Külək Turbinlərində Yaw Sisteminin Əhəmiyyəti
Külək enerjisi daha təmiz və daha dayanıqlı elektrik mənbələrinə doğru enerji keçidinin əsaslarından birinə çevrilib. Sadə görünən külək turbininin — hündür qüllə, gondola və üç rotor bıçağının — arxasında turbinin külək enerjisini səmərəli və təhlükəsiz şəkildə ələ keçirməsinə imkan verən mürəkkəb mexaniki, elektrik və idarəetmə sistemləri dəsti dayanır. Tez-tez nəzərdən qaçırılan, lakin turbinin performansı üçün vacib olan sistemlərdən biri də fırlanma sistemidir. Bu sistem rotoru küləyə doğru saxlamaqdan məsuldur və turbinin qeyri-bərabər yüklənmə səbəbindən zədələnmə riskini azaltmaqla yanaşı, optimal güc istehsal etməsinə imkan verir.
Yaw Sistemi nədir?
Sadə dillə desək, fırlanma, rotorun istiqamətinin küləyin istiqamətindəki dəyişikliklərə uyğunlaşmasına imkan verən gondolasının (turbinin əsas komponent korpusu) qüllənin şaquli oxu ətrafında fırlanan hərəkətidir. Sahədə küləyin istiqaməti həmişə sabit olmadığı üçün - yavaş-yavaş dəyişə, qəfil dəyişə və ya turbulentlik səbəbindən salına bilər - turbinlərin küləyi "izləyə" bilən bir mexanizmə ehtiyacı var. Fırlanma sistemi burada işə düşür.
Müasir üfüqi oxlu külək turbinlərində (HAWT), üfüqi oxlu külək turbinləri sistemi adətən bir neçə əsas komponentdən ibarətdir: üfüqi oxlu yastıq, üfüqi ötürücü (üfüqi oxlu mühərrik/aktuator), üfüqi əyləc, külək qanadı və anemometr və turbinin nə vaxt və nə qədər fırlanmalı olduğunu hesablayan nəzarətçi. Mexanika və idarəetmənin bu kombinasiyası rotoru mümkün qədər az sapma ilə küləyə baxan vəziyyətdə saxlamaq üçün nayelin yavaş fırlanmasına imkan verir.
Rotorun istiqaməti niyə bu qədər vacibdir?
Külək turbininin işinə küləyin istiqamətinin səhv düzülüşü (faktiki küləyin istiqaməti ilə rotorun istiqaməti arasındakı fərq) əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Rotor küləyə düzgün yönəlmədikdə, küləyin enerjisinin bir hissəsi tutulmur. Ümumiyyətlə, səhv düzülüş nə qədər böyükdürsə, güc çıxışında da bir o qədər azalma olur. Bundan əlavə, səhv düzülüş bıçaqlara, qovşağa və gondola strukturuna asimmetrik aerodinamik yükləri artırır.
İdeal şəraitdə rotor küləyə perpendikulyar şəkildə baxır və bu da hava axınının rotorun süpürmə müstəvisinə maksimum dərəcədə təsir etməsinə imkan verir. Rotor sapdıqda, effektiv külək sürəti komponenti azalır. Bu, təkcə enerji istehsalını azaltmır, həm də vibrasiyanı, səs-küyü və mexaniki gərginliyi artırır və materialın yorğunluğunu sürətləndirir.
Enerji İstehsalının Optimallaşdırılmasında Yaw Sisteminin Rolü
Fırlanma sisteminin vacib hesab edilməsinin əsas səbəblərindən biri onun enerji hasilatının maksimum dərəcədə artırılmasına verdiyi töhfədir. Külək elektrik stansiyası miqyasında səmərəliliyin cəmi bir neçə faiz fərqi turbinin 20-25 illik ömrü ərzində gəlirdə əhəmiyyətli fərq yarada bilər.
Həssas və dəqiq bir çənə sistemi, küləyin istiqaməti dəyişdikdə belə, minimal uyğunsuzluğu qoruya bilər. Nəzarətçi adətən həddindən artıq çənə hərəkətlərinin qarşısını almaq (aşınmanı sürətləndirə bilər) və sapma bucağını məqbul həddə saxlamaq kimi xüsusi strategiyalardan istifadə edir. Başqa sözlə, çənə sistemi iki məqsədi tarazlaşdırmalıdır: yüksək güc yaratmaq və komponentlərin vaxtından əvvəl aşınmasının qarşısını almaq üçün hərəkətlərin tezliyini azaltmaq.
Təcrübədə, fırlanma nəzarəti tez-tez müəyyən bir həddi nəzərə alır: turbin yalnız küləyin istiqaməti bir neçə dərəcəni keçdikdə və külək şəraiti kifayət qədər sabit olduqda hərəkətə başlayır. Əks halda, turbin davamlı olaraq "ov edə" bilər, yəni dəyişkən küləyin istiqamətindən irəli-geri fırlanır.
Yaw Sistemi və Turbin Struktur Mühafizəsi
İstehsalı artırmaqla yanaşı, çənə sistemi turbin konstruksiyası üçün təhlükəsizlik tədbiri kimi çıxış edir. Uzun müddətli uyğunsuzluq zərərli tsiklik yüklərə səbəb ola bilər. Rotor pərləri qeyri-bərabər qüvvə paylanması ilə qarşılaşa bilər və bu da əlavə əyilmə momentlərinə və fırlanma momentlərinə səbəb olur. Bu yüklər əsas vala, ötürücü qutuya (əgər varsa), generatora və hətta qülləyə ötürülür.
Fırlanma sistemi əsas komponentlərdə yorğunluq potensialını azaltmağa kömək edir. Rotor küləklə daha uyğun olduqda, aerodinamik qüvvələr daha simmetrik olmağa meyllidir və bu da vibrasiyanı və konstruksiyadakı daxili gərginliyi azaldır. Etibarlılıq mühəndisliyi kontekstində yaxşı fırlanma sistemi komponentlərin daha uzun ömrü, daha aşağı təmir tezliyi və azalmış dayanma müddəti deməkdir.
Yaw Sisteminin Əsas Komponentləri və Necə İşlədikləri
1. Külək qanadlı sensor: Küləyin istiqamətini gondolaya nisbətən ölçür. Bu məlumatlar idarəetmə girişi kimi vacibdir.
2. Nəzarətçi: Sensor məlumatlarını emal edir və yırtılma əmrlərini təyin edir. Adətən, nəzarətçi həddindən artıq hərəkətin qarşısını almaq üçün eşik əsaslı məntiq, filtrlər və vaxt gecikmələrini tətbiq edir.
3. Çənə ilə idarəetmə: Çənə ilə idarəetmə yastığındakı dişlilər vasitəsilə gondola fırlanan elektrik mühərriki (bəzən birdən çox bölmə). Birdən çox mühərrikdən istifadə yükün paylanmasına kömək edir və ehtiyatı artırır.
4. Çənəvari yastıq: Gondolanın qüllənin üstündə fırlanmasına imkan verən böyük, halqavari yastıq. Bu, böyük yükləri daşıyan vacib bir komponentdir.
5. Çənə əyləci: Naylonun sərbəst fırlanmasının qarşısını almaq üçün onu yerində kilidləyən əyləc. Bu əyləc turbin tənzimlənmədikdə sabitliyi qorumaq üçün vacibdir.
Fırlanma sistemini başı döndərən "boyun"a, rotor isə həmişə külək mənbəyinə baxmalı olan "üz"ə bənzətmək olar.
Çətinliklər: Aşınma, Baxım və Çəkmə Xətaları
Ağır yüklərə tab gətirdiyi və sərt mühitlərdə - güclü küləklər, temperatur dəyişiklikləri, rütubət və korroziya - işlədiyi üçün yaw sistemi aşınmaya və cırılmağa meyllidir. Bəzi ümumi problemlərə aşağıdakılar daxildir:
– Təkrar işləmə və qeyri-kafi yağlama səbəbindən dişli və yastıq aşınması.
– Həddindən artıq yüklənmə və ya elektrik nasazlıqları səbəbindən mühərrik zədələnməsi.
– Sürüşməyə və ya qeyri-sabit kilidlənməyə səbəb olan əyləc əyləcindəki problemlər.
– Turbinin yanlış külək istiqamətinə yönəlməsinə səbəb olan sensor xətaları, istehsalı azaldır və yükü artırır.
Buna görə də, vibrasiya təhlili, yağlama yoxlamaları və mühərrik temperaturunun monitorinqi kimi proqnozlaşdırıcı texniki xidmət sənayedə vacib təcrübələrə çevrilib. Bir çox müasir turbinlər həmçinin çarxın işini real vaxt rejimində izləmək üçün SCADA sistemləri ilə təchiz olunub.
Külək Fermalarının Əməliyyatlarına Təsir
Külək elektrik stansiyası səviyyəsində, üfüqi sistem təkcə fərdi turbinlərə deyil, həm də oyanma effekti (külək kölgəsi) vasitəsilə onlar arasındakı qarşılıqlı təsirlərə təsir göstərir. Küləyə düzgün baxmayan turbin fərqli bir oyanma yarada və arxasındakı turbinlərə təsir göstərə bilər. Bəzi əməliyyat strategiyaları hətta oyanma sükanından istifadə edir, oyanmanı digər turbinlərdən uzaqlaşdırmaq üçün üfüqi qəsdən bir qədər tənzimləyir və külək elektrik stansiyasının ümumi məhsuldarlığını artırır. Bu, üfüqi sistem təkcə "istiqamət təyin etmə" vasitəsi deyil, həm də ferma səviyyəsində optimallaşdırmada strateji element olduğunu göstərir.
Nəticə
Fırlanma sistemi tez-tez nəzərdən qaçırılan əsas komponentlərdən biridir, lakin külək turbininin səmərəli və təhlükəsiz şəkildə elektrik enerjisi istehsal etməsində uğur qazanması üçün çox vacibdir. Rotoru küləyə doğru yönəltməklə, fırlanma sistemi enerji istehsalını artırır, struktur yüklərini azaldır, komponentlərin aşınmasını azaldır və turbinin uzun işləmə müddətini təmin etməyə kömək edir. Bərpa olunan enerjidə səmərəliliyin, etibarlılığın və əməliyyat xərclərinin əsas prioritet olduğu bir dövrdə fırlanma sisteminin dizaynının və idarəetməsinin keyfiyyəti vacib amillərdir. Başqa sözlə, rotor pərləri külək enerjisini tutan "əllər"dirsə, fırlanma sistemi həmin əllərin həmişə optimal işləməsi üçün düzgün vəziyyətdə olmasını təmin edən "bələdçi"dir.
