Külək Turbinində Sürət Qutusunun Funksiyası və Necə İşlədiyi
Külək turbinləri ən çox istifadə edilən bərpa olunan enerji texnologiyalarından biridir və küləyin kinetik enerjisini elektrik enerjisinə çevirir. Lakin, böyük, yavaş fırlanan pərlərin və zahirən sadə görünüşün arxasında böyük dəqiqliklə işləyən bir sıra mexaniki və elektrik komponentləri dayanır. Bir çox külək turbin növlərində əsas komponentlərdən biri sürət qutusudur. Bu komponent rotorun yavaş fırlanma hərəkətini daha sürətli bir hərəkətə keçirməkdə mühüm rol oynayır və generatorun optimal şəkildə elektrik enerjisi istehsal etməsinə imkan verir. Bu məqalədə külək turbinindəki sürət qutusunun funksiyası və necə işlədiyi müzakirə olunur.
Külək Turbin Sistemində Sürət Qutularının Rolü
Ümumiyyətlə, külək turbinlərinin rotorları (pərlər və mərkəzlər) nisbətən aşağı sürətlə fırlanır. Kommunal miqyaslı külək turbinləri üçün (məsələn, 1-5 MVt) rotor sürətləri adətən dizayndan, rotorun ölçüsündən və külək sürətindən asılı olaraq təxminən 5-20 dövr/dəq arasında dəyişir. Bununla yanaşı, əksər ənənəvi elektrik generatorları daha yüksək fırlanma sürətlərində, çox vaxt yüzlərlə və minlərlə dövr/dəq-də daha səmərəli işləyir.
Məhz burada sürət qutusu bu iki fərqli ehtiyac arasında mexaniki körpüyə çevrilir. Sürət qutusu generator şaftının (yüksək sürətli şaft) ehtiyaclarını ödəmək üçün rotora (aşağı sürətli şaft) qoşulmuş şaftın fırlanma sürətini artırmaq üçün fəaliyyət göstərir. Sürət qutusu olmadan - müəyyən dizaynlar istisna olmaqla - generatorlar aşağı sürətlə yüksək güc istehsal etmək üçün xüsusi olaraq hazırlanmalıdır ki, bu da adətən generatoru daha böyük, daha ağır və daha bahalı edir.
Külək Turbinində Sürət qutusunun əsas funksiyası
1. Dönmə sürətini artırın (Sürəti artırın)
Sürət qutusunun əsas funksiyası dövriyyəni artırmaqdır. Məsələn, rotor 15 dövr/dəq sürətlə fırlanırsa və generator müəyyən bir elektrik tezliyini effektiv şəkildə istehsal etmək üçün 1500 dövr/dəq tələb edirsə, təxminən 1:100 sürət qutusu nisbəti tələb olunur. Bu o deməkdir ki, yavaş mildə hər bir dövr üçün sürətli mildə yüz dövriyyə olacaq.
2. Fırlanma momentinin tənzimlənməsi
Sürət artdıqca fırlanma momenti azalır (itkilər nəzərə alınmaqla). Rotor uzun rotor qolları və küləyin gücü sayəsində böyük fırlanma momenti yaradır. Sürət qutusu təkcə fırlanmanı "sürətləndirmir", həm də generatorun və digər ötürücü komponentlərin işləmə limitlərinə və xüsusiyyətlərinə uyğunlaşmaq üçün fırlanma momenti xüsusiyyətlərinin dəyişdirilməsinə kömək edir.
3. Gücü səmərəli şəkildə bölüşdürün
Sürət qutuları minimal itki ilə yüksək güc ötürmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Müasir külək turbinləri sürət qutuları heç vaxt 100% səmərəli olmasa da, dəqiq dişli dizaynı, yaxşı yağlama və möhkəm materiallar sayəsində yüksək səmərəliliyə nail ola bilər.
4. Generatordakı dinamik yükü azaldın
Külək şəraiti sabit deyil. Qəfil küləklər, turbulentlik və istiqamətdə dəyişikliklər olur. Sürət qutusu (mufta və digər dəstəkləyici elementlərlə birlikdə) daxil olmaqla, ötürmə sistemi bəzi yük dəyişikliklərini azaltmağa kömək edir ki, generator birbaşa mexaniki şoka məruz qalmasın.
5. Praktik Nacelle Dizaynını dəstəkləyir
Nayçel, əsas komponentlərin yerləşdiyi turbin qülləsinin üstündəki "korpusdur". Sürət qutusu generatorun aşağı sürətli generatordan daha kiçik və yüngül olmasına imkan verir. Bu, nayçel dizaynının daha struktur və qənaətcil olmasına imkan verir, baxmayaraq ki, sürət qutusunun özü texniki xidmət komponentləri əlavə edir.
Külək Turbinli Ötürücü Qutunun Əsas Komponentləri
Külək turbininin ötürücü qutusu ümumiyyətlə aşağıdakılardan ibarətdir:
– Aşağı sürətli val: rotordan fırlanma alır.
– Ötürücü pillələri: fırlanmanı tədricən artırmaq üçün bir neçə dişli səviyyəsi.
– Yüksək sürətli val: generatora qoşulub.
– Yastıqlar və korpus: valı saxlayın və sabitliyi və hizalanmasını təmin edin.
– Yağlama sistemi: sürtünməni və istiliyi azaltmaq üçün yağ nasosu, filtr, soyuducu və yağ xətləri.
– Monitorinq sistemi: temperatur sensorları, yağdakı metal hissəcikləri, vibrasiya və yağ təzyiqi.
Bir çox külək turbinlərinin ötürücü qutuları ilkin mərhələ üçün planetar dişlilərin, sonrakı mərhələlər üçün isə spiral dişlilərin kombinasiyasından istifadə edir. Planetar dişlilər daha kompakt məkanda böyük miqdarda fırlanma momenti ötürə bildikləri üçün populyardır.
Külək Turbinində Sürət Qutusu Necə İşləyir
1. Külək Rotoru Fırladır
Külək pervanenin üzərindən keçdikdə, pərlərin aerodinamik forması qaldırıcı qüvvə yaradır və bu da rotorun fırlanmasına səbəb olur. Fırlanma sürəti nisbətən aşağıdır, lakin fırlanma momenti yüksəkdir.
2. Rotor yavaş-yavaş vala fırlanır.
Rotorun fırlanması yavaş milə ötürülür. Bu mil möhkəm olmaq üçün nəzərdə tutulub, çünki həm böyük fırlanma momentinə, həm də rotor konstruksiyasından gələn mexaniki yüklərə davam gətirməlidir.
3. Sürət qutusu mərhələsi sürəti tədricən artırır
Sürət qutusunun içərisində yavaş valdan fırlanma bir neçə dişli pilləsinə ötürülür. Planetar pillədə günəş dişlisi, planet dişlisi və halqa dişlisi sürəti artırmaq üçün birlikdə işləyir. Daha sonra spiral pillə hədəf sürətə çatana qədər fırlanma sürətini artırır.
Sürətin tədricən artması aşağıdakı səbəblərdən baş verir:
– Ötürücü cütdə həddindən artıq gərginliyi və gərginliyi azaldır.
- Etibarlılığı və xidmət müddətini artırın.
– Dizaynın daha kompakt olmasını asanlaşdırır.
4. Sürətli Şaft Sürücüləri Generatoru
Ötürücü pillələrdən keçdikdən sonra val daha yüksək sürətlə fırlanır və generator rotorunu hərəkətə gətirir. Daha sonra generator elektromaqnit induksiyası vasitəsilə mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirir.
5. İdarəetmə Sistemi Sabit İşləməni Saxlayır
Sürət qutusu mexaniki olsa da, onun işləməsi turbinin idarəetmə sistemi ilə bağlıdır. Meydançanın tənzimlənməsi (bıçağın bucağını tənzimləmək) və çənəyə nəzarət (turbinin küləyə doğru yönəldilməsi) fırlanma sürətini təhlükəsiz diapazonda saxlamağa kömək edir və sürət qutusunun və generatorun öz hədlərindən kənarda işləməsinin qarşısını alır.
Niyə bütün külək turbinləri sürət qutularından istifadə etmir?
Bəzi müasir turbinlər birbaşa ötürücülü dizayndan (ötürücü qutusuz) istifadə edir. Bu dizaynda rotor aşağı dövr/dəqiqədə işləyə bilən böyük diametrli generatora birbaşa qoşulur. Bunun aşınmaya meylli mexaniki komponentləri azaltmaq və beləliklə, texniki xidməti asanlaşdırmaq üstünlüyü var. Lakin, birbaşa ötürücülü tipik olaraq daha böyük generator və bahalı daimi maqnit materiallarının istifadəsini, eləcə də daha yüksək gondola çəkisini tələb edir.
Buna görə də, ötürücü qutu və ya birbaşa ötürücüdən istifadə seçimi dizayn mülahizələrindən asılıdır: xərc, texniki xidmət, çəki, səmərəlilik və iş şəraiti.
Sürət qutusu problemləri və texniki xidmət
Sürət qutusu külək turbininin ən tələbkar komponentlərindən biridir, çünki:
– Külək dalğalanmaları səbəbindən yüklərin dəyişməsi ilə qarşılaşmaq.
– Çox vaxt ekstremal mühitlərdə (nəmli, soyuq, sahil ərazilərində duzlu) uzun müddət işləmək.
– Yağlama və çirklənməyə qarşı həssasdır.
Buna görə də vacib qayğı aşağıdakıları əhatə edir:
– Yağın keyfiyyətinin yoxlanılması (özlülük, metal çirklənməsi, suyun tərkibi).
– Ötürücü/yastıq aşınmasını aşkar etmək üçün vibrasiya monitorinqi.
– Həddindən artıq istiləşmənin qarşısını almaq üçün temperaturu nəzarətdə saxlayın.
– İstehsalçının tövsiyələrinə uyğun olaraq filtrləri və yağı mütəmadi olaraq dəyişdirin.
Nəticə
Külək turbinindəki ötürücü qutu, yavaş, yüksək fırlanma momentli rotoru daha sürətli fırlanan generatora birləşdirərək mühüm rol oynayır. Fırlanma sürətini artırmaqla, fırlanma momentini tənzimləməklə və güc ötürülməsini sabitləşdirməklə, ötürücü qutu turbinin səmərəli şəkildə elektrik enerjisi istehsal etməsinə imkan verir. Onun işləməsi birdən çox ötürücü mərhələsindən — çox vaxt planetar və spiral ötürücülərin kombinasiyasından — asılıdır və yağlama və vəziyyətin monitorinqi sistemləri ilə dəstəklənir. Birbaşa ötürücülü alternativlər mövcud olsa da, ötürücü qutular geniş istifadə olunur, çünki onlar generator ölçüsü, dəyəri və performansı arasında yaxşı bir balans təmin edir.
İstəsəniz, məqaləni daha texniki etmək üçün sadə bir illüstrasiya bölməsi (rotor → sürət qutusu → generatordan enerji axını diaqramı) əlavə edə və ya müəyyən bir turbində sürət qutusu nisbətlərinə nümunələr əlavə edə bilərəm.
