Как разобрать и отремонтировать заклинивший ветрогенератор в домашних условиях

Признаюсь, я часто грешу тем, что поддаюсь старой поговорке: «Если это не сломано, не чини это!» Но в октябре прошлого года я попал в ураган «Дориан». Плановое техническое обслуживание — это одно, а наводить порядок на 17-метровой мачте только потому, что ожидается ураган — совсем другое.

Однако моя лень означала, что мне пришлось разобрать и восстановить мой ветрогенератор Kiss, хотя я также установил несколько небольших улучшений, чтобы упростить регулярное обслуживание в будущем.

Kiss — это большая и тяжелая ветряная турбина, которая существует уже 21 год, и ее до сих пор можно увидеть вырабатывающей электричество почти на каждой гавани в мире. Он работал безупречно в течение десяти лет, что я владел своей 45-футовой шхуной. Британия, и черт его знает за сколько лет до этого.

Британия 45-футовая шхуна с прямым парусом для ног по ветру. Она базируется во Флориде.

Когда я модифицировал буровую установку (PBO, август 2017 г.), я установил ее высоко на грот-мачте по двум причинам: чтобы избежать шума вращающихся лопастей и повысить эффективность (обычно наверху сильнее ветер). Обратной стороной является то, что его редко даже проверяли, не говоря уже о техобслуживании.

Затем пришел Дориан, один из самых мощных ураганов, зарегистрированных в Атлантическом океане, обрушившийся на восточное побережье Флориды в октябре 2019 года. Он ослаб после разрушения Багамских островов и отклонился от материка, но на мысе Канаверал были зарегистрированы порывы со скоростью 100 миль в час. всего в нескольких милях от моего понтона — этого достаточно, чтобы отправить на орбиту любой ветрогенератор.

я полностью разделась Британия готовясь к приходу Дориана, но я забыл об одиноком старом Поцелуе высоко на мачте…

Когда я вернулся к лодке через несколько дней после того, как ураган продолжил свой разрушительный путь на север, я заметил, что дженни не вращается, хотя ветер дул со скоростью 15 узлов. Что-то было не так, и, похоже, это был я — взобрался на мачту для расследования.

Несмотря на то, что на обе мачты есть ступеньки, я все еще нахожу это нервным, чтобы взобраться на них. Британия57-футовый основной.

Пока я медленно поднимаюсь, пристегнув кресло боцмана к моей талии, моя жена плетет фал вокруг лебедки. Когда я поднялся туда, я обнаружил, что лезвия с трудом поворачиваются вручную, и определенно почувствовал, что подшипники заклинило.

Я установил шкив на триатическую опору с коротким отрезком троса, чтобы шкив находился прямо над генератором. Затем я привязал веревку к корпусу Kiss, чтобы держать его ровно, чтобы его можно было вытащить из вертикальной опорной стойки. Овальная форма корпуса Kiss определенно не способствует привязыванию к нему веревочного ремня при раскачивании на высоте 50 футов над палубой на веревке. Опорная стойка также находится на расстоянии 84 см (33 дюйма) от мачты, поэтому лопасти могут очищаться при вращении.

Пока я все это делал, я думал: «Должен быть лучший способ, чем этот».

Машину, наконец, опустили, и я потащил ее домой, чтобы исследовать ее в моей мастерской с кондиционером.

«Возможность» — рабочее слово, потому что эта штука весит столько же, сколько автомобильный аккумулятор, а лопасти имеют диаметр около 1,5 м (5 футов).

Разборка ветрогенератора Kiss

Должен отметить, что я никогда раньше не разбирал ветрогенератор, но многое узнал о том, как это сделать, из интернета.

Верхний совет

Пронумеруйте положение лопастей при разборке. Если лезвия собираются в другом порядке, потребуется повторная балансировка всей установки.

Сначала я снял пластиковый носовой обтекатель. Это просто навинчивается на вал с конической резьбой, но когда я его открутил, конус оторвался от основания — что-то, что нужно исправить позже.

Затем были сняты девять болтов, крепящих три лопасти к ступице. Затем ступица была отвинчена, удерживая вал тисками и отвинчивая его.

Четыре винта длиной 14 см (5½ дюйма) крепят переднюю часть кожуха к корпусу из стекловолокна, и я был удивлен, обнаружив, что все они легко выкручиваются, даже последний, который обычно отказывается, не так ли?

Внутренние работы очень похожи на генератор переменного тока.

Затем я вырезал уплотнение, прикрепляющее передний кожух к корпусу, и после небольшого усилия с помощью пары отверток снял крышку, обнажив внутреннюю работу. Мне он показался причудливым генератором, что более или менее так и есть.

Внешние медные обмотки — это статор, а вращающаяся часть посередине — это ротор. Ротор представляет собой очень мощный цилиндрический магнит, который при вращении ветром создает электрический заряд в обмотках статора.

Лучший способ вытащить статор и ротор из корпуса из стекловолокна — вытащить их с помощью прочного деревянного рычага и блока.

Следующий вопрос был: как вывести это количество из организма? Из интернет-видео я узнал, что он ничем не удерживался после того, как были удалены четыре длинных винта.

Я крепко зажал тело в верстачных тисках и вытащил все это, используя кусок дерева в качестве точки опоры.

Статор очень тяжелый из-за большого количества медных проводов.

Статор и ротор вышли одним тяжелым куском вместе с задним подшипником.

Затем я был поражен тем, насколько легким является основной корпус из стекловолокна. Весь вес находится в статоре и роторе, поэтому лучше не позволять им падать на пальцы ног, потому что они могут быть непоправимо повреждены, и вам также могут понадобиться новые пальцы.

Ротор представляет собой сильный магнит, который трудно извлечь и заменить внутри статора.

Передний подшипник заклинил, и задний, похоже, вот-вот заклинит.

Я снял их оба с вала с помощью съемника ступицы, который я купил в магазине автозапчастей много лет назад, и, наконец, применил.

Подшипники лучше всего снимать с помощью съемника ступицы, который не повредит подшипник или вал.

В задней части статора находятся термостаты, которые предотвращают перегрев и позволяют лопастям свободно вращаться при сильном ветре. Я проверил их с помощью омметра, и все они показали ноль (0,00), что означает, что они, вероятно, все еще работают нормально.

Оставалось только все почистить и купить новые подшипники и посадочные места.

Термостаты контролируют размыкание и замыкание электрических цепей.

Одним из преимуществ генератора Kiss является то, что подшипники и уплотнения доступны практически везде. Я заказал свой на Amazon всего за 5 долларов за штуку.

Ремонт и сборка

Новые подшипники можно надеть на вал с помощью хомута и пластиковой трубки.

Я напрессовал новый передний подшипник на вал ротора, используя стержневой зажим и пластиковую трубку с внутренним диаметром 19 мм (3⁄4 дюйма). Я использовал тот же зажим и деревянный брусок, чтобы найти задний подшипник, оба уперлись дном в выступы на валу.

Резиновые подшипники центрируют подшипники в своих корпусах, а задний нужно было установить перед заменой статора.

Перед окончательной заменой статора и ротора я решил установить улучшенную точку подъема, чтобы мне не пришлось снова устанавливать этот неуклюжий тросовый строп.

Сначала я нашел точную горизонтальную точку баланса собранной машины с прикрепленными лопастями, которая, как и следовало ожидать, является вертикальной осью поворотной трубы.

Установка этого болта с проушиной значительно облегчила подъем Kiss обратно на мачту и опускание ее в кронштейн мачты.

Затем я просверлил отверстие диаметром 8 мм (5⁄16 дюйма) в верхней части корпуса по этой оси и вдавил алюминиевую резьбовую вставку в отверстие изнутри.

У него есть небольшое плечо, которое предотвращает его протягивание под весом Kiss.

Я загерметизировал вставку вокруг вставки эпоксидной смолой, затем вкрутил во вставку рым-болт из нержавеющей стали, предварительно загерметизировав резьбу несколькими витками тефлоновой ленты. Поцелуй теперь висит идеально ровно на этом болте с проушиной.

Затем статор аккуратно совместили с отверстиями для четырех винтов и вставили в корпус.

Затем ротор необходимо снова вставить внутрь статора — осторожно и в промышленных перчатках.

Из-за магнетизма его трудно протолкнуть в обмотки — пока он вдруг не решит отпустить и не исчезнет в обмотке, надеюсь, не одним из ваших пальцев.

Перед заменой передней крышки был запрессован новый передний сальник вместе с новой посадкой подшипника.

Передняя крышка имеет небольшой пыле- и влагозащитный затвор, который следует заменить перед тем, как крышка будет прикручена к корпусу болтами. Старый уплотнитель легко выдавливается и запрессовывается новый.

В углубление передней крышки также было вставлено гнездо для подшипника. Я заклеил весь шов скотчем, затем загерметизировал его 3M 4000, затем затянул переднюю крышку, чтобы обеспечить герметичность.

Я забыл пронумеровать положение лопастей на ступице перед их снятием (отсюда и главный совет ранее в статье), поэтому необходимо было отбалансировать их, чтобы обеспечить вращение без вибраций с минимальным шумом ветра.Если бы я пометил их заранее, в этом не было бы необходимости.

Балансировка лопастей — необходимая заключительная операция, обеспечивающая плавное вращение лопастей для снижения шума и вибрации.

Балансировка выполняется с помощью конической оправки через отверстие в ступице, поддерживаемой между двумя ровными скамьями.

В несбалансированной сборке самая тяжелая лопасть всегда вращается вниз, затем я отрезал небольшой кусочек свинцовой ленты, приклеенной к задней части лопасти. Это повторялось до тех пор, пока узел не вращался свободно и не останавливался в любом положении.

После сборки генератор был протестирован путем вращения вала электродрелью и измерения выходной мощности мультиметром.

Перед заменой лопастей я протестировал Kiss, подключив выходные провода к мультиметру, а затем прокрутил вал электродрелью, чтобы имитировать вращение ветра. Выход был до 28А переменного тока.

Я также сделал более прочный ремонт двух пластиковых частей носового обтекателя, приклепав их четырьмя крошечными заклепками. На этом сборка самого генератора завершена.

Носовой обтекатель и основание были склепаны вместе, чтобы предотвратить их разделение на высоких оборотах.

Переустановка ветрогенератора Kiss

Подъем машины на мачту был значительно облегчен за счет того, что к подъемному фалу привязали карабин и зацепили его через болт с проушиной, после чего машина стала идеально ровной. Оставалось только провести провода и переключатель Mercotac через трубку опорного кронштейна, опустить машину и снова подсоединить провода, идущие вниз по мачте.

Что такое переключатель Меркотака?

Соединитель проводов Mercotac поддерживает подключение на 360°

Ветрогенератор должен иметь возможность свободно вращаться в любом направлении, чтобы противостоять ветру, а проводка для Kiss имеет разъем типа Mercotac, который может вращаться на 360 °, сохраняя при этом связь без безнадежного скручивания проводки.Этот разъем еще более важен при сильном непредсказуемом ветре, когда генератор, установленный высоко на мачте, нельзя легко зафиксировать с помощью веревочного троса, как это могут быть те, которые установлены на шесте в кормовой части.

Вернувшись на палубу, я использовал мультиметр для проверки шести односторонних диодов на выпрямителе в блоке управления. Они преобразуют выходной переменный ток генератора в постоянный для батарей, и все они считывались правильно. Я заменил блок управления за главным электрическим распределительным щитом в салоне.

Я включил Kiss, и, несмотря на то, что было всего 5 узлов ветра, лопасти вскоре закружились, и на счетчике показывалось 6 А постоянного тока.

Блок управления содержит шесть диодов и радиатор и преобразует выходной переменный ток в постоянный для батарей.

Оглядываясь назад, было бы гораздо проще подняться на мачту до того, как разразится буря, и просто отвинтить ступицу с прикрепленными к ней лопастями. Фал, просто привязанный к лезвию, опустил бы его.

Настоящая машина могла бы тогда остаться на месте — без лопастей генератор не вращался бы — подшипники не были бы повреждены, и много работы было бы сэкономлено.

Первоначально опубликовано в PBO 20 апреля.