ограждения;
- формирование равномерного защитного слоя на всех поверхностях, в том числе на внутренней поверхности пустотелой стойки;
- образование покрытия толщиной 80-120 мкм, которое не стирается, не отслаивается, не образует трещин и дефектов при эксплуатации;
- выгодная цена горячего цинкования крупных партий металла;
- Высокая производительность метода, автоматизация процесса, комплексный контроль толщины и качества покрытия.
Требования стандартов и безопасности в ветроэнергетике
Проектирование, изготовление и монтаж ветровых электростанций, промышленных ветрогенераторов и частных ветряков, производство металлоконструкций для строительства ВЭС и требования безопасности регламентируются государственными и национальными стандартами и строительными нормами:
- ДСТУ EN IEC 61400-1:2022 Системы производства энергии ветра. Часть 1. Требования к проектированию;
- ДСТУ EN IEC 61400-6:2022 Системы производства энергии ветра. Часть 6. Требования к конструкции башни и фундамента;
- ДСТУ-Н Б EN 1993-1-1:2010. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для построек;
- ДСТУ EN 1090-1:2014 Выполнение стальных и алюминиевых конструкций. Часть 1. Требования к оценке соответствия компонентов конструкций;
- ДСТУ EN 61400-2:2022 Ветровые турбины. Часть 2. Малые ветряные турбины;
- ДСТУ 4859:2007 Ветроэнергетика. Настройки электрические ветряные малой мощности. Общие технические требования;
- ДСТУ 4051-2001 Ветроэнергетика. Станции электрические ветровые. Общие технические требования;
- ДСТУ 3896:2007 Ветроэнергетика. Ветроэнергетические установки и ветроэлектрические станции. Термины и определения понятий.
Монтаж и обслуживание металлоконструкций для ветряков
Монтаж ветровых электростанций начинается с устройства фундамента и установки металлоконструкций. Стальная стойка монтируется на бетонный фундамент с анкерной крепью. Выполняется бетонирование фундамента с установкой закладного фланца. Если высота ветряка превышает 10-12 метров, стойка собирается из нескольких секций, которые соединяются телескопическим способом или стягиваются болтами через фланцевые узлы. Наращивание высоты опоры производится на земле или в вертикальном положении во время подъема. Нижняя секция крепится к закладной детали болтами через монтажный фланец. При установке опоры производится контроль вертикальности и момента затяжки болтов. Производится монтаж сервисных платформ, лестниц, ограждающих конструкций, ревизионных люков.
Электромеханическое оборудование ветрогенератора монтируется в специальный кожух (гондолу), который собирается на земле и поднимается крановой техникой. Гондола крепится к фланцу опорной мачты. Внутри конической или цилиндрической стойки производятся кабель-каналы. Устанавливаются лопасти, выполняется точное позиционирование и балансировка подвижных элементов. Для защиты от аварийных ситуаций подключается молниезащита и заземление.
Заказать металлоконструкции для ветряков от производителя
Наша компания ДП-Украина – производитель металлоконструкций для ВЭС – опоры для ветряков, мачты ветрогенераторов, лестницы, платформы и площадки обслуживания. Работаем под ключ:
- разрабатываем проект, выпускаем проектную и рабочую документацию;
- производим металлоконструкции для ветряков на собственном производстве;
- производим горячее цинкование для защиты металла от коррозии;
- доставляем продукцию и производим монтажные работы по всей Украине.
Стоимость рассчитывается в зависимости от габаритов ветряка, диаметра и высоты мачты, марки материала и требований к антикоррозионному покрытию. Заказать консультацию: info@gmt.net.ua, (093) 190 37 47, +38 (093) 127 49 13, +38 (097) 011 49 11.
FAQ
Чем отличаются мачты для промышленных и частных ветряков?
Промышленные ветряки устанавливаются на усиленных многогранных опорах, выдерживающих высокие эксплуатационные нагрузки. Домашние ветряки – это невысокие трубчатые или конические мачты, более простые и недорогие в изготовлении.
Как защитить металлоконструкции от коррозии?
Для защиты используется технология горячего цинкования – нанесение цинкового покрытия методом погружения. При необходимости оцинкованный металл может быть окрашен порошковым способом.
Каков срок службы металлоконструкций для ветроэнергетики?
Оцинкованные мачты для ВЭС служат более 40-50 лет – срок зависит от условий эксплуатации, точности изготовления металлоконструкций, качества и толщины цинкового покрытия.
Можно ли заказать индивидуальные конструкции для ветропарков?
Так, мы производим металлоконструкции для ветроэлектростанций по индивидуальным проектам под конкретные климатические условия, требования к высоте и заданные характеристики ветровых турбин.
Какие стандарты регулируют производство металлоконструкций для ветряков?
Изготовление ветряков регулируется специальными стандартами ветроэнергетики ДСТУ EN IEC 61400, ДСТУ 4859, ДСТУ 4051, ДСТУ 3896 и общими нормами проектирования и изготовления металлоконструкций ДСТУ-Н Б EN 1993, ДСТУ Б EN 1090.