System yaw mewn tyrbinau gwynt a'i manteision
Mae ynni gwynt wedi dod yn golofn hanfodol yn y newid i ffynonellau ynni glanach. Y tu ôl i lafnau syml ymddangosiadol tyrbin gwynt, mae amrywiol systemau rheoli yn gweithredu i sicrhau bod y tyrbin yn dal ynni gwynt yn optimaidd ac yn ddiogel. Un o'r systemau pwysicaf yw'r system yaw. Mae'r system hon yn gyfrifol am gyfeirio'r nacelle (tai'r injan) a'r rotor i wynebu cyfeiriad y gwynt bob amser. Heb system yaw sy'n gweithredu'n iawn, bydd y tyrbin yn colli effeithlonrwydd, yn profi straen mecanyddol gormodol, ac o bosibl yn methu'n gynamserol. Mae'r erthygl hon yn trafod beth yw system yaw, sut mae'n gweithio, ei phrif gydrannau, a'i manteision i berfformiad a hyd oes tyrbin gwynt.
Deall y system yaw mewn tyrbinau gwynt
Yn syml, yaw yw symudiad cylchdro tyrbin o amgylch ei echelin fertigol i addasu safle'r rotor o'i gymharu â chyfeiriad y gwynt. Y prif nod yw sicrhau bod y rotor yn wynebu'r gwynt (i fyny'r gwynt) ar y rhan fwyaf o dyrbinau modern, gan sicrhau bod y llafnau'n derbyn llif aer cyfartal ac yn cynhyrchu'r pŵer mwyaf. Pan nad yw'r rotor wedi'i alinio â chyfeiriad y gwynt (camliniad yaw), mae rhywfaint o egni'r gwynt yn cael ei wastraffu ac mae grymoedd aerodynamig yn mynd yn anghytbwys.
Mae gan y rhan fwyaf o dyrbinau gwynt ar raddfa gyfleustodau systemau yaw gweithredol, yn enwedig tyrbinau gwynt echelin lorweddol (HAWTs). Mewn tyrbinau llai, mae yaw weithiau'n oddefol, gan ddefnyddio fane gynffon i lywio'r rotor yn naturiol i'r gwynt, ond mae'r dull hwn yn annigonol yn gyffredinol ar gyfer tyrbinau mwy oherwydd gofynion manwl gywirdeb, llwythi strwythurol, a ffactorau diogelwch.
Pam mae'n rhaid i'r tyrbin wynebu'r gwynt bob amser?
Mae gwynt yn ddeinamig: mae ei gyfeiriad a'i gyflymder yn newid oherwydd topograffeg, tyrfedd, gwahaniaethau tymheredd, ac effeithiau adeiladau neu dyrbinau eraill ar y fferm wynt. Pan nad yw'r tyrbin yn wynebu'r gwynt, mae ongl y gwynt sy'n taro'r rotor yn llai na delfrydol. Mae'r effeithiau'n cynnwys:
1. Gostyngiad pŵer: Mae camliniad yn achosi gostyngiad yn y cyfernod pŵer. O dan rai amodau, gall gwyriad o ychydig raddau leihau cynhyrchiad ynni blynyddol.
2. Llwyth anwastad: Mae'r propelor yn derbyn grymoedd anghymesur, gan gynyddu blinder deunydd ar y llafn, y canolbwynt, y nacelle a'r tŵr.
3. Dirgryniad a sŵn: Gall llif anwastad gynyddu tyrfedd lleol yn y rotor, gan sbarduno dirgryniadau a sŵn uwch.
4. Risg o ddifrod i gydrannau: Mae llwythi ychwanegol yn cyflymu traul ar berynnau, blychau gêr a systemau trosglwyddo eraill.
Dyna pam mae yaw yn rhan bwysig o strategaeth rheoli tyrbinau, ynghyd â rheolaeth traw (ongl y llafn) a rheolaeth generadur.
Prif gydrannau'r system yaw
Mae'r system yaw mewn tyrbin gwynt modern yn cynnwys sawl cydran fecanyddol a thrydanol sy'n gweithio mewn modd integredig:
1. Dwyn yaw
Mae beryn mawr, siâp cylch, yn caniatáu i'r nacelle gylchdroi o'i gymharu â phen y tŵr. Mae'r beryn hwn yn cynnal y llwythi trwm o'r rotor a'r nacelle wrth ganiatáu cylchdro llyfn.
2. Gyriant yaw / modur yaw (gyriant yaw)
Mae modur trydan (sawl uned yn aml) yn cylchdroi'r nacelle trwy flwch gêr a gêr pinion sy'n ymgysylltu â'r gêr cylch ar y beryn yaw. Mae defnyddio moduron lluosog yn caniatáu dosbarthu trorym a diswyddiad.
3. Brêc yaw (brêc yaw)
Mae system frecio yn dal y nacelle mewn safle penodol i atal symudiad oherwydd gwyntoedd cryfion neu amrywiadau trorym. Mae breciau yaw yn hanfodol ar gyfer sefydlogrwydd, lleihau traul, ac atal symudiad afreolus.
4. Rheolydd yaw
Y rhan o'r system rheoli tyrbin sy'n penderfynu pryd i yawio. Mae'r rheolydd yn darllen data o synwyryddion ac yn pennu gweithred y modur a'r brêc.
5. Synhwyrydd cyfeiriad y gwynt (ceiliog gwynt) ac anemomedr
Mae ceiliog gwynt yn mesur cyfeiriad y gwynt, tra bod anemomedr yn mesur cyflymder y gwynt. Mae'r data hwn yn gwasanaethu fel y prif gyfeirnod ar gyfer addasu cyfeiriadedd y tyrbin.
6. Modrwy llithro / system gebl hyblyg
Gan fod y nacelle yn cylchdroi, rhaid rheoli ceblau trydanol a signal i atal troelli. Mae modrwyau llithro neu systemau rheoli ceblau yn sicrhau bod y cyflenwad a'r cyfathrebu'n parhau i fod yn weithredol yn ystod gweithrediadau yaw.
Sut mae'r system yaw yn gweithio
Yn gyffredinol, mae'r system yaw yn gweithio yn seiliedig ar egwyddor rheoli adborth. Dyma lif syml:
1. Mae'r synhwyrydd yn darllen cyfeiriad y gwynt ac yn ei gymharu â chyfeiriad cyfredol y rotor.
2. Os yw'r gwyriad yn mynd heibio trothwy penodol (e.e. ychydig raddau), mae'r rheolydd yn actifadu'r modur yaw.
3. Caiff y brêc yaw ei ryddhau, caiff y nacelle ei gylchdroi'n araf nes ei fod yn agosáu at gyfeiriad y gwynt.
4. Unwaith y cyrhaeddir y goddefgarwch a ddymunir, mae'r modur yn stopio ac mae'r brêc yaw yn ail-gloi.
Nid yw'r system yawio bob amser yn symud. Os yw'r gwynt yn newid ychydig ac yn gyflym, gall yawio cyson achosi traul cydrannau mewn gwirionedd. Felly, mae rheolaeth yawio fel arfer yn defnyddio hysteresis neu resymeg oedi i yawio dim ond pan fydd y newid cyfeiriadol yn sylweddol ac yn sefydlog.
Mathau o strategaethau yaw
Yn ymarferol, mae sawl strategaeth yaw yn cael eu defnyddio yn ôl dyluniad y tyrbin ac amodau'r safle:
– Yaw gweithredol: yn defnyddio moduron a rheolyddion awtomatig, a ddefnyddir yn helaeth mewn tyrbinau mawr.
– Yaw goddefol: yn defnyddio cynffon neu ddyluniad aerodynamig, sy'n gyffredin mewn tyrbinau bach.
– Yaw rhydd gyda damper: gall y nacelle gylchdroi'n fwy rhydd, ond mae'n dal i gael ei reoli gan damper i atal osgiliad gormodol.
– Camliniad gilio rheoledig: Mewn ffermydd gwynt, mae tyrbinau weithiau'n cael eu camlinio ychydig yn fwriadol i leihau effeithiau sgil-lif a chynyddu cyfanswm cynhyrchiant fferm (y cysyniad o lywio sgil-lif). Mae hon yn strategaeth uwch ac mae angen modelu a rheoli gofalus.
Manteision system yaw ar gyfer tyrbinau gwynt
1. Cynyddu cynhyrchiad ynni
Y prif fantais o droi’r gwynt yw cadw’r rotor yn y cyfeiriad gorau posibl, gan ganiatáu i’r tyrbin ddal cymaint o ynni gwynt â phosibl. Ar raddfa fferm wynt, gall gwelliannau troi cyson gynyddu cynhyrchiant ynni blynyddol yn sylweddol, yn enwedig mewn lleoliadau lle mae cyfeiriad y gwynt yn newid yn aml.
2. Lleihau llwyth blinder ac ymestyn oes y tyrbin
Mae yawio cywir yn helpu i leihau grymoedd anghytbwys ar y rotor a'r tŵr. Mae llwythi blinder llai yn golygu bod cydrannau fel llafnau, berynnau, a strwythurau tŵr yn profi llai o straen dros y tymor hir, gan gynyddu eu hoes gwasanaeth a lleihau'r risg o fethu.
3. Cynnal sefydlogrwydd a diogelwch gweithredol
Mewn gwyntoedd cryfion neu gythrwfl, mae'r system yaw yn gweithio ar y cyd â systemau rheoli trawiad a diogelu i gadw'r tyrbin o fewn terfynau gweithredu diogel. Mae yaw dan reolaeth yn lleihau'r tebygolrwydd o symudiadau sydyn a allai beryglu cydrannau neu bersonél cynnal a chadw.
4. Lleihau costau cynnal a chadw ac amser segur
Pan fydd y system ynni gwynt yn gweithredu'n iawn, mae traul mecanyddol ac amlder toriadau yn cael eu lleihau. Mae hyn yn golygu costau cynnal a chadw is, llai o amser segur, a dibynadwyedd gweithredol cynyddol - ffactorau hollbwysig ar gyfer prosiectau ynni gwynt sy'n targedu argaeledd uchel.
5. Cefnogi optimeiddio ffermydd gwynt
Mewn ffermydd gwynt mawr, gall llif y sgil-lif o'r tyrbin blaen ddirywio perfformiad y tyrbin cefn. Gyda dulliau fel llywio sgil-lif, gellir defnyddio llif y sgil-lif yn strategol i gyfeirio'r sgil-lif i ffwrdd o dyrbinau eraill, a thrwy hynny gynyddu cyfanswm cynhyrchiant y fferm. Er nad yw bob amser yn cael ei weithredu, mae'r duedd hon yn dangos nad yw llif y sgil-lif yn bwysig ar gyfer tyrbinau unigol yn unig, ond hefyd ar gyfer optimeiddio systemau ynni ar raddfa fawr.
Heriau a phethau i roi sylw iddynt
Er gwaethaf eu manteision aruthrol, mae systemau troelli hefyd yn wynebu sawl her. Mae cydrannau fel berynnau a gyriannau troelli yn gweithredu o dan lwythi uchel ac mewn amodau amgylcheddol llym (lleithder, llwch, ac amrywiadau tymheredd). Gall iro gwael, synwyryddion anghywir, neu reolaethau rhy ymosodol achosi difrod a chyflymu traul. Felly, mae monitro cyflwr, archwiliadau rheolaidd, a graddnodi synwyryddion yn hanfodol i reoli tyrbinau gwynt modern.
Cau
Y system yaw yw "gwddf" tyrbin gwynt, gan sicrhau bod y rotor bob amser yn wynebu'r gwynt yn gywir. Trwy gyfuniad o synwyryddion, rheolyddion, moduron, breciau, a berynnau mawr, mae yaw yn helpu'r tyrbin i gynhyrchu'r ynni mwyaf posibl wrth gynnal llwythi strwythurol y gellir eu rheoli. Mae'r manteision yn cynnwys cynhyrchu ynni cynyddol, oes cydrannau estynedig, diogelwch gwell, costau cynnal a chadw is, a chyfleoedd ar gyfer optimeiddio ffermydd gwynt trwy strategaethau uwch. Yn oes ynni adnewyddadwy cynyddol, nid dim ond nodwedd ddewisol yw'r system yaw, ond yn ffactor allweddol mewn effeithlonrwydd a dibynadwyedd tyrbinau gwynt.
