China WKA Rotor Umbau

 
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China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 25.01.2014 - 12:21 Uhr  ·  #1
Hallo Forum,

ich habe ja wie schon in dem Youtubevideo beschrieben diese chinesische Horizontalwindkraftanlage mit der mechanischen Pitchverstellung, bei der jedes Repellerblatt einzeln per Feder vorgespannt ist.
Wie schon beschrieben ist das ja nicht so der Brüller in Sachen Sicherheit bei Starkwind.

Daher baue ich das Ding nun um, hier die ersten Bilder vom Umbau.
Anregungen gerne willkommen.

Schritt 1: Von Einzelblattverstellung auf gemeinsame Verstellung.

Der Umbau auf Fliehkraft folgt dann in n paar Tagen, die Teile sind bestellt.

PS: 3,5kg an 95cm Latte ist rund 34 Nm ... oder?
Erdorf
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 25.01.2014 - 17:04 Uhr  ·  #2
Hallo Vitis,

sieht toll aus, der Umbau.

Zitat
PS: 3,5kg an 95cm Latte ist rund 34 Nm ... oder?

Ja, stimmt, wobei du senkrecht zu Latte messen musst.
Leicht schräg zu Latte misst du etwas mehr als es in wirklich ist, schätze so 10% mehr.

Gruß Frank
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 25.01.2014 - 18:42 Uhr  ·  #3
ja, das kommt auf dem Bild nicht recht raus, hab die Waage beim ziehen senkrecht gehalten, fürs Bild war dann ne Verrenkung notwendig weil nur zwei Hände da waren und ich Kamera Hand rechts, Waage Hand links, Fuß auf dem Rotorkopf, damit der nicht vom Eimer fällt und noch einigermaßen ruhig halten damits nicht so arg verwackelt und der Bildausschnitt noch etwa hinkommt.
Die 3,5kg waren auch beim ziehen in Bewegung, also die Drehung, in Ruhe warens nur 3kg und beim zurückfedern noch 2,5kg ... die Lager und Federn sowie das Gestänge haben Reibungsverluste. Damit das Blatt sich drehte brauchte es aber wie gesagt 3,5 kg ... bzw. alle drei Flansche drehten sich bei der Kraft von 34 Nm, also je Flansch rund 11,5 Nm ... ich glaub die Rotorblätter brächten das nicht hin alleine.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 25.01.2014 - 21:00 Uhr  ·  #4
na das sieht doch schon prima aus, nun musst du etwas rechnen...!

Wichtig ist, dass du die Federn etwas vorspannst, damit man einen definierten Auslösedruck hat....
dig-it
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 25.01.2014 - 21:49 Uhr  ·  #5
Vielleicht sehr laienhafte Fragen, aber dennoch: Wie sehr verändern Federn ihre Spannung bei unterschiedlichen Temperaturen, und wie wirkt sich das auf den Betrieb aus? Wie oft muß man deren Spannung überprüfen bzw. sie ganz austauschen? Gibt es die Gefahr von Vereisung, die das exakte Funktionieren außer Kraft setzt und damit die Anlage in Gefahr bringt?

Vom Prinzip her mag ich Pitch-Regelungen sehr. Nur scheinen sie mir ziemlich komplex im Handling...

Dieter
Windfried
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 26.01.2014 - 17:32 Uhr  ·  #6
Da ich meine, bischen was davon zu verstehen:

1. Temperatureinfluss auf Federwerte: Hier wenig Relevanz

2. Alterung im Betrieb: Etwas. Flügelverstellung dann früher. Somit keine sicherheitsrelevanten Konsequenzen.
In der Entwicklung macht man den Spannanker an der Nabenscheibe vermutlich einstellbar.
Wenn die Chinesen das aber gut abgestimmt haben, wird es wohl funktionieren. (Bei den Preisen, die Dt. Importeure bezahlen wollen,
muss es billig sein.)

3. Eisansatz: Etwas Rauhreif an den Federn macht nichts. Wenn alles mit ner Eisglasur überzogen ist, schon eher.
Da ich davon aus gehe, dass über die Nabe noch ein Spinner (Abdeckung) kommt, dürfte es weniger schlimm sein.
Relevanter kann es bei den Kugelgelenken werden. Könnte die Beweglichkeit formschlüssig verhindern, wenn die Freiräume mit Eis zugesetzt sind. Ob es kleinere Gelenkköpfe mit Gummimanschetten gibt? Weiß nicht.

Ist also ne Pitchnabe unter Nutzung der aerodyn. Flügelkräfte.
Das funktioniert aber nur, wenn ständig möglichst definiert belastet wird.

So einfach kann also auch ne Synchronisierung gebaut werden. Wenn sie sich bewährt - Glückwunsch.
Dass die Kugelköpfe auf den Stangen ohne Kontermutter bleiben, mag sogar genial sein: Es erweitert den Schwenkbereich.
Aber die Gewinde gut fetten! Kugelköpfe sowieso. Es läuft Stahl auf Stahl.

Vor dem Fetten bitte alles "schwarze" Eisen gut mit Waschbenzin entfetten, ggf. Rost/Oxide entfernen bis aufs blanke Metall, und mindestens 2x mit Zinkspray besprühen!
An der Verbindung zur verzinkten Oberflächen gäbe es sonst Kontaktkorrosion. Das Zink würde sich auflösen.

Das Drehen der Flügelflansche um 180°, damit die Synchronisation nach Hinten kommt, geht nur, wenn das Bohrbild für die Flügelbefestigung spiegelbildlich zur Schwenkachse ist! Wenn nicht, versuchen die Flügel fortan Stallpitch.
Dann müsstest Du deine Andockwinkel hinten noch mal anbohren. (Seh ich gerade, hast Du schon.)

Alles in Allem: Gutes Gelingen!
Halt uns auf dem Laufenden!

Gruß, W.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 26.01.2014 - 22:57 Uhr  ·  #7
Zitat geschrieben von Windfried

Wenn die Chinesen das aber gut abgestimmt haben, wird es wohl funktionieren. (Bei den Preisen, die Dt. Importeure bezahlen wollen,
muss es billig sein.)


nunja, der Preis ist attraktiv und sicherlich nicht unmaßgeblich in der Kaufentscheidung. Mit Sicherheit wird im Laufe der Zeit ein Austausch der Federn anfallen ... obschon der recht rudimentären Befestigungen der Federn.

Zitat geschrieben von Windfried

Da ich davon aus gehe, dass über die Nabe noch ein Spinner (Abdeckung) kommt, dürfte es weniger schlimm sein.


ja, da war ne "Schüssel" dabei, aber auch die muss überarbeitet werden.

Zitat geschrieben von Windfried

Relevanter kann es bei den Kugelgelenken werden. Könnte die Beweglichkeit formschlüssig verhindern, wenn die Freiräume mit Eis zugesetzt sind. Ob es kleinere Gelenkköpfe mit Gummimanschetten gibt? Weiß nicht.


Danke für den Hinweis, hab die Manschetten bestellt, ist Pfennigkram.

Zitat geschrieben von Windfried
Das funktioniert aber nur, wenn ständig möglichst definiert belastet wird.


Genau da liegt der Hund begraben, daher kommt da noch ne Fliehkraftverstellung dran.

Zitat geschrieben von Windfried

So einfach kann also auch ne Synchronisierung gebaut werden. Wenn sie sich bewährt - Glückwunsch.
Dass die Kugelköpfe auf den Stangen ohne Kontermutter bleiben, mag sogar genial sein: Es erweitert den Schwenkbereich.
Aber die Gewinde gut fetten! Kugelköpfe sowieso. Es läuft Stahl auf Stahl.


Eigentlich hatt ich vor bei der Endmontage die Gewinderstangen mit Loctite zu sichern um das Spiel zu verringern. Den Stahl hatt ich vor mit Hammerschlaglack einzupinseln, hab da noch ne Dose an Lager davon.

Zitat geschrieben von Windfried

Das Drehen der Flügelflansche um 180°, damit die Synchronisation nach Hinten kommt, geht nur, wenn das Bohrbild für die Flügelbefestigung spiegelbildlich zur Schwenkachse ist! Wenn nicht, versuchen die Flügel fortan Stallpitch.
Dann müsstest Du deine Andockwinkel hinten noch mal anbohren. (Seh ich gerade, hast Du schon.)


Der Verstellwinkel ist auf ca. 50° begrenzt, da ist ein Anschlag ... ob das reicht, weiß ich nicht, was denkt ihr??

Zitat geschrieben von Windfried

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Gruß, W.


Merci, mach ich, hänge hier mal meinen Entwurf für die Fliehkraftmechanik an.

Gruß M.

Legende:
Blau ist die Scheibe, die auf den Generator gesteckt ist und sich dreht.
Rot ist die Blatthalterung mit Flansch
Grün ist dann das Fliehkraftgewicht und Hebel
Gelb ist die Schubstange, die Gewicht und Blatthalterung verbindet.

Das Gewicht kommt hinter die Repellerfläche, rotiert um den Generator herum
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 27.01.2014 - 14:27 Uhr  ·  #8
Menelaos
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 27.01.2014 - 20:36 Uhr  ·  #9
wieso so kompliziert...? ich wuerde die gewichte einfach zwischen dem aeusseren lager und dem rotorblattflansch montieren, als Hebel der zu beiden seiten hinnweg geht, also nach vorne und hinten. Somit wirkt das Gewicht doppelt,...es kann ja nicht anders als nach aussen. das spart platz auf der Vorderseite fuer den Spinner...hoffe du verstehstbwie ich meine.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 27.01.2014 - 20:54 Uhr  ·  #10
?? ... nee, so recht klar ist mir das nicht ... o.O
Windfried
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 27.01.2014 - 23:02 Uhr  ·  #11
Hier ein Link zu einer Anlage, die so etwas hat http://germany.windspot.es/pro…pot-35-kw/
Wird übrigens vom Vorstand des BVKW vertrieben. War beim Treffen vom Regionalverband Süd.

Diese mit rotierenden Stangen sind Fliehgewichte. Dabei wird nicht die Fliehkraft in Richtung Flügel genutzt, sondern 90° dazu. Deshalb in Ruhelage etwa 45° zur Drehebene.
Hier nachlaufend, da es sich um Entlastungs-Pitchen handelt.
Ergänze Deine Anlage mit 3 solchen Gewichten, und dann hast Du es schon! Bischen Rechnen und Probieren muss natürlich auch sein.
Eigentlich auch ein Test auf einem Messwagen oder im Windkanal.

Dass die Fliehgewichte in der Art im Nabenspinner Platz finden geht wohl nur bei Stall-Pitchen. Da sind sie kleiner.

Zitat
hab die Manschetten bestellt, ist Pfennigkram

Was gibts da, und wo?

Immer für Belastung zu sorgen ist so schwer auch nicht. Bei Netzausfall muss automatisch auf Ersatzlast umgeschaltet werden.

Zitat
Gewinderstangen mit Loctite zu sichern um das Spiel zu verringern
So eigentlich nicht vorgesehen. Bastellösung, könnte aber sogar gehen.
Der Schwenkwinkel der Kugelgelenke muss weiterhin ausreichen.

Zitat
Den Stahl hatt ich vor mit Hammerschlaglack einzupinseln
Dann aber vorher ne Grundierung drauf, sonst platzt dert Lack wieder ab.
Auch muss der Lack outdoor-geignet sein, sonst kein UV-Schutz.
Lack muss bei Verschraubung an Zink jeglichen elektrischen Kontakt unterbinden!
Bei Hochspannungs-Masten übrigens Anstrichsystem in 5 Schichten vorgeschrieben.

Zinkspray scheint ne schnelle und gute Lösung zu sein.

Das mit der 180°- Drehung hast Du nicht verstanden. Ist auch nicht notwendig, da anhand Fotos offensichtlich gegenstandslos.
Quintessenz: Es ist drauf zu achten, dass die Flügel nachläufig sind und nach Umbau bleiben.

Bleibt nur zu überlegen, ob so etwas doppelt Gemoppeltes auch negative Konsequenzen haben kann.
Aber Versuch macht kluch.

Lass die Fliehgewichte nicht weg fliegen!
Wo die einschlagen wächst kein Bart mehr, Zähne auch nicht. 8-)

Grüße, W.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 28.01.2014 - 17:14 Uhr  ·  #12
Also die Dichtmanschetten gibts da wo es die Gelenke auch gibt :)

http://maedler.de/product/1643…-din-71802

hast mich überzeugt, werd mir Zinkspray beschaffen, daran solls jetzt auch nichtmehr scheitern.
Die Flansche / Befestigungspunkte der Rotorblätter ansich will ich lassen wie sie sind, am Nachlauf wird nichts gemacht, der bleibt.
Du hast schon recht, im Prinzip sind 2 Sturmsicherungen schon da, Dumpload und diese federgespannte Verstgellung, ich hab da aber
irgendwo bedenken, weil der Controller bislang im Netz ein unbeschriebenes Blatt ist, ob und wie lange der funktioniert weiß man nicht und auch die Ersatzlast ist schon rudimentär, als Heizstab, auch da weiß man nichts genaues über die maximum Rating.
Es geht mir um den Worst Case ... Starkwind + Controller hinüber + Dumpload im Popo + niemand da, der Kurzschlussschalter betätigt.
Dann flögen entweder die Rotorblätter weg und / oder der Generator verabschiedet sich. ... nicht schön.
Daher will ich die dritte "Notbremse". Der Generator ist auf 220 RPM gerated, die Fliehkraftverstellung würde ich, so über den Daumen gepeilt auf 300RPM dimensionieren zum Ansprechen. Was hältst Du von dem Ansatz?

Wenn ich Euch richtig verstanden hab, dann ratet ihr mir die Fliehkraftgewichte nach vorne schauen zu lassen, oder? Dann wäre das ein einfacher Kipphebel mit der Masse X, oder?
Windfried
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 28.01.2014 - 20:14 Uhr  ·  #13
Zitat
dann ratet ihr mir die Fliehkraftgewichte nach vorne schauen zu lassen, oder?
Im Gegentum!
Hatte dazu schon im vorigen Beitrag geschrieben:
Zitat
Hier nachlaufend, da es sich um Entlastungs-Pitchen handelt.

So wie beim Flügel auch.
Bezieht sich allerdings auf die gezeigte Windspot-WKAs mit entsprechendem Prinzip.

Deine Darstellung ist etwas anderes. Wird auch gehen, aber wieder dies und das an Einzelteilen.

Welche Auslöse-Drehzahlen, und wie überprüft man sie?
Weites Feld.
Fliehkraft kann natürlich auch schon bei 250 u/min an setzen.

Kenne die bisherigen Verhältnisse nicht. Dazu gehören nicht nur Werte sondern Kennlinien.

Gruß, W.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 28.01.2014 - 23:33 Uhr  ·  #14
genau wie andreas es schreibt, wie bei der windspot. kann man auch in beide Rixhtumgen machen, also nach vorne und hinten um den Effekt zu verstaerken ohne d ass die Hebel ellenlang werden. im prinzip also ein hebel etwas mehr als 90 grad versetzt zur rotorblattoberflaexhe bzw. ebene...vielleicht 30 grad oder so.

kann grad schlexht zeichnungen machen aber schau mal meine pitchnaben an die ich in der verkaufsexke gepostet habe,da sieht man das
Windfried
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Pitchen mit Propellermoment

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Gepostet: 29.01.2014 - 11:15 Uhr  ·  #15
Dann nehmen wir mal das, was andere schon gezeichnet haben, s. Anhang.

Darstellung für Entlastungs-Pitchen. Wind kommt von vorne bzw. unten.

Grundsätzlich können die Gewichte beidseitig sein, auch die Massen am Ende der Stange konzentriert.
Letzteres aber nicht empfehlenswert, da Kugeln und kurze Zylinder besonders viel Strömungswid. haben.
Zylindrischer "Knüppel" aus Stahl schon besser, da bei Schräganströmung - die haben wir hier - aus dem runden ein Ellipsen-Querschnitt wird. Dafür Cw gering.

Vorlaufendes Gewicht (hier wo Fflieh dran steht) lässt man sinnigerweise weg.
1. Wirkt der Auftrieb (Wid. auch), der sich bildet, der Regelungsaufgabe entgegen.
2. Evtl. weniger schlimm - Gewicht läuft hinter der Drehebene.

Achtung: Fliehkraft in Längsrichtung zum Flügel auch vorhanden! Meist sogar größer.

Wenn Massenanordnung spiegelbildlich zu y-Achse, dann Stall-Pitchen.

Verstellwinkel für Entlastungspitchen zur Sicherung gegen Überdrehzahl, wenn sämtliche Last weg bleibt, erheblich.
Die bei Gasch ersichtlichen 25° sind für Pmax-konstant bei 24 m/s (Bild 12-14)
Für P = 0 wird der Verstellbereich größer sein müssen, letztendlich fast bis zur Segelstellung.

Nach neuerlicher Überlegung:
Geht mit dem Prinzip vermutlich nicht! Denn wenn der Pitchstab gedanklich 45° zur Drehebene angeordnet ist (mehr als hier dargestellt) sind nicht mal diese 45° als Verstellweg drin.
Verstellmoment durch Fliehkraft wird immer geringer, je weiter man sich 0° nähert.

Last muss also auch hier anliegen.
Als Schutz gegen Überlast und Überdrehzahl dann geeignet.

Grüße, W.
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Windfried
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Pitchen mit Propellermoment

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Gepostet: 29.01.2014 - 12:06 Uhr  ·  #16
Zitat
Sicherung gegen Überdrehzahl, wenn sämtliche Last weg bleibt.....Geht mit dem Prinzip vermutlich nicht.


1. Ich kann mich irren.
2. Ich hoffe, dass ich mich irrre. Denn sonst wären hier einige sehr betrübt.

Muss ich noch mal genauer untersuchen, mit Winddreiecken, TSR, die sich bilden, evtl. QBlade.

Auch ist die Praxis der Ort, wo die graue Theorie Farbe bekommt.

Grüße, W.
Menelaos
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 29.01.2014 - 17:15 Uhr  ·  #17
doch, geht und ist reine abstimmungsfrage...daher lieber eine sxhwache feder stark vorspannen als eine starke Feder wenig. Ausloesezeitpunkt waere bei beiden identisch, das elastische Verhalten danach aber komplett anders. Wichtig ist diese Abstimmung vor allem bei pitch richtung stall damit das ganze nichtdauernd hin und her klappert. weraufnummer si hergehen will ni!mt a!so schwache federn und spant sie stark vor da danach prozurueckgelegtem Federweg weniger ' Fliehkraft ' benoetigt wird.

gruss
max
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 29.01.2014 - 17:57 Uhr  ·  #18
für meine Phantasie reicht es da insgesamt nicht wie die Gewichte das Rotorblatt drehen sollen.

Die Fliehkraft der Gewichte wirkt, zumindest in meinem Denken vn der Drehachse nach außen, also quasi entlang dem Flügel ... wie die in dem Diagramm angegebene F flieh zustande kommt erschließt sich mir nicht ... bestenfalls das Trägheitsmoment wirkt in die Richtung, wenn aber wie in der Zeichnung 2 Gewichte drannen sind hebt sich auch das wieder gegeneinander auf, dann wäre das Trägheitsmoment auf der Repellerblatt Drehachse.


argh ... doch, in meiner grauen Hirnmasse hats gerade schnipp gemacht, habs verstanden :)
Windfried
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 29.01.2014 - 23:12 Uhr  ·  #19
Musst im wahrsten Sinne des Wortes um die Ecke denken! Genau um 90°.
Die Flieghgewichte haben nicht nur einen Abstand zum Drehzentrum in Y-Richtung, welcher Fliehkraft erzeugt (hier nicht genutzt),
sondern auch einen in X-Richtung.
Außerdem noch in Z-Richtung (Drehachse des Rotors). Wenn dieser fehlt, bzw. gegen 0 geworden ist, dann kein Regel-Drehmoment mehr.

Gruß, W.
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Re: China WKA Rotor Umbau

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Gepostet: 30.01.2014 - 15:03 Uhr  ·  #20
also ... wenn ich das mit den Hebelarmen nicht ganz falsch interpretiere, dann sollte sich das Drehmoment über den Winkel zur Rotorblattdrehachse im Prinzip über die "geneigte Ebene" berechnen lassen.
Masse ist denk ich dann eben das Ruhegewicht, g ist dann über die Drehzahl, Drehradius vom Masseschwerpunkt zur Rotordrehachse zu ermitteln, oder?

ja, wenn ich über die Berechnung gehe, dann kommt sobald der Winkel über die Rotorebene gegen 0 geht auch null Drehmoment heraus, ist auch logisch, wo soll die auch her kommen. allerdings wäre bei 90° über die Ebene das größte Drehmoment.
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