Mar a tha Siostam Smachd Yaw ag Obrachadh ann an Tuirbinean Gaoithe
Tha roth-gaoithe an latha an-diugh air an dealbhadh gus uiread de lùth 's as urrainn a ghlacadh bho stiùireadh agus astar sruthan na gaoithe a tha ag atharrachadh. Gus dèanamh cinnteach gu bheil an rotor (lann) an-còmhnaidh "ag aghaidh" na gaoithe aig a’ cheàrn cheart, feumaidh an roth-gaoithe inneal as urrainn an gondola (nacelle) a thionndadh a rèir atharrachaidhean ann an stiùireadh na gaoithe. Canar siostam smachd yaw ris an inneal seo. Gu sìmplidh, is e yaw cuairteachadh an roth-gaoithe timcheall air ais dhìreach, gus am fuirich plèana sguabaidh an rotor co-shìnte ri stiùireadh na gaoithe a tha a’ tighinn a-steach. Tha an t-artaigil seo a’ beachdachadh air mar a tha an siostam smachd yaw ag obair ann an roth-gaoithe, na prìomh phàirtean aige, ro-innleachdan smachd, agus dùbhlain agus cumail suas.
1. Carson a tha Smachd Yaw cudromach?
’S e prìomh amas smachd luingeis mì-cho-thaobhadh luingeis a lughdachadh, an diofar ceàrnach eadar stiùireadh na gaoithe agus stiùireadh siubhail an rotor. Ma tha an rotor mì-cho-thaobhadh leis a’ ghaoith, bidh cuid de lùth na gaoithe a’ “dol” tron rotor gun a bhith air a ghlacadh gu h-iomchaidh. A’ bhuaidh:
1. Lùghdachadh ann an toradh cumhachd. San fharsaingeachd, mar as motha an neo-cho-thaobhadh, ’s ann as motha an lùghdachadh ann an toradh cumhachd.
2. Bidh luchdan structarail ag àrdachadh. Nuair a thig a’ ghaoth bhon taobh, bidh na feachdan aerodynamic neo-chothromach agus bidh iad a’ piobrachadh luchdan fiùghantach air na lannan, am mòr-ionad, an aiseil, agus an tùr.
3. Crith agus caitheamh luathaichte. Faodaidh mì-thaobhadh crith a mheudachadh agus caitheamh air co-phàirtean meacanaigeach a luathachadh.
Le deagh smachd air gluasad, faodaidh an roth-uidheam èifeachdas a chumail suas agus a bheatha seirbheis a leudachadh.
2. Prionnsabalan Bunasach Siostam Yaw
Mar as trice bidh roth-gaoithe ais-chòmhnard (HAWTn) a’ cleachdadh siostam luingearachd gnìomhach, a bhios a’ tionndadh an nacelle gu gnìomhach le bhith a’ cleachdadh motair. Eu-coltach ri roth-gaoithe beaga, a bhios uaireannan a’ cleachdadh earball (vane) gus a’ ghaoth a “leantainn” gu fulangach, bidh roth-gaoithe sgèile goireis cha mhòr an-còmhnaidh a’ cleachdadh luingearachd gnìomhach air sgàth meud mòr an nacelle agus an fheum air smachd mionaideach.
Nuair a mhothaicheas an sensor atharrachadh ann an stiùireadh na gaoithe, bidh an rianadair (rianadair PLC/SCADA) a’ tomhas dè an ìre a bu chòir don roth-uidheam a bhith a’ tionndadh. Ma thèid ceàrn an neo-cho-thaobhadh thairis air stairsneach sònraichte, bidh am motair luingeis a’ cur nan gèaraichean air a’ ghiùlan luingeis an sàs, ag adhbhrachadh gum bi an nacelle a’ tionndadh gus am bi e co-thaobhadh.
3. Prìomh phàirtean an t-Siostam Smachd Yaw
a) Braitear Luas is Treòrachaidh na Gaoithe
Os cionn an nacelle mar as trice bidh:
– Cuileag gaoithe gus stiùireadh na gaoithe a thomhas an coimeas ris an nacelle.
- Anemometer airson astar na gaoithe a thomhas.
’S e an dàta seo am prìomh dhòigh air co-dhùnadh a bheil feum air ceartachadh yaw a dhèanamh.
b) Giùlan Yaw
’S e giùlan mòr, fàinne-chruthach a th’ anns a’ ghiùlan yaw a leigeas leis an nacelle rothladh air an tùr. Feumaidh an giùlan seo a bhith comasach air seasamh an aghaidh an luchd còmhla: cuideam an nacelle, spionnadh an rotor, agus na luchdan fiùghantach air adhbhrachadh le aimhreit.
c) Draibh Yaw agus Motair Yaw
Mar as trice bidh iomadh motair dealain ann an draibhear luingeis (barrachd air aon gu tric airson barrachd cumhachd) a bhios a’ draibheadh gèar pinion a bhios a’ freagairt ri gèar fàinne air a’ ghiùlan luingeis. Faodaidh na motaran obrachadh mu seach no aig an aon àm a rèir an dealbhaidh agus riatanasan an torque.
d) Breic Luathachaidh
A bharrachd air a’ motair, tha siostam breiceadh ann gus casg a chuir air an nacelle bho bhith a’ snìomh gu saor. Tha breicichean luamhan riatanach airson:
– an suidheachadh a dhaingneachadh nuair a ruigeas an roth-uidheam an ceàrn a tha thu ag iarraidh,
– casg a chur air gluasadan beaga leantainneach (sealg sreap),
– a’ cumail a’ nacelle rè suidheachaidhean gaoithe sònraichte no nuair a stadas an roth-uidheam.
e) Smachdadair nan Tuirbinean (Smachdadair)
Bidh an rianadair a’ faighinn comharran mothachaidh, a’ cur loidsig smachd an sàs, agus an uairsin a’ cur òrdughan chun na motaran agus na breicichean. Bidh an rianadair cuideachd a’ cur an gnìomh glasan-glacaidh sàbhailteachd: mar eisimpleir, a’ cur casg air gluasad nuair a dh’ fhailicheas mothachaidh, nuair a bhios an roth-uidheam ann am modhan sònraichte, no nuair a bhios astaran gaoithe ro àrd.
4. Ciamar a tha an roth-uidheam a’ dearbhadh cuin a bu chòir dha gluasad?
Chan eil roth-uidheaman an-còmhnaidh a’ ceartachadh a h-uile uair a dh’atharraicheas a’ ghaoth beagan. Ma tha iad ro mhothachail, gluaisidh an siostam gu tric agus luathaichidh e caitheamh air a’ motair, am bogsa gèar beag anns an draibhear luingeis, agus na giùlan luingeis. Mar sin, mar as trice bidh smachd luingeis a’ cleachdadh bun-bheachdan stairsneach (bann-marbh) agus dàil ùine.
a) Mearachd Yaw agus Deadband
– Mearachd luamhan = stiùireadh na gaoithe air a thomhas – suidheachadh làithreach an nacelle
– ’S e raon fulangas a th’ ann an bann-marbh, mar eisimpleir ±5° gu ±15° (ag atharrachadh eadar luchd-saothrachaidh agus ro-innleachdan smachd).
Mura h-eil am mearachd luingeis fhathast taobh a-staigh a’ chrios-mhairbh, roghnaicheas an roth-uidheam gun a gluasad.
b) Dàil-ùine agus sìoladh dàta
Bidh stiùireadh na gaoithe ag atharrachadh air sgàth aimhreit. Mar sin, mar as trice bidh dàta mothachaidh:
– air a shìoladh le bhith a’ cleachdadh cuibheasachd gluasadach,
– air a mheasadh thar ùine (m.e. 10–60 diogan),
gus nach bi an roth-uidheam a’ freagairt ri “fuaim” sealach.
c) Ro-innleachd Ceumannan Luathachaidh
An àite a bhith a’ rothladh gu leantainneach, bidh roth-uidheaman gu tric a’ gluasad ann an ceumannan beaga. Bidh iad a’ rothladh beagan cheumannan, a’ stad, ag ath-mheasadh, agus an uairsin a’ tòiseachadh a-rithist ma tha sin riatanach. Bidh an dòigh-obrach seo a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh crathadh agus a’ cumail smachd air luchdan meacanaigeach.
5. Pròiseas Obrach Smachd Yaw ann an Sreath
Seo mar a tha sruth-obrach cumanta ann airson roth-uidheaman mòra:
1. A’ tomhas suidheachadh na gaoithe. Bidh an leac-ghaoithe a’ leughadh stiùireadh na gaoithe an coimeas ris an nacelle, bidh an anemometer a’ leughadh na h-astar.
2. Àireamhachadh mì-cho-thaobhadh. Bidh an rianadair a’ tomhas mearachd an t-siorraim agus a’ dèanamh cinnteach a bheil i nas àirde na a’ chrios-mharbh.
3. Sgrùdadh air staid obrachaidh. Bidh an siostam a’ dèanamh cinnteach gu bheil an roth-uidheam ann an staid shàbhailte airson gluasad: gun innealan-rabhaidh èiginneach, breicichean deiseil, motaran rim faighinn, agus crìochan rothlaidh càbaill sàbhailte (airson dealbhaidhean le càbaill taobh a-staigh an tùir).
4. Leig às na breicichean luamhan (ma tha sin riatanach). Faodar na breicichean a leigeil ma sgaoil gus leigeil leis an nacelle gluasad.
5. Gnìomhachadh motair luingeis. Bidh am motair a’ tionndadh an nacelle a dh’ionnsaigh na gaoithe. Tha an ìre luingeis air a chumail caran slaodach gus an luchd a lùghdachadh (m.e., beagan cheumannan gach diog).
6. Breiceadh agus glasadh suidheachaidh. Mar a bhios ceàrn an targaid a’ tighinn dlùth, stadaidh am motair agus cumaidh na breicichean an nacelle seasmhach.
7. Dearbhadh. Bidh an sensor a’ leughadh a-rithist gus faicinn a bheil mearachd an t-siorrachaidh air lùghdachadh. Mura h-eil, ath-aithrisidh an cearcall.
6. Ceangal Smachd Yaw ri Smachd Pitch agus Cumhachd
Chan eil smachd luamhan ann leis fhèin. Ann an roth-uidheaman an latha an-diugh, tha trì prìomh smachdan co-phàirteach ann:
– Smachd air a’ phàirce: ag atharrachadh ceàrn nan lannan gus cumhachd agus luchd a riaghladh.
– Smachd astar rotor: ag atharrachadh cuairteachadh an rotor (tro ghineadair agus inneal-tionndaidh).
– Smachd luingeis: a’ dèanamh cinnteach gu bheil an rotor a’ coimhead ris a’ ghaoith.
Mar eisimpleir, ann an gaothan làidir, faodaidh an roth-uidheam a dhol a-steach do mhodh cuibhreachaidh cumhachd aig ceàrn sònraichte. Fo na cumhaichean sin, faodar an siostam luingeachaidh a dhèanamh nas glèidhidh gus nach bi an luchd ag àrdachadh. Air an làimh eile, fo chumhachan cinneasachaidh àbhaisteach, bidh an luingeachadh nas gnìomhaiche gus èifeachdas a choileanadh.
7. Dùbhlain agus Duilgheadasan Cumanta ann an Siostaman Yaw
a) Sealg-ghiùlain
Tha seo a’ tachairt nuair a dh’atharraicheas an roth-uidheam stiùireadh na gaoithe ro thric air sgàth comharra fuaimneach stiùiridh na gaoithe no bann-marbh glè bheag. Bidh seo ag adhbhrachadh caitheamh air a’ motair, na breicichean, agus na giùlan.
b) Giùlan Yaw agus Caitheamh Gèar
Air sgàth nan luchdan troma agus gluasad ath-aithriseach, tha lubrication agus sgrùdadh riatanach. Faodaidh mì-thaobhadh gèar, droch lubrication, no truailleadh a dhol a-steach milleadh a luathachadh.
c) Fàilligeadh mothachaidh
Ma tha milleadh air a’ chnap-ghaoithe no ma tha an anemometer a’ toirt seachad leughaidhean ceàrr, dh’ fhaodadh an roth-uidheam a bhith a’ coimhead san t-slighe cheàrr. Bidh mòran roth-uidheaman a’ cleachdadh breithneachadh agus ath-aithris gus mothachairean lochtach a lorg.
d) Teorainn tionndaidh càball
Ann an cuid de dhealbhaidhean, faodaidh na càbaill dealain is comharran taobh a-staigh an nacelle a bhith air an lùbadh ma thèid an luing a thionndadh ro fhada ann an aon taobh. Mar sin, tha siostaman riaghlaidh lùbadh, leithid mothachair lùbadh agus modh-obrach dì-lùbadh, nan àite gus an nacelle ath-nuadhachadh.
8. Cùram agus Cleachdaidhean as Fheàrr
Gus am bi an siostam yaw ag obair gu h-iomchaidh, mar as trice bidh luchd-obrachaidh a’ cur an sàs:
– Calabraich am mothachair stiùiridh gaoithe bho àm gu àm.
– Sgrùdadh breic is motair: teòthachd, sruth, agus freagairt breiceadh.
– Smearaich giùlan is gèaraichean yaw a rèir clàr-ama an neach-dèanamh.
– Mion-sgrùdadh dàta SCADA: cùm sùil air tricead, fad agus pàtrain mearachd luamhan. Faodaidh atharrachaidhean ann am pàtrain duilgheadasan tràth a chomharrachadh.
– Sgrùdadh lèirsinneach air a’ gèar fàinne, na boltaichean, agus structar an nacelle.
Co-dhùnadh
Tha an siostam smachd luingeis deatamach airson roth-gaoithe a chumail mu choinneamh na gaoithe agus cumhachd a ghineadh gu h-èifeachdach fhad ‘s a tha iad a’ cumail luchdan structarail sàbhailte. Le bhith a’ cleachdadh mothachairean astar is stiùiridh na gaoithe, bidh an rianadair a’ dearbhadh cuin a tha mì-thaobhadh mòr gu leòr airson a cheartachadh, an uairsin a’ cur an gnìomh an draibhear luingeis tron motair agus a’ cumail an t-suidheachaidh le breicichean. Bithear a’ cleachdadh ro-innleachdan leithid deadband, sìoladh chomharran, agus ceumadh luingeis gus cothromachadh a dhèanamh eadar dà amas a tha tric a’ dol an aghaidh a chèile: freagairt luath do atharrachaidhean gaoithe agus caitheamh phàirtean a lughdachadh. Leis gu bheil iad ag obair ann an àrainneachdan anabarrach agus a’ giùlan luchdan mòra, feumaidh siostaman luingeis dealbhadh earbsach agus cumail suas clàraichte gus coileanadh roth-gaoithe as fheàrr a chumail suas fad am beatha obrachaidh.
