የሮተር አቅጣጫን የሚመለከት የንፋስ ተርባይን መቆጣጠሪያ ስርዓት

የንፋስ ተርባይን መቆጣጠሪያ ስርዓት ለሮተር አቀማመጥ

ዘመናዊ የንፋስ ተርባይኖች አቅጣጫንና ፍጥነትን በየጊዜው ከሚለዋወጡ ነፋሶች በተቻለ መጠን ብዙ ኃይል ለማውጣት የተነደፉ ናቸው። ቀልጣፋ ለመሆን፣ የተርባይኑ ሮተር - ቢላዎቹና ማዕከሉ - ከነፋሱ ጋር በትክክል መጣጣም አለባቸው። ሮተሩ ሁልጊዜ ከነፋስ አቅጣጫ ጋር መጣጣሙን የማረጋገጥ ሂደት የሮተር አቅጣጫ መቆጣጠሪያ ወይም በተለምዶ የያው መቆጣጠሪያ በመባል ይታወቃል። ይህ ጽሑፍ ለሮተር አቅጣጫ ፅንሰ-ሀሳቦችን፣ ክፍሎችን፣ የቁጥጥር ስልቶችን እና በነፋስ ተርባይን መቆጣጠሪያ ስርዓቶች ውስጥ ቁልፍ ተግዳሮቶችን ያብራራል።

የ rotor አቅጣጫ ለምን አስፈላጊ ነው?

የንፋስ ተርባይን ሊይዘው የሚችለው ኃይል በነፋስ አቅጣጫ እና በሮተር ስፓይፕ ፕላን መካከል ባለው አንግል ላይ በእጅጉ ተጽዕኖ ያሳድራል። ሮተሩ ነፋሱን እያየ ካልሆነ (ያው የተሳሳተ አቀማመጥ)፣ በሮተር ፕላን ውስጥ የሚፈሰው ኃይል በተመቻቸ ሁኔታ ጥቅም ላይ አይውልም። ትናንሽ የተሳሳቱ አመለካከቶች ኃይልን ሊቀንሱ ይችላሉ፣ ትላልቅ የተሳሳቱ አመለካከቶች ደግሞ በብላቶቹ፣ በናሴሌ እና በታወር ላይ ተጨማሪ መዋቅራዊ ጭነቶችን ሊያስከትሉ ይችላሉ። በሌላ አነጋገር፣ የሮተር አቅጣጫ ቅልጥፍና ብቻ ሳይሆን የክፍሉ ዕድሜም ጭምር ነው።

በመርህ ደረጃ፣ አግድም-ዘንግ የንፋስ ተርባይኖች (HAWTs) ናሴሉን ለማዞር የያው ሲስተም ያስፈልጋቸዋል፣ በዚህም ሮተሩ ወደ ነፋሱ እንዲያመለክት። ይህ ከቋሚ-ዘንግ ተርባይኖች (VAWTs) የተለየ ነው፣ እነዚህም ነፋስን ከተለያዩ አቅጣጫዎች ለመያዝ ዋው አያስፈልግም። ሆኖም፣ HAWTs በከፍተኛ ቅልጥፍናቸው ምክንያት የመገልገያ ደረጃውን ኢንዱስትሪ ይቆጣጠራሉ።

የያው መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳብ፡- ናሴሉን መምራት እንጂ ሮተሮችን ለየብቻ አለመምራት

በ HAWT ተርባይን ውስጥ፣ የሮተር ቢላዎች ከናሴል ፊት ለፊት ባለው ማዕከል ላይ ይጫናሉ። የንፋስ አቅጣጫ የሚቆጣጠረው ሙሉውን ናሴል (ሮተር እና ድራይቭትራይን የሚይዘውን) በማማው አናት ላይ በማዞር ነው። ይህ ሽክርክሪት የሚከናወነው በናሴል እና በማማው መካከል አንጻራዊ እንቅስቃሴን በሚፈቅዱ የያው ተሸካሚዎች ነው። የያው ሲስተም የናሴል አቅጣጫውን ስለሚያዞር የሮተር ዘንግ በመሃል ቦታ ላይ ካለው አማካይ የንፋስ አቅጣጫ ጋር እንዲስተካከል ያደርጋል።

የነፋስ አቅጣጫ ማዕበል የሚፈጥር እና በፍጥነት የሚለዋወጥ መሆኑን ልብ ማለት ያስፈልጋል፣ ስለዚህ የያው መቆጣጠሪያ በተለምዶ እያንዳንዱን ትንሽ መለዋወጥ አይይዝም። ስርዓቱ ከመጠን በላይ የያው አደንን ለመከላከል በጊዜ ሂደት አማካይ የንፋስ አቅጣጫን ለማስተካከል የተነደፈ ሲሆን ይህም የአክቱተር መበላሸትን እና የኃይል ፍጆታን ሊያፋጥን ይችላል።

የ rotor አቅጣጫ መቆጣጠሪያ ስርዓት ዋና ዋና ክፍሎች

1. የንፋስ አቅጣጫ ዳሳሽ (የንፋስ ቫን) እና የንፋስ ፍጥነት (አኔሞሜትር)
በተለምዶ ከናሴል በላይ የተገጠመለት የንፋስ ቫን የንፋስ አቅጣጫን ከናሴል አንፃር ይገምታል፣ አኔሞሜትር ደግሞ የንፋስ ፍጥነትን ይለካል። በዘመናዊ ተርባይኖች ውስጥ፣ ነፋሱ ወደ ሮተሩ ከመድረሱ በፊት "ለማየት" እንደ LIDAR (የብርሃን መለየትና ወሰን) ባሉ ሌሎች ዳሳሾች ሊታከል ይችላል።

2. የያው መቆጣጠሪያ
ይህ የተርባይን መቆጣጠሪያ ስርዓት (PLC/ኢንዱስትሪያል ቁጥጥር) አካል ሲሆን ናሴሉ መቼ እና ምን ያህል ርቀት መዞር እንዳለበት ይወስናል። መቆጣጠሪያው እንደ የተሳሳተ አሰላለፍ ገደብ፣ የዴድባንድ፣ የንፋስ ፍጥነት እና የያው ፍጥነት ገደቦች ያሉ አመክንዮዎችን እና መለኪያዎችን ይጠቀማል።

3. የያው ድራይቭ እና የያው ሞተር
የኤሌክትሪክ ሞተር (አንዳንድ ጊዜ በርካታ ክፍሎች) በማው ተሸካሚው ላይ ካለው የቀለበት ማርሽ ጋር የሚገናኝ ማርሽ ያንቀሳቅሳል። ናሴሉ ትልቅ እና ከባድ ስለሆነ ብዙ ጉልበት ይፈልጋል፤ ብዙ ሞተሮች ብዙውን ጊዜ ጭነቱን ለመጋራት ያገለግላሉ።

4. የጃው ተሸካሚ
ትላልቅ የቀለበት ተሸካሚዎች ዘንግ እና ራዲያል ጭነቶችን ይደግፋሉ፣ በተመሳሳይ ጊዜም መዞርን ይፈቅዳሉ። የቅባት ሁኔታዎች፣ የቦልት ጥብቅነት እና መልበስ ለረጅም ጊዜ ስራ ወሳኝ ጉዳዮች ናቸው።

5. የያው ብሬክ (የያው ብሬክ)
ሜካኒካል/ሃይድሮሊክ ብሬክስ የያው ትዕዛዝ በማይኖርበት ጊዜ ናሴሉ በአየር ሞገድ ምክንያት እንዳይሽከረከር ይከላከላል፣ እና በሚሠራበት ጊዜ ናሴሉን ያረጋጋል።

6. የተንሸራታች ቀለበት እና የኬብል ስርዓት
ናሴል ስለሚሽከረከር የኬብል አስተዳደር መወዛወዝን ለመከላከል አስፈላጊ ነው። የሚንሸራተቱ ቀለበቶች ናሴል ሲሽከረከር የኃይል እና የምልክት ስርጭትን ያስችላሉ፣ ነገር ግን አንዳንድ ዲዛይኖች የኬብል ጠመዝማዛን ለመከላከል የተጠራቀመ የማዞሪያ አንግል ገደብ አላቸው።

7. የYaw አቀማመጥ ዳሳሽ (ኢንኮደር / መፍትሄ ሰጪ)
ለትክክለኛ ቁጥጥር፣ የውሂብ ምዝግብ ማስታወሻ እና ጥበቃ የማማ ማጣቀሻን በተመለከተ ፍጹም የናሴሌ አንግል መረጃ ይሰጣል።

የቁጥጥር ስትራቴጂ፡- ተርባይኑ መቼ ማወዛወዝ አለበት?

የማር መቆጣጠሪያ ስርዓቶች በአጠቃላይ በርካታ መርሆዎችን ይተገበራሉ-

1. ዴድባንድ (ዴድ ዞን)
የተሳሳተው አቀማመጥ አሁንም ትንሽ ከሆነ፣ መቆጣጠሪያው ምንም አይነት ማስተካከያ አያደርግም። ይህ በሁከት ምክንያት የሚደረጉ ወደኋላ እና ወደፊት እንቅስቃሴዎችን ለማስወገድ አስፈላጊ ነው። ለምሳሌ፣ ተርባይን ማዛጋት የሚችለው ለጥቂት ሰከንዶች ወይም ደቂቃዎች ±10° ሲያልፍ ብቻ ነው፣ እንደ ዲዛይኑ ይለያያል።

2. የጊዜ ማጣሪያ እና የምልክት ማረጋገጫ
የንፋስ አቅጣጫ መረጃ ብዙውን ጊዜ የሚጣራው በሚንቀሳቀስ አማካይ ወይም ዝቅተኛ ማለፊያ ማጣሪያ በመጠቀም ነው። በተጨማሪም፣ መቆጣጠሪያው ማረጋገጫ ያከናውናል፡ የቫን ዳሳሽ ጉድለት ካለበት፣ ያው ሊገደብ ወይም ወደ ደህንነቱ የተጠበቀ ሁነታ ሊቀየር ይችላል።

3. በነፋስ ፍጥነት ላይ የተመሠረተ አመክንዮ
በዝቅተኛ የንፋስ ፍጥነት፣ የያው ጥቅም ትንሽ ሊሆን ይችላል፣ ይህም ስርዓቱ ረዘም ላለ ጊዜ እንዲቆይ ያስችለዋል። በተወሰነ ፍጥነት ደረጃውን የጠበቀ ፍጥነት፣ ምርትን ከፍ ለማድረግ አቅጣጫው የበለጠ አስፈላጊ ይሆናል። በተቃራኒው፣ በጣም ኃይለኛ በሆኑ ነፋሶች ወይም ተርባይኑ ሲቆም፣ የያው ስትራቴጂ ጭነትን ለመቀነስ ሊለወጥ ይችላል።

4. የጃው እና የዘንበል ፍጥነት ገደቦች
ናሴል በጣም በፍጥነት መሽከርከር የለበትም፣ ምክንያቱም ይህ ተለዋዋጭ ጭነቶችን ሊፈጥር እና የማርሽ እና የመሸከሚያ ብልሽትን ሊያባብስ ይችላል። መቆጣጠሪያው በተለምዶ የማወዛወዝ ፍጥነትን ይገድባል (ለምሳሌ በሰከንድ ዲግሪዎች) እና ለስላሳ ማጣደፍ/ማቀዝቀዝን ይተገብራል።

5. በጉልበት/በኃይል ላይ የተመሰረተ ቁጥጥር
አንዳንድ የላቁ ዲዛይኖች የሞተር ማወዛወዝ ኃይል ዋጋን ከጨመረው የኃይል ምርት ጋር ያወዳድራሉ። ይህ በተለይ ለትላልቅ ተርባይኖች እና ከፍተኛ ሁከት ላላቸው ቦታዎች ተገቢ ነው።

በ rotor አቅጣጫ ቁጥጥር ውስጥ ያሉ ቴክኒካዊ ተግዳሮቶች

ብጥብጥ እና የንፋስ መሸርሸር
በሮተር ቁመት ላይ የንፋስ አቅጣጫ ሁልጊዜ ተመሳሳይ አይደለም። በሮተር መጥረጊያው ላይም ቢሆን አቅጣጫው እና ፍጥነቱ ሊለያዩ ይችላሉ። በናሴሌ ላይ ያሉ ዳሳሾች በሮተር (ሮተር ዌክ) የተጎዳውን ነፋስ ይለኩ፣ ይህም የንፋስ አቅጣጫ ግምቶችን ሊያዛባ ይችላል። ይህም መቆጣጠሪያው ትክክለኛውን አንግል ለመወሰን አስቸጋሪ ያደርገዋል።

በተሳሳተ አቀማመጥ ምክንያት የሚፈጠሩ መዋቅራዊ ጭነቶች
የተሳሳተ አቀማመጥ በማማው እና በናሴሌ ላይ የጎን ኃይሎችን እና አፍታዎችን ያስከትላል። ያው ከዘገየ ወይም በጣም በተደጋጋሚ የሚከሰት ከሆነ፣ የዑደት ጭነቶች ይጨምራሉ እና የቁሳቁስ ድካምን ሊያፋጥኑ ይችላሉ። ስለዚህ፣ የዋይ ቁጥጥር "ነፋሱን በተቻለ ፍጥነት መጋፈጥ" ብቻ ሳይሆን፣ በኢነርጂ ምርት እና በጭነት መካከል የሚደረግ ስምምነት ነው።

የያው ተሸካሚ፣ የማርሽ እና የብሬክ መበላሸት
ተደጋጋሚ የማገዶ ስራዎች የመልበስ ችሎታን ይጨምራሉ። አቧራ፣ እርጥበት እና የቅባት ጥራትም የመሸከም ዕድሜን ይነካል። የመቆጣጠሪያ ስርዓቶች በተለምዶ በቀን ውስጥ ምክንያታዊ የሆኑ የማገዶ እንቅስቃሴዎችን ያነጣጠሩ ናቸው።

የኬብል ችግሮች እና የማሽከርከር ገደቦች
ተርባይኑ ሙሉ የመንሸራተቻ ቀለበቶችን የማይጠቀም ከሆነ ወይም የተወሰነ ገደብ ካለው፣ ገመዱ እንዳይጠማዘዝ ተቆጣጣሪው በርካታ ድምር ሽክርክሪቶችን ካደረገ በኋላ መፍታት አለበት።

የዳሳሽ ስህተቶች እና ድግግሞሽ
የንፋስ ቫኖች ሊዘጉ፣ አኔሞሜትሮች ሊቆሽሹ ወይም ንባቦች በበረዶ ሊነኩ ይችላሉ። ዘመናዊ ተርባይኖች ብዙውን ጊዜ ደህንነቱ የተጠበቀ አሠራርን ለመጠበቅ የምርመራ ውጤቶችን፣ የዳሳሽ ድግግሞሽን ወይም በሞዴል ላይ የተመሠረተ ግምትን ይጠቀማሉ።

የማገዶ አሠራር ሁነታዎች፡ መደበኛ፣ ፓርክ እና ጥበቃ

1. መደበኛ ሁነታ
ተርባይኑ ኃይል ያመነጫል፣ እና ዋው የተሳሳተውን አቀማመጥ በተወሰነ ገደብ ውስጥ ያቆያል።

2. የፓርክ ሁነታ (ማቆሚያ/መቆሚያ)
አንድ ተርባይን ለጥገና ወይም ከልክ ያለፈ ንፋስ ሲኖር፣ ጭነቱን ለመቀነስ የአቅጣጫ ስልቶችን መጠቀም ይቻላል። አንዳንድ ተርባይን የላባ ምላጭ እና ናሴሌ ወደ ነፋሱ ሲመለከቱ ቆመው ሲቆሙ፣ ሌሎች ደግሞ ንዝረትን ለመቀነስ ይቀመጣሉ።

3. የአደጋ ጊዜ / የመከላከያ ሁነታ
ስርዓቱ የያው ውድቀት፣ ከፍተኛ የሞተር ሙቀት፣ የተበላሹ ብሬኮች ወይም ልክ ያልሆኑ ዳሳሾችን ካገኘ፣ ያው ሊሰናከል እና ተርባይኑ ጉዳት እንዳይደርስበት ስራውን ሊያቆም ይችላል።

ዘመናዊ እድገቶች፡ LIDAR፣ ትንበያ ቁጥጥር እና የእርሻ ደረጃ

በናሴል የተገጠመ የLIDAR ቴክኖሎጂ ተርባይኖች በሮተሩ ፊት ለፊት ያለውን የንፋስ መገለጫ እንዲለኩ ያስችላቸዋል። በዚህ መረጃ፣ የያው መቆጣጠሪያ የበለጠ ትንበያ ሊሆን ይችላል፣ የማስተካከያ መዘግየቶችን ይቀንሳል እና ጭነቶችን ሊቀንስ ይችላል። በተጨማሪም፣ በነፋስ እርሻዎች አውድ ውስጥ፣ የተርባይን አቅጣጫ ንቃትን ይነካዋል፣ ይህም ከኋላው ያሉትን ተርባይኖች ምርት ሊቀንስ ይችላል። የእርሻ ደረጃ ቁጥጥር ጥናት ንቃትን ለማዞር ሆን ተብሎ የሚያዘንብ የያው (የንቃት መሪ) እየመረመረ ነው፣ በዚህም አጠቃላይ የእርሻ ምርትን ይጨምራል፣ ምንም እንኳን የግለሰብ ተርባይኖች የኃይል መጠን ትንሽ ሊቀንስ ቢችልም።

ከሲምፑላን

ለሮተር አቅጣጫ የንፋስ ተርባይን መቆጣጠሪያ ስርዓት የንፋስ አቅጣጫ መለኪያዎችን፣ የውሳኔ ስልተ ቀመሮችን እና ሜካኒካል አክቲቬተሮችን የሚያገናኝ ወሳኝ አካል ነው። የመጨረሻው ግብ ከፍተኛ የኃይል ምርት ለማግኘት ሮተሩን ከነፋስ ጋር ማስማማት ሲሆን መዋቅራዊ ጭነቶችን እና የክፍሎችን መልበስን ይገድባል። እንደ ብጥብጥ፣ የዳሳሽ ገደቦች እና የሜካኒካል አስተማማኝነት ጉዳዮች ያሉ ተግዳሮቶች የያው መቆጣጠሪያ ዲዛይን በተከታታይ ጥንቃቄ የተሞላበት ስምምነትን ይጠይቃል ማለት ነው። ወደፊት ስንመለከት፣ እንደ LIDAR እና የእርሻ ደረጃ ቁጥጥር ስልቶች ያሉ የላቁ ዳሳሾች ውህደት በሃይል እና በመሳሪያዎች የህይወት ዘመን ረገድ ለበለጠ ማመቻቸት እድሎችን ይከፍታል።

ከፈለጉ፣ ይህንን ጽሑፍ የበለጠ ቴክኒካዊ እንዲሆን ማድረግ እችላለሁ (ለምሳሌ፣ የቁጥጥር ብሎክ ዲያግራም፣ የያው የተሳሳተ አቀማመጥ በኃይል ላይ የሚያሳድረውን ተጽዕኖ የሚያሳይ ቀመር ወይም የPID/ሎጂክ የዴድባንድ ስልተ ቀመር ምሳሌ)፣ ወይም ቀለል ባለ ቋንቋ ወደ አጠቃላይ አንባቢነት ማዞር እችላለሁ።