Жел турбинасындағы иілу жүйесі және оның артықшылықтары
Жел энергиясы таза энергия көздеріне көшуде маңызды тірек болды. Жел турбинасының қарапайым қалақтарының артында турбинаның жел энергиясын оңтайлы және қауіпсіз түрде ұстап тұруын қамтамасыз ету үшін әртүрлі басқару жүйелері жұмыс істейді. Ең маңызды жүйелердің бірі - бұрылыс жүйесі. Бұл жүйе гондола (қозғалтқыш корпусы) мен роторды әрқашан жел бағытына бағыттауға жауапты. Дұрыс жұмыс істейтін бұрылыс жүйесі болмаса, турбина тиімділігін жоғалтады, шамадан тыс механикалық кернеуге ұшырайды және мерзімінен бұрын істен шығуы мүмкін. Бұл мақалада бұрылыс жүйесі дегеніміз не, ол қалай жұмыс істейді, оның негізгі компоненттері және жел турбинасының өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне тигізетін пайдасы талқыланады.
Жел турбиналарының иілу жүйесін түсіну
Қарапайым тілмен айтқанда, ауытқу - турбинаның тік осі айналасындағы айналу қозғалысы, ол ротордың жел бағытына қатысты орнын реттейді. Негізгі мақсат - көптеген заманауи турбиналарда ротордың желге (желге қарсы) қарағанын қамтамасыз ету, қалақтардың біркелкі ауа ағынын алуын және максималды қуат өндіруін қамтамасыз ету. Ротор жел бағытымен тураланбаған кезде (ауытқудың сәйкес келмеуі), жел энергиясының бір бөлігі босқа кетеді және аэродинамикалық күштер теңгерімсіз болады.
Көптеген коммуналдық көлемдегі жел турбиналарында, әсіресе көлденең осьті жел турбиналарында (ЖОТ) белсенді айналу жүйелері бар. Кішігірім турбиналарда айналу кейде пассивті болады, роторды желге табиғи түрде бағыттау үшін құйрық қалағы қолданылады, бірақ бұл тәсіл дәлдік талаптарына, құрылымдық жүктемелерге және қауіпсіздік факторларына байланысты үлкен турбиналар үшін әдетте жеткіліксіз.
Неліктен турбина әрқашан желге қаратып отыруы керек?
Жел динамикалық: оның бағыты мен жылдамдығы жер бедеріне, турбуленттілікке, температура айырмашылығына және ғимараттардың немесе басқа турбиналардың жел электр станциясына әсеріне байланысты өзгереді. Турбина желге қарама-қарсы тұрғанда, роторға түсетін желдің бұрышы идеалдыдан төмен болады. Әсерлеріне мыналар жатады:
1. Қуаттың төмендеуі: Дұрыс емес туралау қуат коэффициентінің төмендеуіне әкеледі. Белгілі бір жағдайларда бірнеше градусқа ауытқу жылдық энергия өндірісін азайтуы мүмкін.
2. Біркелкі емес жүктеме: Пропеллер асимметриялық күштерді қабылдайды, осылайша қалақшадағы, ступицадағы, гондоладағы және мұнарадағы материалдың шаршауын арттырады.
3. Діріл және шу: Біркелкі емес ағын ротордағы жергілікті турбуленттілікті арттырып, жоғары діріл мен шу тудыруы мүмкін.
4. Компоненттердің зақымдану қаупі: Қосымша жүктемелер мойынтіректердің, беріліс қораптарының және басқа беріліс жүйелерінің тозуын жеделдетеді.
Сондықтан фрискуляция турбинаны басқару стратегиясының маңызды бөлігі болып табылады, сонымен қатар қалақ бұрышын басқару және генераторды басқару болып табылады.
Жау жүйесінің негізгі компоненттері
Қазіргі заманғы жел турбинасындағы иілу жүйесі біріктірілген түрде жұмыс істейтін бірнеше механикалық және электрлік компоненттерден тұрады:
1. Иілу мойынтірегі
Үлкен, сақина тәрізді мойынтірек мойынтіректің мұнараның жоғарғы жағына қатысты айналуына мүмкіндік береді. Бұл мойынтірек ротор мен мойынтіректен келетін ауыр жүктемелерді көтеріп, тегіс айналуды қамтамасыз етеді.
2. Айналмалы қозғалтқыш / айналмалы қозғалтқыш (айналмалы қозғалтқыш)
Электр қозғалтқышы (көбінесе бірнеше блок) мойынтіректе сақиналы беріліс қорабы мен тісше арқылы мойынтірек гондоласын айналдырады. Бірнеше қозғалтқышты пайдалану айналу моментін бөлуге және артық жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
3. Тежегіш (тежегіш)
Тежеу жүйесі гондоланы екпінді соққы немесе айналу моментінің өзгеруіне байланысты қозғалыстың алдын алу үшін белгілі бір қалыпта ұстайды. Тикенді тежегіштер тұрақтылық, тозуды азайту және бақылаусыз қозғалыстың алдын алу үшін өте маңызды.
4. Жау контроллері
Турбинаны басқару жүйесінің қашан бұрау керектігін шешетін бөлігі. Контроллер сенсорлардан деректерді оқиды және қозғалтқыш пен тежегіштің жұмысын анықтайды.
5. Жел бағытының сенсоры (жел қалақшасы) және анемометр
Жел қалақшасы жел бағытын өлшейді, ал анемометр жел жылдамдығын өлшейді. Бұл деректер турбинаның бағытын реттеу үшін негізгі анықтамалық құрал ретінде қызмет етеді.
6. Сырғанақ сақинасы / икемді кабель жүйесі
Гондоль айналатындықтан, электр және сигнал кабельдері бұралудың алдын алу үшін басқарылуы керек. Сырғанақ сақиналары немесе кабельді басқару жүйелері иілу операциялары кезінде қоректендіру мен байланыстың жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Жау жүйесі қалай жұмыс істейді
Жалпы, fırlanma жүйесі кері байланысты басқару принципіне негізделген. Міне, қарапайым ағын:
1. Сенсор жел бағытын оқиды және оны ағымдағы ротор бағытымен салыстырады.
2. Егер ауытқу белгілі бір шекті мәннен асып кетсе (мысалы, бірнеше градус), контроллер иілу қозғалтқышын іске қосады.
3. Фланец тежегіші босатылады, гондола жел бағытына жақындағанша баяу айналады.
4. Қажетті төзімділікке жеткеннен кейін, қозғалтқыш тоқтайды және иілу тежегіші қайта құлыпталады.
Фокустау жүйесі әрқашан қозғалыста бола бермейді. Егер жел аздап және тез өзгерсе, үнемі фокустау компоненттердің тозуына әкелуі мүмкін. Сондықтан, фокустауды басқару әдетте гистерезис немесе кідіріс логикасын тек бағыт өзгерісі айтарлықтай және тұрақты болған кезде ғана фокустау үшін пайдаланады.
Жау стратегияларының түрлері
Іс жүзінде турбина дизайны мен алаң жағдайларына сәйкес бірнеше фьючерстік дифференциалдау стратегиялары қолданылады:
– Белсенді иілу: қозғалтқыштар мен автоматты басқару элементтерін пайдаланады, үлкен турбиналарда кеңінен қолданылады.
– Пассивті иілу: шағын турбиналарда жиі кездесетін құйрықты немесе аэродинамикалық дизайнды пайдаланады.
– Амортизатормен еркін иілу: гондола еркін айнала алады, бірақ шамадан тыс тербелісті болдырмау үшін амортизатормен басқарылады.
– Бақыланатын иілу сәйкессіздігі: Жел электр станцияларында турбиналар кейде ояту әсерін азайту және ферманың жалпы өнімділігін арттыру үшін әдейі аздап сәйкессіз орналасады (ояту рульінің тұжырымдамасы). Бұл озық стратегия және мұқият модельдеу мен бақылауды қажет етеді.
Жел турбиналарына арналған иілу жүйесінің артықшылықтары
1. Энергия өндірісін арттыру
Фракцияның негізгі артықшылығы - роторды оңтайлы бағытта ұстап тұру, бұл турбинаға жел энергиясын мүмкіндігінше көп жинауға мүмкіндік береді. Жел электр станциясы масштабында фракцияны үнемі жақсарту жылдық энергия өндірісін айтарлықтай арттыра алады, әсіресе жел бағыты жиі өзгеретін жерлерде.
2. Шаршау жүктемесін азайтыңыз және турбинаның қызмет ету мерзімін ұзартыңыз
Дәл қисаю ротор мен мұнараға түсетін теңгерімсіз күштерді азайтуға көмектеседі. Шаршау жүктемелерінің төмендеуі қалақшалар, мойынтіректер және мұнара құрылымдары сияқты компоненттердің ұзақ мерзімді перспективада төмен кернеуге ұшырайтынын, олардың қызмет ету мерзімін ұзартатынын және істен шығу қаупін азайтатынын білдіреді.
3. Жұмыс тұрақтылығы мен қауіпсіздігін сақтау
Қатты жел немесе турбуленттілік кезінде турбинаны қауіпсіз жұмыс істеу шегінде ұстау үшін қисаю жүйесі ауытқуды басқару және қорғау жүйелерімен бірге жұмыс істейді. Бақыланатын қисаю компоненттерге немесе техникалық қызмет көрсету персоналына қауіп төндіруі мүмкін кенеттен қозғалыстардың ықтималдығын азайтады.
4. Техникалық қызмет көрсету шығындарын және жұмыс уақытының тоқтап қалуын азайтыңыз
Жел қозғалтқышы дұрыс жұмыс істеген кезде, механикалық тозу және электр қуатының үзіліс жиілігі азаяды. Бұл техникалық қызмет көрсету шығындарының төмендеуіне, тоқтап қалу уақытының азаюына және пайдалану сенімділігінің артуына әкеледі - бұл жоғары қолжетімділікті көздейтін жел энергиясы жобалары үшін маңызды факторлар.
5. Жел электр станцияларын оңтайландыруды қолдау
Ірі жел электр станцияларында алдыңғы турбинадан шығатын ағын артқы турбина жұмысын нашарлатуы мүмкін. Іздеу рулі сияқты тәсілдермен иілуді басқа турбиналардан иілуді бағыттау үшін стратегиялық түрде пайдалануға болады, осылайша ферманың жалпы өнімділігін арттырады. Әрқашан жүзеге асырылмаса да, бұл үрдіс иілудің тек жеке турбиналар үшін ғана емес, сонымен қатар ірі көлемді энергетикалық жүйелерді оңтайландыру үшін де маңызды екенін көрсетеді.
Қиындықтар және назар аудару керек нәрселер
Үлкен артықшылықтарына қарамастан, иілу жүйелері бірнеше қиындықтарға тап болады. иілу мойынтіректері мен жетектері сияқты компоненттер жоғары жүктемелер астында және қатал қоршаған орта жағдайларында (ылғалдылық, шаң және температураның ауытқуы) жұмыс істейді. Нашар майлау, дәл емес сенсорлар немесе тым агрессивті басқару элементтері зақым келтіруі және тозуды жеделдетуі мүмкін. Сондықтан, жағдайды бақылау, үнемі тексерулер және сенсорды калибрлеу заманауи жел турбиналарын басқару үшін өте маңызды.
Жабу
Фланец жүйесі жел турбинасының «мойны» болып табылады, ол ротордың әрқашан желге дұрыс бағытталуын қамтамасыз етеді. Сенсорлардың, контроллерлердің, қозғалтқыштардың, тежегіштердің және үлкен мойынтіректердің үйлесімі арқылы фланец турбинаға басқарылатын құрылымдық жүктемелерді сақтай отырып, максималды энергия өндіруге көмектеседі. Артықшылықтарына энергия өндірісінің артуы, компоненттердің қызмет ету мерзімінің ұзаруы, қауіпсіздіктің жоғарылауы, техникалық қызмет көрсету шығындарының төмендеуі және озық стратегиялар арқылы жел электр станцияларын оңтайландыру мүмкіндіктері жатады. Жаңартылатын энергия көздерінің өсуі дәуірінде фланец жүйесі тек қосымша функция ғана емес, сонымен қатар жел турбинасының тиімділігі мен сенімділігінің негізгі факторы болып табылады.
