Külək turbinlərindəki çənə sistemi və onun üstünlükləri
Külək enerjisi daha təmiz enerji mənbələrinə keçiddə mühüm bir sütuna çevrilib. Sadə görünən külək turbinlərinin pərlərinin arxasında turbinin külək enerjisini optimal və təhlükəsiz şəkildə tutmasını təmin etmək üçün müxtəlif idarəetmə sistemləri işləyir. Ən vacib sistemlərdən biri də fırlanma sistemidir. Bu sistem gondola (mühərrik korpusu) və rotoru həmişə külək istiqamətinə yönəltməkdən məsuldur. Düzgün işləyən fırlanma sistemi olmadan turbin səmərəliliyini itirəcək, həddindən artıq mexaniki gərginlik yaşayacaq və potensial olaraq vaxtından əvvəl sıradan çıxacaq. Bu məqalədə fırlanma sisteminin nə olduğu, necə işlədiyi, əsas komponentləri və külək turbininin performansına və ömrünə faydaları müzakirə olunur.
Külək turbinlərində fırlanma sistemini anlamaq
Sadə dillə desək, fırlanma turbinin rotorun mövqeyini külək istiqamətinə nisbətən tənzimləmək üçün şaquli oxu ətrafında fırlanma hərəkətidir. Əsas məqsəd əksər müasir turbinlərdə rotorun küləyə (küləyə qarşı) baxmasını təmin etmək, pərlərin bərabər hava axını almasını və maksimum güc istehsal etməsini təmin etməkdir. Rotor külək istiqaməti ilə uyğunlaşdırılmadıqda (fırlanma səhvi), küləyin enerjisinin bir hissəsi boşa gedir və aerodinamik qüvvələr tarazlığını pozur.
Əksər kommunal miqyaslı külək turbinləri, xüsusən də üfüqi oxlu külək turbinləri (HAWT) aktiv fırlanma sistemlərinə malikdir. Kiçik turbinlərdə fırlanma bəzən passiv olur və rotoru təbii şəkildə küləyə yönəltmək üçün quyruq qanadından istifadə olunur, lakin dəqiqlik tələbləri, struktur yükləri və təhlükəsizlik amilləri səbəbindən bu yanaşma ümumiyyətlə daha böyük turbinlər üçün qeyri-kafidir.
Niyə turbin həmişə küləyə tərəf yönəlməlidir?
Külək dinamikdir: onun istiqaməti və sürəti topoqrafiya, turbulentlik, temperatur fərqləri və binaların və ya digər turbinlərin külək elektrik stansiyasına təsirindən asılıdır. Turbin küləyə tərəf yönəlmədikdə, rotora düşən küləyin bucağı idealdan az olur. Təsirlərə aşağıdakılar daxildir:
1. Güc azalması: Yanlış düzülüş güc əmsalının azalmasına səbəb olur. Müəyyən şərtlər altında cəmi bir neçə dərəcə sapma illik enerji istehsalını azalda bilər.
2. Qeyri-bərabər yük: Pervane asimmetrik qüvvələr qəbul edir və beləliklə, bıçaq, gövdə, gondola və qüllədə material yorğunluğunu artırır.
3. Vibrasiya və səs-küy: Qeyri-bərabər axın rotorda yerli turbulentliyi artıra bilər və daha yüksək vibrasiya və səs-küyə səbəb ola bilər.
4. Komponentlərin zədələnməsi riski: Əlavə yüklər yastıqların, sürət qutularının və digər ötürücü sistemlərin aşınmasını sürətləndirir.
Buna görə də fırlanma, meydança (bıçaq bucağı) nəzarəti və generator nəzarəti ilə yanaşı, turbin idarəetmə strategiyasının vacib bir hissəsidir.
Yaw sisteminin əsas komponentləri
Müasir külək turbinindəki fırlanma sistemi inteqrasiya olunmuş şəkildə işləyən bir neçə mexaniki və elektrik komponentindən ibarətdir:
1. Çənə rulmanı
Böyük, halqa formalı yastıq, gondolanın qüllənin yuxarı hissəsinə nisbətən fırlanmasına imkan verir. Bu yastıq, rotordan və gondoladan gələn ağır yükləri dəstəkləyir və eyni zamanda hamar fırlanmanı təmin edir.
2. Çənə ötürücüsü / çənə ötürücüsü (çənə ötürücüsü)
Elektrik mühərriki (çox vaxt bir neçə ədəd) naylonu çənə yastığındakı halqa dişlisini birləşdirən ötürücü qutu və pinion dişli vasitəsilə fırladır. Birdən çox mühərrikin istifadəsi fırlanma momentinin paylanmasına və ehtiyata imkan verir.
3. Çənə əyləci (çənə əyləci)
Əyləc sistemi, külək və ya fırlanma momentindəki dəyişikliklər səbəbindən hərəkətin qarşısını almaq üçün naylonu müəyyən bir vəziyyətdə saxlayır. Yaw əyləcləri sabitlik, aşınmanı azaltmaq və nəzarətsiz hərəkətin qarşısını almaq üçün vacibdir.
4. Çənə tənzimləyicisi
Turbin idarəetmə sisteminin nə vaxt fırlanacağını müəyyən edən hissəsi. Nəzarətçi sensorlardan məlumatları oxuyur və mühərrikin və əyləcin işini təyin edir.
5. Külək istiqaməti sensoru (külək fırtınası) və anemometr
Külək fırtınası küləyin istiqamətini, anemometr isə küləyin sürətini ölçür. Bu məlumatlar turbinin istiqamətini tənzimləmək üçün əsas istinad nöqtəsi kimi xidmət edir.
6. Sürüşmə halqası / çevik kabel sistemi
Naylon fırlandığı üçün elektrik və siqnal kabelləri burulmanın qarşısını almaq üçün idarə olunmalıdır. Sürüşmə halqaları və ya kabel idarəetmə sistemləri, üfüqi əməliyyatlar zamanı təchizatın və rabitənin işlək qalmasını təmin edir.
Yaw sistemi necə işləyir
Ümumiyyətlə, çənə sistemi geribildirim nəzarəti prinsipi əsasında işləyir. Budur sadə bir axın:
1. Sensor küləyin istiqamətini oxuyur və onu cari rotor istiqaməti ilə müqayisə edir.
2. Əgər sapma müəyyən bir həddi (məsələn, bir neçə dərəcə) keçərsə, nəzarətçi fırlanma motorunu işə salır.
3. Çənə əyləci buraxılır, gondola külək istiqamətinə yaxınlaşana qədər yavaşca fırlanır.
4. İstədiyiniz tolerantlığa çatdıqdan sonra mühərrik dayanır və əyləc əyləci yenidən kilidlənir.
Fırlanma sistemi həmişə hərəkətdə olmur. Külək yüngül və sürətlə dəyişirsə, daim fırlanma əslində komponentlərin aşınmasına səbəb ola bilər. Buna görə də, fırlanma nəzarəti adətən yalnız istiqamət dəyişikliyi əhəmiyyətli və sabit olduqda fırlanma üçün histerezis və ya gecikmə məntiqindən istifadə edir.
Yaw strategiyalarının növləri
Təcrübədə, turbin dizaynına və sahə şərtlərinə uyğun olaraq istifadə edilən bir neçə fırlanma strategiyası mövcuddur:
– Aktiv çənə fırlanması: mühərriklərdən və avtomatik idarəetmə sistemlərindən istifadə edir, böyük turbinlərdə geniş istifadə olunur.
– Passiv çənələmə: kiçik turbinlərdə geniş yayılmış quyruq və ya aerodinamik dizayndan istifadə edir.
– Amortizatorla sərbəst əsmə: nayel daha sərbəst fırlana bilər, lakin həddindən artıq salınımın qarşısını almaq üçün yenə də amortizator tərəfindən idarə olunur.
– Nəzarət edilən üfüqi nizamsızlıq: Külək elektrik stansiyalarında turbinlər bəzən oyanma effektlərini azaltmaq və ümumi ferma məhsuldarlığını artırmaq üçün qəsdən bir qədər nizamsızlaşdırılır (oyanma sükanı konsepsiyası). Bu, inkişaf etmiş bir strategiyadır və diqqətli modelləşdirmə və nəzarət tələb edir.
Külək turbinləri üçün fırlanma sisteminin üstünlükləri
1. Enerji istehsalını artırın
Fırlanmanın əsas üstünlüyü rotoru optimal istiqamətdə saxlamaq və turbinin mümkün qədər çox külək enerjisini tutmasına imkan verməkdir. Külək elektrik stansiyası miqyasında, fırlanmanın ardıcıl təkmilləşdirilməsi, xüsusən də külək istiqamətinin tez-tez dəyişdiyi yerlərdə illik enerji istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.
2. Yorğunluq yükünü azaldın və turbinin ömrünü uzadın
Dəqiq çənə fırlanması rotor və qüllə üzərindəki balanssız qüvvələri azaltmağa kömək edir. Azaldılmış yorğunluq yükləri, bıçaqlar, yataklar və qüllə konstruksiyaları kimi komponentlərin uzun müddət ərzində daha az gərginliyə məruz qalması, onların xidmət müddətinin artması və sıradan çıxma riskinin azalması deməkdir.
3. Əməliyyat sabitliyini və təhlükəsizliyini qoruyun
Güclü küləklərdə və ya turbulentlikdə, turbinin təhlükəsiz işləmə limitləri daxilində qalması üçün çənə sistemi addım nəzarəti və mühafizə sistemləri ilə birlikdə işləyir. Nəzarət edilən çənə, komponentlərə və ya texniki xidmət işçilərinə təhlükə yarada biləcək qəfil hərəkətlərin ehtimalını azaldır.
4. Təmir xərclərini və dayanma vaxtını azaldın
Yaw düzgün işlədikdə, mexaniki aşınma və kəsintilərin tezliyi azalır. Bu, aşağı texniki xidmət xərclərinə, daha az dayanma müddətinə və artan əməliyyat etibarlılığına gətirib çıxarır - bu da yüksək mövcudluğu hədəf alan külək enerjisi layihələri üçün vacib amillərdir.
5. Külək elektrik stansiyalarının optimallaşdırılmasını dəstəkləyin
Böyük külək elektrik stansiyalarında ön turbindən gələn oyanma axını arxa turbinin performansını aşağı sala bilər. Oyanma sükanı kimi yanaşmalarla, oyanmanı digər turbinlərdən uzaqlaşdırmaq və bununla da fermanın ümumi istehsalını artırmaq üçün strateji olaraq istifadə edilə bilər. Həmişə tətbiq olunmasa da, bu tendensiya göstərir ki, oyanma yalnız fərdi turbinlər üçün deyil, həm də genişmiqyaslı enerji sistemlərinin optimallaşdırılması üçün vacibdir.
Çətinliklər və diqqət yetirilməli məqamlar
Böyük üstünlüklərinə baxmayaraq, yaw sistemləri də bir sıra çətinliklərlə üzləşir. Yaw yastıqları və ötürücülər kimi komponentlər yüksək yüklər altında və sərt ətraf mühit şəraitində (rütubət, toz və temperatur dalğalanmaları) işləyir. Zəif yağlama, qeyri-dəqiq sensorlar və ya həddindən artıq aqressiv idarəetmə vasitələri zədələnməyə və aşınmanı sürətləndirməyə səbəb ola bilər. Buna görə də, vəziyyətin monitorinqi, müntəzəm yoxlamalar və sensor kalibrləməsi müasir külək turbinlərinin idarə olunması üçün vacibdir.
Bağlanır
Yaw sistemi külək turbininin "boynuzu"dur və rotorun həmişə küləyə doğru yönəlməsini təmin edir. Sensorların, nəzarətçilərin, mühərriklərin, əyləclərin və böyük yastıqların birləşməsi vasitəsilə yaw turbinin idarəolunan struktur yüklərini qoruyarkən maksimum enerji istehsal etməsinə kömək edir. Faydalarına artan enerji istehsalı, komponent ömrünün uzadılması, artan təhlükəsizlik, azaldılmış texniki xidmət xərcləri və qabaqcıl strategiyalar vasitəsilə külək elektrik stansiyalarının optimallaşdırılması imkanları daxildir. Bərpa olunan enerjinin artdığı dövrdə yaw sistemi yalnız əlavə bir xüsusiyyət deyil, həm də külək turbininin səmərəliliyi və etibarlılığı üçün əsas amildir.
