Íhlutir í vindmylluþyrlu
Vindmyllur eru ein byltingarkenndasta tækninýjung sem notuð er til að framleiða hreina orku. Þessi kerfi beita vindorku til að snúa túrbínublöðum, sem síðan breyta hreyfiorku í raforku. Einn af lykilþáttum vindmyllunnar er nacelle - hlíf sem verndar vélræna og rafræna íhluti sem breyta vindorku í rafmagn.
Að skilja Nacelle
Vindmyllunasella er hylkislaga mannvirki sem staðsett er ofan á turninum og styður við túrbínublöðin. Nasellan gegnir lykilhlutverki í að vernda og styðja nokkra mikilvæga íhluti sem bera ábyrgð á orkubreytingu. Þótt hún virðist einföld að utan, þá inniheldur innra rými nasellunnar fjölbreytt flókin tæki og kerfi. Í þessari grein munum við ræða helstu íhluti vindmyllunasellu.
1. Snúningur og aðalás
Snúningsásinn er sá hluti vindmyllu sem samanstendur af túrbínublöðum. Þessi blöð eru þekktasti hluti vindmyllu og snúast þegar þau verða fyrir vindi.
– Túrbínublöð: Yfirleitt úr samsettum efnum eins og trefjaplasti eða kolefnisþráðum. Þau eru loftfræðilega hönnuð til að hámarka orkunýtingu vindorku.
– Aðalás: Snúningsásinn er tengdur við aðalásinn, sem er sterkur, snúningsás sem flytur vélræna orku frá snúningsblöðunum til rafalsins. Aðalásinn tengir oft snúningsásinn við gírskiptingarkerfið.
2. Gírkassakerfi
Gírkassinn er mikilvægur þáttur sem eykur snúningshraða túrbínublaðanna. Túrbínublöð snúast venjulega á lágum hraða, á milli 10 og 20 snúninga á mínútu (RPM), en rafalar þurfa meiri hraða til að framleiða rafmagn á skilvirkan hátt, venjulega á bilinu 1.000 til 1.500 snúninga á mínútu.
– Virkni: Gírkassinn eykur snúningshraðann með röð gíra sem flýta fyrir snúningi aðalássins áður en hann er dreift til rafstöðvarinnar.
– Tegundir gírkassa: Það eru til nokkrar gerðir af gírkassa, þar á meðal plánetugírar, skrúfgírar og sniglgírar, hver með sína kosti og galla eftir hönnun túrbínu og orkuþörf.
3. Rafall
Rafall er íhlutur sem breytir vélrænni orku frá aðalásnum í raforku. Það eru nokkrar gerðir af rafstöðvum sem notaðar eru í vindmyllum:
– Rafall: Almennt notaður vegna tiltölulega lágs kostnaðar og mikillar endingar.
– Samstilltur rafall: Getur veitt betri tíðnistöðugleika og einnig meiri skilvirkni samanborið við rafall með rafstöð.
– Segulrafall með varanlegum segli: Hefur mikla afköst og lágan viðhaldskostnað en er dýrari í upphafi.
4. Bremsukerfi
Bremsukerfi vindmyllu kemur í veg fyrir að snúningur vindmyllu snúist þegar of mikill vindur er eða þegar viðhald er nauðsynlegt.
– Loftaflfræðileg hemlun: Þetta felur í sér að snúa túrbínublöðunum til að draga úr snúningshraðanum.
– Vélræn hemlun: Notkun bremsudiska og -klossa til að hægja á eða stöðva bremsuskífuna.
5. Kælikerfi
Rafallar og gírkassar mynda mikinn hita við notkun, þannig að kælikerfi er nauðsynlegt til að halda vélrænum íhlutum í réttri notkun og koma í veg fyrir skemmdir vegna ofhitnunar.
– Kæliloft: Flestar vindmyllur nota loftkælikerfi því þau eru einföld og ódýr.
– Kælivökvi: Notaður í stórum túrbínum eða í erfiðustu aðstæðum. Þetta kerfi notar sérstaka vökva eins og olíu eða vatn/glýkól til að kæla íhluti.
6. Smurkerfi
Smurning er nauðsynleg til að lágmarka núning í ýmsum vélrænum íhlutum eins og gírkassa og legum. Þetta bætir rekstrarhagkvæmni og lengir líftíma íhluta.
– Sjálfvirkt: Margar nútíma vindmyllur eru búnar sjálfvirkum smurkerfum sem stjórna og fylgjast stöðugt með smurefninu.
– Handvirkt: Í sumum einfaldari eða eldri kerfum er smurning framkvæmd handvirkt og þarfnast reglulegs eftirlits.
7. Rafræn stjórn- og eftirlitskerfi
Til að tryggja að vindmyllur starfi skilvirkt og örugglega eru rafræn stjórn- og eftirlitskerfi nauðsynleg.
– PLC-stýring: Forritanlegur rökstýring (PLC) er notuð til að stjórna og fylgjast með ýmsum rekstrarþáttum túrbínunnar, svo sem vindhraða, stöðu blaða og stöðu rafstöðvarinnar.
– SCADA: SCADA-kerfi (e. Supervisory Control and Data Acquisition) gera kleift að fylgjast með og stjórna vindmyllum fjarstýrt. Með skynjurum og hugbúnaði geta rekstraraðilar fylgst með afköstum vindmylla og greint vandamál snemma.
– Skynjarar: Ýmsir skynjarar eru notaðir til að greina vindhraða, hitastig, titring og stöðu túrbínublaða.
8. Gígjakerfi
Gírkerfið er notað til að stilla stefnu nacellunnar þannig að túrbínublöðin snúi alltaf að vindinum til að hámarka orkunýtni.
– Gírmótor: Knýr vélarhólkinn til að snúast í samræmi við vindátt.
– Vindskynjari: Nemur vindátt og -hraða til að gefa sveiflumótornum merki um að aðlaga stöðu vélarhússins.
9. Gírskipting og spenni
Vindmyllur eru yfirleitt tengdar við raforkuflutningsnet sem krefst hærri spennu. Þess vegna er spenni staðsettur í eða nálægt nacelle notaður til að auka spennuna sem rafallinn myndar.
– Spennubreytir: Breytir rafspennu frá rafalnum í hærri spennu til flutnings.
– Kaplar og rofabúnaður: Rafmagnskaplar sem tengja rafstöðina við spennubreytinn og áfram við raforkukerfið eða staðbundið dreifikerfi.
10. Húsnæði og mannvirki
Nasellan verður að vera nógu sterk til að þola vélrænt álag og öfgakenndar veðuraðstæður. Þess vegna er burðarvirki naselluhússins smíðað úr sterkum og endingargóðum efnum.
– Efni: Venjulega úr stáli eða sterku en léttu samsettu efni.
– Loftaflfræðileg hönnun: Minnkar vindmótstöðu og eykur heildarstöðugleika túrbínunnar.
Niðurstaða
Vindmylluhús hýsir nokkra mikilvæga íhluti sem vinna saman að því að umbreyta vindorku í nothæfa raforku. Frá snúningshluta og gírkassa til rafeindastýringar og kælikerfa gegnir hver íhlutur lykilhlutverki í að tryggja að vindmyllan starfi með hámarksnýtni og áreiðanleika. Skilningur á þessum íhlutum hjálpar okkur að skilja flækjustigið og tæknilega undur sem gerir okkur kleift að nýta vindorku sem hreina, endurnýjanlega orkugjafa.
