ವಿವಿಧ ಗಾಳಿ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿಂಡ್ ಟರ್ಬೈನ್ ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ
ಗಾಳಿಯ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳು ಜನರೇಟರ್ ಶಾಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವ ರೋಟರ್ (ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಹಬ್) ಮೂಲಕ ಗಾಳಿಯ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಎಂದಿಗೂ "ಸ್ಥಿರ"ವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ; ಇದು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುವ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ವೇಗ, ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ, ಗಾಳಿಯ ದಿಕ್ಕು, ಗಾಳಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿ ಬೀಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಲಂಬವಾದ ಕತ್ತರಿ ಮುಂತಾದ ತೀವ್ರ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳು ರೋಟರ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಷ್ಟು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ, ಅದು ಎಷ್ಟು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಹೊರೆ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಎಷ್ಟು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಲೇಖನವು ವಿವಿಧ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಗಾಳಿ ಟರ್ಬೈನ್ ರೋಟರ್ಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಜೊತೆಗೆ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಳಸುವ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೂಲಗಳು: ಶಕ್ತಿ, ಟಾರ್ಕ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಾಂಕ
ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಶಕ್ತಿಯು ಗಾಳಿಯ ವೇಗದೊಂದಿಗೆ ವೇಗವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಗಾಳಿಯ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿರುವ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಗಾಳಿಯ ವೇಗದ ಘನಕ್ಕೆ (∝ v³) ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ ಗಾಳಿಯ ವೇಗದಲ್ಲಿನ ಸಣ್ಣ ಹೆಚ್ಚಳವು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ನಂತರ ರೋಟರ್ ಆ ಶಕ್ತಿಯ ಕೆಲವು ಭಾಗವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ದಕ್ಷತೆಯೊಂದಿಗೆ "ಸೆರೆಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ", ಇದನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಾಂಕ (Cp) ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. Cp ಮೌಲ್ಯವು ಬೆಟ್ಜ್ ಮಿತಿಯನ್ನು (ಸರಿಸುಮಾರು 59,3%) ಮೀರಬಾರದು ಏಕೆಂದರೆ ರೋಟರ್ ಗಾಳಿಯ ಹರಿವನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸದೆ ಎಲ್ಲಾ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ತುದಿ ವೇಗ ಅನುಪಾತ (TSR) ವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಬ್ಲೇಡ್ ತುದಿ ವೇಗ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ವೇಗದ ಅನುಪಾತವಾಗಿದೆ. ರೋಟರ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ TSR ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಬ್ಲೇಡ್ ದಾಳಿಯ ಕೋನವು ಕನಿಷ್ಠ ಎಳೆತದೊಂದಿಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ಲಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. TSR ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು ಸ್ಥಗಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. TSR ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದರೆ, ಎಳೆತ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊರೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಬ್ದವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು (ಕಟ್-ಇನ್ ಕೆಳಗೆ): ರೋಟರ್ ಇನ್ನೂ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿಲ್ಲ.
ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯ ವೇಗದಲ್ಲಿ, ರೋಟರ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಟ್-ಇನ್ ಮಿತಿಗಿಂತ ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಧುನಿಕ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 3–4 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್). ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ನಷ್ಟಗಳನ್ನು (ಬೇರಿಂಗ್ ಘರ್ಷಣೆ, ರೋಟರ್ ಜಡತ್ವ, ಜನರೇಟರ್ ನಷ್ಟಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣ ನಷ್ಟಗಳು) ನಿವಾರಿಸಲು ಪವನ ಶಕ್ತಿಯು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಟರ್ಬೈನ್ ಯಾವುದೇ ನಿವ್ವಳ ಉಪಯುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ತಿರುಗುವಿಕೆ ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಅತ್ಯುತ್ತಮ TSR ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಸಹ ಹೆಣಗಾಡುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಯಂತ್ರಣಗಳು ಬ್ರೇಕ್ ಅನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಯಾವ್ ಅನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಆನ್-ಆಫ್ಗಳಿಂದ ಸವೆತವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಆರಂಭಿಕ ತಂತ್ರವನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.
ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ, ಆರಂಭಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಅತಿಯಾದ ಆವರ್ತಕ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸದೆ ತಿರುಗುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ರೆನಾಲ್ಡ್ಸ್ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಅನುಕೂಲಕರ ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪ್ರೊಫೈಲ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು, ಮೃದುವಾದ ಪ್ರಾರಂಭದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಜನರೇಟರ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ, ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಟರ್ಬೈನ್ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಮಧ್ಯಮ ಗಾಳಿ (ಪ್ರದೇಶ 2): ಗರಿಷ್ಠ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು
ಗಾಳಿಯ ವೇಗವು ಕಟ್-ಇನ್ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದರೂ ರೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಗಾಳಿಯ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ರೋಟರ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ "ಪ್ರದೇಶ 2" ದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಉದ್ದೇಶವು ಶಕ್ತಿ ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವಿಕೆಯನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸುವುದಾಗಿದೆ. ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ವೇರಿಯಬಲ್-ಸ್ಪೀಡ್ ಟರ್ಬೈನ್ TSR ಅನ್ನು ಸೂಕ್ತ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಾಗಿಡಲು ರೋಟರ್ ವೇಗವನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ TSR ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವ ಮೂಲಕ, Cp ಅದರ ಗರಿಷ್ಠ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು, ಹೊರತೆಗೆಯಲಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು v³ ನೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿತ ರಚನಾತ್ಮಕ ಹೊರೆಗಳಿಂದಾಗಿ ರೋಟರ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅತ್ಯಂತ "ಆರ್ಥಿಕ" ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಲಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ಬ್ಲೇಡ್ ಪಿಚ್ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಕೋನದಲ್ಲಿ (ಕಡಿಮೆ ಪಿಚ್) ಇರುತ್ತದೆ. ಜನರೇಟರ್ನ ಟಾರ್ಕ್ ನಿಯಂತ್ರಣವು ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ: ಗಾಳಿ ಬಲವಾಗಿದ್ದಷ್ಟೂ, TSR ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಟಾರ್ಕ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಗಾಳಿಯ ಸಮೀಪ ದರ (ಪರಿವರ್ತನೆ): ವಿದ್ಯುತ್ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ, ಹೊರೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ
ಗಾಳಿಯು ರೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ (ಉದಾ., ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ 11–13 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್), ಟರ್ಬೈನ್ ಪರಿವರ್ತನಾ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ v³ ಅನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಜನರೇಟರ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅವುಗಳ ರೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಮೀರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರವು ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ: ಗಮನವು "ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗರಿಷ್ಠಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ" "ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೊರೆಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವುದಕ್ಕೆ" ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿಯೇ ಪಿಚ್ ನಿಯಂತ್ರಣವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗುತ್ತದೆ.
ಲಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು Cp ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ಪಿಚ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ (ಬ್ಲೇಡ್ ಕೋನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ), ಔಟ್ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಮೌಲ್ಯದ ಸುತ್ತಲೂ ಇರಿಸುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯು ಸ್ಥಿರವಾಗಿದ್ದರೂ, ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ, ಶಿಯರ್ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದಾಗಿ ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಲೋಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಆಯಾಸ ಹೆಚ್ಚಾಗಬಹುದು. ಅತಿಯಾದ ಕಂಪನವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ರೆಸ್ಪಾನ್ಸಿವ್ ಬ್ಲೇಡ್ ವಿನ್ಯಾಸ, ಲೋಡ್ ಮಾನಿಟರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಪಿಚ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಾಳಿ (ಪ್ರದೇಶ 3): ನಾಮಮಾತ್ರದ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ.
ರೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಗಾಳಿಯ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ, ಟರ್ಬೈನ್ ವಿಭಿನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ: ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಹುತೇಕ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ರೋಟರ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಜನರೇಟರ್ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳಲು ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ತ್ಯಾಗ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಬ್ಲೇಡ್ ಪಿಚ್ ಗರಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (ದಾಳಿಯ ಕೋನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ), ಲಿಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ರೋಟರ್ "ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯುವ" ಬದಲು "ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿರಲು" ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ನಿಯಂತ್ರಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.
ರೋಟರ್ ಮೇಲಿನ ಹೊರೆ ಗಾಳಿಯ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ತ್ವರಿತ ಏರಿಳಿತಗಳಿಂದಲೂ ಬರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯು ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ಗೋಪುರದ ಮೇಲೆ ಟಾರ್ಕ್ ಸ್ಪೈಕ್ಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಗುವ ಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅನೇಕ ಆಧುನಿಕ ಟರ್ಬೈನ್ಗಳು ವೇಗದ ಪಿಚ್ ನಿಯಂತ್ರಣ, ಅತಿವೇಗ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ತೀವ್ರ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಸಂವೇದಕಗಳಂತಹ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.
ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಹುಮ್ಮಸ್ಸು: ದಕ್ಷತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಆಯಾಸ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
ಒಂದೇ ಸರಾಸರಿ ಗಾಳಿಯ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಎರಡು ಟರ್ಬೈನ್ಗಳು, ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯ ಮಟ್ಟಗಳು ಭಿನ್ನವಾಗಿದ್ದರೆ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯು ಗಾಳಿಯ ಸಂಭವದ ಕೋನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬ್ಲೇಡ್ನ ದಾಳಿಯ ಕೋನವು ಏರಿಳಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೂಕ್ತ Cp ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗಬಹುದು, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚು ಆಗಾಗ್ಗೆ ಲೋಡ್ ಮಾಡುವ ಚಕ್ರಗಳಿಂದಾಗಿ ಆಯಾಸದ ಹೊರೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ.
ಸಣ್ಣ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಗಾಳಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ತೀವ್ರವಾಗಿರುತ್ತವೆ: ಅವು ಬಲದಲ್ಲಿ ಹಠಾತ್ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಹಠಾತ್ ಪಿಚ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಬ್ಲೇಡ್ ಬೇರುಗಳು ಮತ್ತು ಡ್ರೈವ್ಟ್ರೇನ್ನಲ್ಲಿ ಆಯಾಸದ ಅಪಾಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಆಧುನಿಕ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ "ಲೋಡ್ ಅಲೀವೇಶನ್" ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ವೈಯಕ್ತಿಕ ಪಿಚ್ ನಿಯಂತ್ರಣ (IPC), ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಲೋಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಪ್ರತಿ ಬ್ಲೇಡ್ನ ಪಿಚ್ ಅನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತದೆ.
ಗಾಳಿಯ ದಿಕ್ಕು ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಯಾವ್ ತಪ್ಪು ಜೋಡಣೆ
ಗಾಳಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಎದುರಾಗಿರುವಾಗ ರೋಟರ್ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಯಾವ್ ತಪ್ಪು ಜೋಡಣೆ (ಗಾಳಿಯ ದಿಕ್ಕು ಮತ್ತು ರೋಟರ್ ಅಕ್ಷದ ನಡುವಿನ ಕೋನ) ಸಂಭವಿಸಿದಲ್ಲಿ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾದ ಸ್ವೀಪ್ಡ್ ಪ್ರದೇಶವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬ್ಲೇಡ್ಗಳ ಮೇಲಿನ ಹರಿವು ಅಸಮವಾಗುತ್ತದೆ. ಫಲಿತಾಂಶ: ಕಡಿಮೆಯಾದ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿದ ಹೊರೆಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ನೇಸೆಲ್ ಮತ್ತು ಗೋಪುರದ ಮೇಲಿನ ಲ್ಯಾಟರಲ್ ಲೋಡ್ಗಳು. ಯಾವ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ಗಾಳಿಯ ದಿಕ್ಕಿಗೆ "ಲಾಕ್" ಆಗಿ ಇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ನೇಸೆಲ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸಲು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅತಿಯಾದ ಆಕ್ರಮಣಕಾರಿ ಯಾವ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸವೆತ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಹೊರೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಯಾವ್ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಣ್ಣ ಏರಿಳಿತಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಚಲಿಸದಂತೆ ತಡೆಯಲು ಡೆಡ್ಬ್ಯಾಂಡ್ (ಸಹಿಷ್ಣು ವಲಯ) ವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ವಿಂಡ್ ಶಿಯರ್ ಮತ್ತು ಲಂಬ ಪ್ರೊಫೈಲ್: ಬ್ಲೇಡ್ಗಳ ಮೇಲೆ ಅಸಮ್ಮಿತ ಲೋಡ್ಗಳು
ಗಾಳಿ ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆ ಎಂದರೆ ಎತ್ತರದೊಂದಿಗೆ ಗಾಳಿಯ ವೇಗದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ. ದೊಡ್ಡ ವ್ಯಾಸದ ರೋಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ, ರೋಟರ್ನ ಮೇಲಿನ ಭಾಗವು ಕೆಳಗಿನ ಭಾಗಕ್ಕಿಂತ ಬಲವಾದ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸಬಹುದು. ಇದು ಒಂದೇ ಬ್ಲೇಡ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಬಲ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬ್ಲೇಡ್ಗಳು, ಹಬ್ ಮತ್ತು ಟವರ್ನ ಮೇಲೆ ಆವರ್ತಕ ಹೊರೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆಯು ನಿಯಂತ್ರಣ ತಂತ್ರಗಳ ಮೇಲೆ ಸಹ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ: ಬಲವಾದ ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ವೇಗವರ್ಧಿತ ವಸ್ತು ಆಯಾಸವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಪಿಚ್ ಮತ್ತು ಟಾರ್ಕ್ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಲೋಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು.
ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಮೀಪವಿರುವ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ (ಕಡಲತೀರದ ಮೇಲೆ), ಮೇಲ್ಮೈ ಘರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಮರಗಳು ಅಥವಾ ಕಟ್ಟಡಗಳಂತಹ ಅಡೆತಡೆಗಳಿಂದಾಗಿ ಶಿಯರ್ ಬಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಆಫ್ಶೋರ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಗಮ ಹರಿವು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಿಯರ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ರೋಟರ್ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
ಗಾಳಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಎತ್ತರ: ಪವನ ಶಕ್ತಿ ಒಂದೇ ಅಲ್ಲ
ವೇಗದ ಜೊತೆಗೆ, ಗಾಳಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ (ρ) ಲಭ್ಯವಿರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಶೀತ, ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದ ಗಾಳಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ರೋಟರ್ ಅದೇ ಗಾಳಿಯ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಗಾಳಿಯು ತೆಳುವಾಗಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪವನ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಟರ್ಬೈನ್ ಸ್ಥಳ ಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಕರ್ವ್ ಮಾಪನಾಂಕ ನಿರ್ಣಯಕ್ಕೆ ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಗಾಳಿಯ ವೇಗದ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಕಂಡುಬಂದರೂ ಸಹ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಕಾಲೋಚಿತ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ವಾಹಕರು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
ತೀವ್ರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ಕಟೌಟ್ಗಳು: ಅಂತಿಮ ರಕ್ಷಣೆ
ಗಾಳಿಯು ಕಟ್-ಔಟ್ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಮಾರು 20–25 ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡ್) ತಲುಪಿದಾಗ, ಹಾನಿಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತೀವ್ರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಹೊರೆಗಳು ವಿನ್ಯಾಸ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಮೀರಬಹುದು, ವೈಫಲ್ಯದ ಅಪಾಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನವು ಬ್ಲೇಡ್ಗಳನ್ನು ಗರಿಗಳ ಸ್ಥಾನಕ್ಕೆ ಪಿಚ್ ಮಾಡುವುದು, ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ಬ್ರೇಕ್ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಯಾವ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಅನ್ನು ಲಾಕ್ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ನಂತರ, ಸುರಕ್ಷತಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ಮರುಪ್ರಾರಂಭಿಸಬಹುದು.
ಪೆನುಟಪ್
ವಿಂಡ್ ಟರ್ಬೈನ್ ರೋಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಬ್ಲೇಡ್ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನ, ವೇಗ ಮತ್ತು ಪಿಚ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಸೈಟ್ ಗಾಳಿಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ, ತಿರುಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವುದು ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಸವಾಲು; ಮಧ್ಯಮ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ, ರೋಟರ್ ಅತ್ಯುತ್ತಮ TSR ನೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ; ಹತ್ತಿರ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ದರದ ವೇಗದಲ್ಲಿ, ಗಮನವು ವಿದ್ಯುತ್ ಮಿತಿ ಮತ್ತು ಲೋಡ್ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ; ಆದರೆ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ, ಗಾಳಿ, ಶಿಯರ್ ಮತ್ತು ಯಾವ್ ತಪ್ಪು ಜೋಡಣೆಯು ರಚನಾತ್ಮಕ ಆಯಾಸದ ಅಪಾಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಾಗ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸರಿಯಾದ ಬ್ಲೇಡ್ ವಿನ್ಯಾಸ, ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ನಿಯಂತ್ರಣ (ಪಿಚ್, ಟಾರ್ಕ್, ಯಾವ್, ಮತ್ತು ವೈಯಕ್ತಿಕ ಪಿಚ್ ಸಹ), ಮತ್ತು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯ ಸೈಟ್ ಆಯ್ಕೆಯೊಂದಿಗೆ, ಟರ್ಬೈನ್ನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಜೀವನದುದ್ದಕ್ಕೂ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಗಾಳಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುವಾಗ ರೋಟರ್ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು.
