Քամու տուրբինների ցատկման համակարգը և դրա առավելությունները
Քամու էներգիան դարձել է ավելի մաքուր էներգիայի աղբյուրներին անցնելու կարևորագույն հենասյուն: Քամու տուրբինի թվացյալ պարզ շեղբերի ետևում գործում են տարբեր կառավարման համակարգեր՝ ապահովելու համար, որ տուրբինը օպտիմալ և անվտանգ կերպով կլանի քամու էներգիան: Ամենակարևոր համակարգերից մեկը անկյունային համակարգն է: Այս համակարգը պատասխանատու է գոնդոլը (շարժիչի պատյանը) և ռոտորը միշտ քամու ուղղությամբ ուղղորդելու համար: Առանց պատշաճ կերպով գործող անկյունային համակարգի, տուրբինը կկորցնի արդյունավետությունը, կենթարկվի չափազանց մեխանիկական լարվածության և հնարավոր է՝ վաղաժամ խափանվի: Այս հոդվածում քննարկվում է, թե ինչ է անկյունային համակարգը, ինչպես է այն աշխատում, դրա հիմնական բաղադրիչները և դրա առավելությունները քամու տուրբինի աշխատանքի և կյանքի տևողության համար:
Հողմային տուրբինների ցատկման համակարգի հասկացումը
Պարզ ասած՝ շեղումը տուրբինի պտտական շարժումն է իր ուղղահայաց առանցքի շուրջ՝ ռոտորի դիրքը քամու ուղղության նկատմամբ կարգավորելու համար: Ժամանակակից տուրբինների մեծ մասում հիմնական նպատակն է ապահովել, որ ռոտորը ուղղված լինի քամուն (քամու դեմ), ապահովելով, որ թևերը ստանան հավասարաչափ օդի հոսք և արտադրեն առավելագույն հզորություն: Երբ ռոտորը չի համապատասխանում քամու ուղղությանը (շեղման սխալ դասավորվածություն), քամու էներգիայի մի մասը վատնվում է, և աերոդինամիկ ուժերը դառնում են անհավասարակշիռ:
Արդյունաբերական մասշտաբի հողմային տուրբինների մեծ մասն ունի ակտիվ անկման համակարգեր, մասնավորապես հորիզոնական առանցքով հողմային տուրբինները (HAWT): Փոքր տուրբիններում անկումը երբեմն պասիվ է՝ օգտագործելով պոչային թև՝ ռոտորը բնականաբար քամու ուղղությամբ ուղղորդելու համար, սակայն այս մոտեցումը, ընդհանուր առմամբ, անբավարար է մեծ տուրբինների համար՝ ճշգրտության պահանջների, կառուցվածքային բեռների և անվտանգության գործոնների պատճառով:
Ինչո՞ւ պետք է տուրբինը միշտ ուղղված լինի քամուն։
Քամին դինամիկ է. դրա ուղղությունն ու արագությունը փոխվում են տեղագրության, տուրբուլենտության, ջերմաստիճանի տարբերությունների և շենքերի կամ այլ տուրբինների ազդեցության պատճառով քամու էլեկտրակայանի վրա: Երբ տուրբինը ուղղված չէ քամուն, ռոտորի վրա քամու ընկնելու անկյունը իդեալականից ցածր է: Ազդեցությունները ներառում են.
1. Հզորության կրճատում. Անհամապատասխանությունը հանգեցնում է հզորության գործակցի նվազմանը: Որոշակի պայմաններում ընդամենը մի քանի աստիճանի շեղումը կարող է նվազեցնել տարեկան էներգիայի արտադրությունը:
2. Անհավասար բեռ. պտուտակը ստանում է ասիմետրիկ ուժեր, այդպիսով մեծացնելով նյութական հոգնածությունը շեղբի, առանցքի, գոնդոլի և աշտարակի վրա:
3. Թրթռում և աղմուկ. Անհավասար հոսքը կարող է մեծացնել ռոտորի տեղային տուրբուլենտությունը, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր թրթռումների և աղմուկի:
4. Բաղադրիչների վնասման ռիսկ. Լրացուցիչ բեռները արագացնում են կրողների, փոխանցման տուփերի և այլ փոխանցման համակարգերի մաշվածությունը:
Ահա թե ինչու շեղումը տուրբինի կառավարման ռազմավարության կարևոր մասն է կազմում՝ թեքության (թիակի անկյուն) կառավարման և գեներատորի կառավարման հետ մեկտեղ։
Կողային համակարգի հիմնական բաղադրիչները
Ժամանակակից քամու տուրբինի ցատկման համակարգը բաղկացած է մի քանի մեխանիկական և էլեկտրական բաղադրիչներից, որոնք աշխատում են ինտեգրված ձևով.
1. Շեղման անկյուն
Մեծ, օղակաձև կրողը թույլ է տալիս գոնդոկին պտտվել աշտարակի գագաթի նկատմամբ։ Այս կրողը կրում է ռոտորի և գոնդոկի ծանր բեռները՝ միաժամանակ ապահովելով սահուն պտույտ։
2. Շեղման շարժիչ / շեղման շարժիչ (շեղման շարժիչ)
Էլեկտրական շարժիչը (հաճախ մի քանի միավոր) պտտեցնում է գոտկաթոռը՝ փոխանցման տուփի և պինիոնային ատամնանիվի միջոցով, որը միացնում է կլորացված կրողի օղակաձև ատամնանիվը։ Բազմաթիվ շարժիչների օգտագործումը թույլ է տալիս բաշխել պտտող մոմենտը և ապահովել ավելորդություն։
3. Շեղման արգելակ (շեղման արգելակ)
Արգելակման համակարգը գոտեձանը պահում է որոշակի դիրքում՝ կանխելու համար շարժումը քամու պոռթկումների կամ պտտող մոմենտի տատանումների պատճառով: Շեղման արգելակները կարևոր են կայունության, մաշվածության նվազեցման և անվերահսկելի շարժումը կանխելու համար:
4. Շեղման կարգավորիչ
Տուրբինի կառավարման համակարգի այն մասը, որը որոշում է, թե երբ պետք է շեղվի։ Կարգավորիչը կարդում է սենսորներից ստացված տվյալները և որոշում շարժիչի ու արգելակի գործողությունը։
5. Քամու ուղղության սենսոր (քամու թև) և անեմոմետր
Քամու ուղղությունը չափում է քամու թևիկը, իսկ արագությունը՝ անեմոմետրը։ Այս տվյալները ծառայում են որպես տուրբինի կողմնորոշումը կարգավորելու հիմնական հղման աղբյուր։
6. Սահող օղակ / ճկուն մալուխային համակարգ
Քանի որ գոնդոլը պտտվում է, էլեկտրական և ազդանշանային մալուխները պետք է կառավարվեն՝ ոլորումը կանխելու համար: Սահող օղակները կամ մալուխների կառավարման համակարգերը ապահովում են, որ մատակարարումը և կապը մնան գործունակ՝ թեքման գործողությունների ժամանակ:
Ինչպես է աշխատում ալիքային համակարգը
Ընդհանուր առմամբ, շեղման համակարգը գործում է հետադարձ կապի կառավարման սկզբունքի հիման վրա: Ահա պարզ հոսքը.
1. Սենսորը կարդում է քամու ուղղությունը և համեմատում այն ռոտորի ընթացիկ ուղղության հետ։
2. Եթե շեղումը գերազանցում է որոշակի շեմը (օրինակ՝ մի քանի աստիճան), կարգավորիչը ակտիվացնում է շեղման շարժիչը։
3. Շեղման արգելակը ազատվում է, գոնդոլը դանդաղ պտտվում է մինչև քամու ուղղությանը մոտենալը։
4. Երբ ցանկալի հանդուրժողականությանը հասնի, շարժիչը կանգ կառնի, և անկման արգելակը կրկին ամրագրվի։
Շեղման համակարգը միշտ չէ, որ շարժման մեջ է։ Եթե քամին փոքր-ինչ և արագ է փոխվում, անընդհատ շեղումը կարող է իրականում առաջացնել բաղադրիչների մաշվածություն։ Հետևաբար, շեղման կառավարումը սովորաբար օգտագործում է հիստերեզիս կամ ուշացման տրամաբանություն՝ շեղումը կատարելու համար միայն այն դեպքում, երբ ուղղության փոփոխությունը նշանակալի և կայուն է։
Շեղման ռազմավարությունների տեսակները
Գործնականում, տուրբինի նախագծման և տեղանքի պայմանների համաձայն, օգտագործվում են մի քանի շեղման ռազմավարություններ.
– Ակտիվ շեղում. օգտագործում է շարժիչներ և ավտոմատ կառավարման համակարգեր, լայնորեն կիրառվում է մեծ տուրբիններում։
– Պասիվ շեղում. օգտագործում է պոչային կամ աերոդինամիկ դիզայն, որը տարածված է փոքր տուրբիններում։
– Ազատ շեղում դեմպերի միջոցով. գոնդոլը կարող է ավելի ազատ պտտվել, բայց դեռևս կառավարվում է դեմպերով՝ չափազանց տատանումները կանխելու համար։
– Կառավարվող շեղման անհամապատասխանություն. Քամու էլեկտրակայաններում տուրբինները երբեմն դիտավորյալ փոքր-ինչ անհամապատասխան են լինում՝ ալիքային էֆեկտները նվազեցնելու և ֆերմայի ընդհանուր արտադրողականությունը մեծացնելու համար (ալիքային կառավարման հայեցակարգ): Սա առաջադեմ ռազմավարություն է և պահանջում է ուշադիր մոդելավորում և վերահսկողություն:
Քամու տուրբինների համար նախատեսված ցատկող համակարգի առավելությունները
1. Էներգիայի արտադրության ավելացում
Քամու ուղղության հիմնական առավելությունը ռոտորը օպտիմալ դիրքում պահելն է, ինչը թույլ է տալիս տուրբինին կլանել որքան հնարավոր է շատ քամու էներգիա: Քամու էլեկտրակայանի մասշտաբով, քամու ուղղության կայուն բարելավումները կարող են զգալիորեն մեծացնել տարեկան էներգիայի արտադրությունը, հատկապես այն վայրերում, որտեղ քամու ուղղությունը հաճախ է փոխվում:
2. Նվազեցնել հոգնածության բեռը և երկարացնել տուրբինի կյանքը
Ճշգրիտ շեղումը օգնում է նվազեցնել ռոտորի և աշտարակի վրա ազդող անհավասարակշիռ ուժերը: Հոգնածության բեռների նվազումը նշանակում է, որ բաղադրիչները, ինչպիսիք են շեղբերը, կրողները և աշտարակի կառուցվածքները, երկարաժամկետ հեռանկարում ավելի քիչ լարվածություն են ենթարկվում, ինչը մեծացնում է դրանց ծառայության ժամկետը և նվազեցնում խափանման ռիսկը:
3. Պահպանել գործառնական կայունությունը և անվտանգությունը
Ուժեղ քամիների կամ տուրբուլենտության դեպքում թեքության համակարգը գործում է թեքության կառավարման և պաշտպանության համակարգերի հետ համատեղ՝ տուրբինը անվտանգ շահագործման սահմաններում պահելու համար: Կառավարվող թեքությունը նվազեցնում է հանկարծակի շարժումների հավանականությունը, որոնք կարող են վտանգել բաղադրիչները կամ սպասարկման անձնակազմը:
4. Նվազեցրեք սպասարկման ծախսերը և պարապուրդը
Երբ լարման համակարգը ճիշտ է աշխատում, մեխանիկական մաշվածությունը և խափանումների հաճախականությունը նվազում են։ Սա հանգեցնում է սպասարկման ծախսերի նվազմանը, պարապուրդի կրճատմանը և շահագործման հուսալիության բարձրացմանը, որոնք կարևոր գործոններ են բարձր մատչելիություն ունեցող քամու էներգիայի նախագծերի համար։
5. Աջակցեք հողմային էլեկտրակայանների օպտիմալացմանը
Խոշոր քամու էլեկտրակայաններում առջևի տուրբինից եկող արտահոսքը կարող է վատթարացնել հետևի տուրբինի աշխատանքը: Արտահոսքի կառավարման նման մոտեցումներով, շեղումը կարող է ռազմավարականորեն օգտագործվել՝ արտահոսքը մյուս տուրբիններից հեռացնելու համար, այդպիսով մեծացնելով էլեկտրակայանի ընդհանուր արտադրությունը: Չնայած միշտ չէ, որ կիրառվում է, այս միտումը ցույց է տալիս, որ շեղումը կարևոր է ոչ միայն առանձին տուրբինների համար, այլև խոշոր էներգետիկ համակարգերի օպտիմալացման համար:
Դժվարություններ և ուշադրություն դարձնելու բաներ
Իրենց հսկայական առավելություններից անկախ, ցատկող համակարգերը նաև մի շարք մարտահրավերների են բախվում: Այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ցատկող կրողներն ու շարժիչները, գործում են բարձր բեռների և շրջակա միջավայրի խիստ պայմաններում (խոնավություն, փոշի և ջերմաստիճանի տատանումներ): Վատ յուղումը, անճշտ սենսորները կամ չափազանց ագրեսիվ կառավարումը կարող են վնաս պատճառել և արագացնել մաշվածությունը: Հետևաբար, վիճակի մոնիթորինգը, կանոնավոր ստուգումները և սենսորների կարգաբերումը կենսական նշանակություն ունեն ժամանակակից քամու տուրբինների կառավարման համար:
Penutup
Շեղման համակարգը քամու տուրբինի «պարանոցն» է, որը ապահովում է, որ ռոտորը միշտ ճիշտ ուղղված լինի քամուն: Սենսորների, կարգավորիչների, շարժիչների, արգելակների և մեծ կրողների համադրության միջոցով շեղման համակարգը օգնում է տուրբինին արտադրել առավելագույն էներգիա՝ միաժամանակ պահպանելով կառավարելի կառուցվածքային բեռներ: Առավելություններից են էներգիայի արտադրության աճը, բաղադրիչների ծառայության ժամկետի երկարացումը, անվտանգության բարձրացումը, սպասարկման ծախսերի կրճատումը և քամու էլեկտրակայանների օպտիմալացման հնարավորությունները՝ առաջադեմ ռազմավարությունների միջոցով: Վերականգնվող էներգիայի աճող դարաշրջանում շեղման համակարգը ոչ միայն լրացուցիչ հատկանիշ է, այլև քամու տուրբինի արդյունավետության և հուսալիության հիմնական գործոն:
