Kev Ua Haujlwm ntawm Lub Turbine Rotor hauv Ntau Yam Cua
Cov cua tshuab hloov lub zog kinetic ntawm cua mus ua hluav taws xob los ntawm lub rotor (blades thiab hub) uas tig lub generator shaft. Txawm li cas los xij, kev ua haujlwm ntawm lub rotor yeej tsis "kho"; nws raug cuam tshuam los ntawm cov xwm txheej cua uas hloov pauv raws sijhawm. Qhov ceev ntawm cua, turbulence, kev coj ntawm cua, qhov ceev ntawm huab cua, thiab txawm tias cov xwm txheej hnyav xws li gusts thiab vertical shear txiav txim siab seb lub rotor ntes tau lub zog zoo npaum li cas, nws tsim tau ntau npaum li cas, thiab lub zog tso zis ruaj khov npaum li cas. Tsab xov xwm no tham txog seb lub rotors cua tshuab ua haujlwm li cas hauv ntau yam xwm txheej cua, nrog rau kev tsim thiab kev tswj hwm siv los tswj kev ua haujlwm zoo thiab kev ntseeg tau.
Cov Ntsiab Lus Tseem Ceeb Txog Kev Ua Haujlwm ntawm Rotor: Lub Hwj Chim, Torque, thiab Coefficient ntawm Lub Hwj Chim
Lub zog muaj nyob rau hauv cua nce sai sai nrog rau qhov ceev ntawm cua. Feem ntau, lub zog theoretical uas muaj nyob rau hauv cov dej cua yog proportional rau lub voos xwmfab ntawm qhov ceev ntawm cua (∝ v³). Qhov no txhais tau tias qhov nce me me ntawm qhov ceev ntawm cua tuaj yeem ua rau muaj peev xwm loj dua. Lub rotor ces "ntes" qee qhov ntawm lub zog ntawd nrog qee qhov kev ua haujlwm aerodynamic, uas sawv cev los ntawm lub zog coefficient (Cp). Tus nqi Cp tsis tuaj yeem tshaj qhov txwv Betz (kwv yees li 59,3%) vim tias lub rotor tsis tuaj yeem ntes tag nrho lub zog yam tsis tau nres cov cua.
Kev ua haujlwm ntawm lub rotor kuj nyob ntawm qhov piv ntawm qhov ceev ntawm lub hau hniav (TSR), uas yog qhov sib piv ntawm qhov ceev ntawm lub hau hniav rau qhov ceev ntawm cua. Lub rotor muaj TSR zoo tshaj plaws, qhov twg lub kaum sab xis ntawm kev tawm tsam ntawm lub hniav ua rau muaj kev nqa siab tshaj plaws nrog qhov rub tsawg kawg nkaus. Yog tias TSR qis dhau, cov hniav feem ntau yuav nres, ua rau kev ua haujlwm tsis zoo. Yog tias TSR siab dhau, qhov rub yuav nce thiab qhov hnyav nce, kuj txo qhov ua haujlwm tsis zoo thiab ua rau suab nrov nce.
Cov Huab Cua Tsawg (Hauv Qab Ntug): Rotor Tsis Tau Ua Haujlwm
Thaum cua qeeb qeeb, lub rotor feem ntau poob qis dua qhov txwv txiav (feem ntau nyob ib ncig ntawm 3-4 m/s hauv cov turbines niaj hnub no). Hauv qab cov xwm txheej no, lub zog cua tsis txaus los kov yeej kev poob ntawm cov khoom siv thiab hluav taws xob (kev sib txhuam ntawm cov kabmob, rotor inertia, kev poob ntawm lub tshuab hluav taws xob, thiab kev poob ntawm kev tswj hwm), yog li lub turbine tsis tsim cov zog siv tau zoo. Kev ua haujlwm ntawm lub rotor kuj nyuaj rau ua tiav TSR zoo tshaj plaws vim tias kev tig tsis ruaj khov. Hauv qee qhov kev tsim qauv, kev tswj hwm yuav tuav lossis tso lub nres, kho qhov yaw, lossis siv txoj hauv kev pib kom txo qhov hnav los ntawm kev qhib-tawm ntau zaus.
Thaum cua qis, qhov teeb meem tseem ceeb yog kev txhim kho lub peev xwm pib thiab tswj kev sib hloov yam tsis tsim cov khoom thauj ntau dhau. Cov hniav nrog cov qauv aerodynamic zoo ntawm Reynolds tus lej qis, nrog rau lub tshuab hluav taws xob tswj hwm uas muaj peev xwm pib mos, pab lub turbine ua haujlwm tau zoo dua hauv thaj chaw cua qis.
Cua Nruab Nrab (Cheeb Tsam 2): Ua tiav Qhov Zoo Tshaj Plaws
Thaum lub cua ceev siab dua qhov txiav-hauv tab sis tseem qis dua qhov cua ceev ntsuas, lub rotor feem ntau ua haujlwm hauv "Cheeb Tsam 2," ib theem uas lub hom phiaj tswj hwm yog kom ua kom lub zog ntau tshaj plaws. Hauv qab cov xwm txheej no, lub turbine hloov pauv ceev yuav kho qhov ceev ntawm lub rotor kom khaws TSR ze rau qhov zoo tshaj plaws. Los ntawm kev tswj hwm TSR zoo tshaj plaws, Cp tuaj yeem mus txog nws qhov siab tshaj plaws, ua rau lub zog rho tawm nce nrog v³.
Nyob rau theem no, lub rotor feem ntau tsim cov zog "pheej yig" tshaj plaws vim yog kev ua haujlwm zoo thiab cov khoom thauj khoom tswj tau zoo. Lub suab ntawm lub hniav feem ntau yog nyob rau ntawm lub kaum sab xis me me (suab qis) kom ua kom zoo dua qhov nqa aerodynamic. Lub tshuab hluav taws xob lub zog tswj hwm qhov ceev ntawm kev sib hloov: cua muaj zog dua, lub zog loj dua siv los tswj TSR.
Cua Nyob Ze Rated (Kev Hloov Pauv): Lub Hwj Chim Txwv, Kev Thauj Khoom Nce
Thaum cua mus txog qhov ceev uas ntsuas tau (piv txwv li, 11–13 m/s nyob ntawm tus qauv tsim), lub turbine nkag mus rau theem hloov pauv. Yog tias lub zog txuas ntxiv ua raws li v³, lub tshuab hluav taws xob thiab lub tshuab hluav taws xob yuav tshaj lawv lub peev xwm ntsuas. Yog li ntawd, txoj kev tswj hwm hloov pauv: qhov kev tsom mus rau kev hloov pauv ntawm "kev ua kom lub zog siab tshaj plaws" mus rau "kev txwv lub zog thiab kev thauj khoom." Qhov no yog qhov uas kev tswj hwm qhov siab dhau los ua qhov tseem ceeb.
Lub rotor raug pitched (lub kaum sab xis ntawm lub hniav nce ntxiv) kom txo qhov nqa thiab txo Cp, ua kom lub zog tso zis nyob ib puag ncig tus nqi ntsuas. Txawm hais tias lub zog hluav taws xob tseem ruaj khov, cov khoom thauj aerodynamic thiab kev qaug zog tuaj yeem nce ntxiv vim muaj kev ntxhov siab, kev txiav, thiab kev hloov pauv ntawm kev taw qhia cua. Kev tsim cov hniav teb, kev saib xyuas qhov hnyav, thiab cov txheej txheem tswj qhov siab yog qhov yuav tsum tau ua kom tiv thaiv kev co ntau dhau.
Cua Loj (Cheeb Tsam 3): Tswj Lub Zog thiab Kev Nyab Xeeb
Thaum cua hlob tshaj qhov cua ceev, lub turbine muaj cov yam ntxwv sib txawv: lub zog hluav taws xob yuav luag ruaj khov, thaum lub rotor txo qhov ua haujlwm aerodynamic kom tswj tau cov qauv thiab lub generator txwv. Lub suab ntawm lub hniav nce mus txog plaub (txo lub kaum sab xis ntawm kev tawm tsam), txo qhov nqa. Hauv cov xwm txheej no, lub rotor ua haujlwm ntau dua li lub kaw lus tswj hwm uas tsim los "nyob nyab xeeb" es tsis yog "siv lub zog siab tshaj plaws."
Lub nra hnyav ntawm lub rotor tsis yog los ntawm qhov loj ntawm lub zog cua xwb tab sis kuj los ntawm kev hloov pauv sai. Cua hlob tuaj yeem ua rau muaj qhov nce siab ntawm lub zog thiab lub zog khoov ntawm cov hniav thiab lub pej thuam. Yog li ntawd, ntau lub tshuab cua niaj hnub no muaj cov yam ntxwv xws li kev tswj hwm lub suab ceev, cov txheej txheem tiv thaiv kev ceev dhau, thiab cov sensors los ntes cov nra hnyav heev.
Cua daj cua dub thiab cua hlob: Kev ua haujlwm qis dua, qaug zog nce
Ob lub turbine ua haujlwm ntawm tib lub zog cua nruab nrab tuaj yeem ua haujlwm sib txawv yog tias qib turbulence sib txawv. Turbulence hloov lub kaum sab xis ntawm cua, ua rau lub kaum sab xis ntawm kev tawm tsam ntawm cov hniav hloov pauv, ua rau nws nyuaj rau tswj hwm qhov zoo tshaj plaws Cp. Yog li ntawd, kev tsim hluav taws xob tuaj yeem txo qis, thaum lub nra hnyav ntawm kev qaug zog nce ntxiv vim muaj ntau zaus ntawm kev thauj khoom.
Cov cua daj cua dub (cov cua daj cua dub luv luv thiab ceev ceev) muaj zog dua: lawv tuaj yeem ua rau lub zog nce ntxiv sai sai, ua rau lub suab nrov sai sai, thiab ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev qaug zog ntawm cov hauv paus hniav thiab lub cev tsav. Cov kev tswj niaj hnub no feem ntau siv txoj hauv kev "kev txo qhov hnyav", xws li kev tswj lub suab ntawm tus kheej (IPC), uas kho qhov suab ntawm txhua tus hniav kom txo qhov kev thauj khoom tsis sib xws thaum muaj cua hlob heev.
Kev Hloov Pauv Cua thiab Yaw Misalignment
Lub rotor ua haujlwm tau zoo tshaj plaws thaum tig mus rau hauv cua. Yog tias yaw tsis sib haum (lub kaum sab xis ntawm qhov cua thiab lub rotor axis) tshwm sim, thaj chaw swept zoo yuav txo qis thiab cov dej ntws hla cov hniav yuav tsis sib npaug. Qhov tshwm sim: txo lub zog thiab nce cov khoom thauj, tshwj xeeb tshaj yog cov khoom thauj sab nraud ntawm nacelle thiab lub pej thuam. Lub kaw lus tswj yaw ua haujlwm los tig lub nacelle kom lub rotor "xauv" rau qhov cua, tab sis kev teb yaw hnyav dhau kuj tuaj yeem ua rau hnav thiab ntxiv cov khoom thauj. Yog li ntawd, kev tswj yaw feem ntau muaj qhov tuag tes tuag taw (cheeb tsam kam rau siab) los tiv thaiv nws kom tsis txhob txav mus tas li nrog kev hloov pauv me me.
Cua Txiav thiab Ntsug Profile: Asymmetric Loads ntawm Blades
Qhov cua tshuab yog qhov hloov pauv ntawm qhov ceev ntawm cua nrog qhov siab. Ntawm cov rotors loj, sab saud ntawm lub rotor tuaj yeem ntsib cua hlob dua li sab qis. Qhov no tsim kom muaj kev faib tawm lub zog tsis sib xws thoob plaws hauv ib qho kev sib hloov ntawm cov hniav, ua rau muaj kev thauj khoom ntawm cov hniav, lub hub, thiab lub pej thuam. Kev txav kuj tseem cuam tshuam rau cov tswv yim tswj hwm: nyob rau hauv cov xwm txheej shear muaj zog, kev tswj hwm lub suab thiab lub zog torque yuav tsum xav txog kev thauj khoom rov ua dua kom tsis txhob muaj kev qaug zog ntawm cov khoom siv.
Hauv cov cheeb tsam ze ntawm qhov chaw (hauv dej hiav txwv), qhov shear feem ntau muaj zog dua vim yog kev sib txhuam ntawm qhov chaw thiab cov teeb meem xws li ntoo lossis tsev. Ntawm qhov tod tes, offshore feem ntau muaj kev ntws du thiab shear tsawg dua, ua rau lub rotor ua haujlwm ruaj khov dua thiab tsim hluav taws xob ntau dua.
Qhov Ceev ntawm Huab Cua, Kub, thiab Qhov Siab: Lub Zog Cua Tsis Zoo Ib Yam
Ntxiv rau qhov ceev, qhov ceev ntawm huab cua (ρ) cuam tshuam rau lub zog muaj. Cua txias, siab muaj qhov ceev ntau dua, ua rau lub rotor tsim tau ntau lub zog ntawm tib qhov ceev ntawm cua. Ntawm qhov siab dua qhov twg huab cua nyias dua, lub zog cua zoo txo qis. Qhov no yog qhov tseem ceeb rau kev npaj qhov chaw ntawm lub turbine thiab kev ntsuas qhov nkhaus fais fab. Cov neeg ua haujlwm kuj yuav tsum xav txog tias qhov sib txawv ntawm lub caij nyoog hauv qhov kub thiab txias thiab siab tuaj yeem hloov pauv kev tsim hluav taws xob txawm tias cov ntaub ntawv ceev ntawm cua zoo li sib xws.
Cov Xwm Txheej Hnyav thiab Kev Txiav Tawm: Kev Tiv Thaiv Zoo Tshaj Plaws
Thaum cua mus txog qhov txiav tawm (feem ntau nyob ib ncig ntawm 20-25 m/s), lub turbine feem ntau raug kaw kom tiv thaiv kev puas tsuaj. Nyob rau hauv cov xwm txheej hnyav, cov khoom thauj aerodynamic tuaj yeem tshaj qhov tsim qauv, ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev ua tsis tiav. Cov txheej txheem kaw yuav tsum tau tsa cov hniav mus rau qhov chaw feather, nres lub rotor, thiab xauv lub yaw system. Thaum cov cua tau txo qis thiab ruaj khov, lub turbine tuaj yeem rov pib dua raws li cov txheej txheem kev nyab xeeb.
Kev kaw
Kev ua haujlwm ntawm lub rotor ntawm lub tshuab cua yog los ntawm kev sib cuam tshuam ntawm cov cua tshuab, kev tswj ceev thiab lub suab nrov, thiab cov yam ntxwv ntawm cua. Thaum cua qis, qhov teeb meem tseem ceeb yog pib thiab tswj kev tig; thaum cua nruab nrab, lub rotor ua haujlwm tau zoo tshaj plaws nrog TSR zoo tshaj plaws; qhov ceev ze thiab siab dua, qhov kev tsom mus rau kev txwv lub zog thiab kev txo qhov hnyav; thaum lub zog cua daj cua dub, cua hlob, kev txiav, thiab kev tsis sib haum ntawm yaw tuaj yeem txo qhov ua haujlwm tau zoo thaum ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev qaug zog ntawm cov qauv. Nrog kev tsim cov hniav kom zoo, kev tswj hwm zoo (pitch, torque, yaw, thiab txawm tias ib qho pitch), thiab kev xaiv qhov chaw ua tib zoo, lub rotor tuaj yeem tsim lub zog siab tshaj plaws thaum tiv taus ntau yam huab cua thoob plaws lub neej ua haujlwm ntawm lub tshuab cua.
