Салхин турбинд хазайлтын хяналтын систем хэрхэн ажилладаг вэ
Орчин үеийн салхин турбинууд нь салхины урсгалын чиглэл болон хурд өөрчлөгдөж байгаагаас аль болох их энергийг цуглуулах зориулалттай. Ротор (ир) нь салхи руу үргэлж зөв өнцгөөр "харж" байхын тулд турбин нь салхины чиглэлийн өөрчлөлтийн дагуу гондола (гондол)-ыг эргүүлэх механизм шаарддаг. Энэ механизмыг хазайлтын хяналтын систем гэж нэрлэдэг. Энгийнээр хэлбэл хазайлт гэдэг нь турбины босоо тэнхлэгийг тойрон эргэлдэх үйл явц бөгөөд ингэснээр роторын шүүрдэх хавтгай нь ирж буй салхины чиглэлтэй параллель хэвээр байна. Энэ нийтлэлд салхин турбинуудад хазайлтын хяналтын систем хэрхэн ажилладаг, түүний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, хяналтын стратеги, бэрхшээлүүд болон засвар үйлчилгээний талаар авч үзэх болно.
1. Хазайлтыг хянах нь яагаад чухал вэ?
Хазайлтын хяналтын гол зорилго нь хазайлтын зөрүүг багасгах, салхины чиглэл болон роторын хөдөлгөөний чиглэлийн хоорондох өнцгийн зөрүүг багасгах явдал юм. Хэрэв ротор салхитай буруу байрлалд орвол салхины энергийн зарим хэсэг нь оновчтой байдлаар баригдаагүй ротороор "дамждаг". Нөлөөлөл:
1. Чадлын гаралт буурсан. Ерөнхийдөө, буруу байрлал их байх тусам чадлын гаралт буурна.
2. Бүтцийн ачаалал нэмэгддэг. Салхи хажуу талаас ирэхэд аэродинамик хүч тэгш бус болж, ир, төв, тэнхлэг болон цамхагт динамик ачааллыг үүсгэдэг.
3. Чичиргээ болон хурдассан элэгдэл. Буруу байрлал нь чичиргээг нэмэгдүүлж, механик эд ангиудын элэгдлийг хурдасгадаг.
Эргэлтийн сайн хяналттай бол турбин нь үр ашгаа хадгалж, ашиглалтын хугацааг уртасгаж чадна.
2. Яв системийн үндсэн зарчим
Хэвтээ тэнхлэгтэй салхин турбинууд (HAWTs) нь ихэвчлэн идэвхтэй хазайлтын системийг ашигладаг бөгөөд энэ нь мотор ашиглан гондолыг идэвхтэй эргүүлдэг. Заримдаа салхийг идэвхгүй "дагахын" тулд сүүл (сэнс) ашигладаг жижиг турбинуудаас ялгаатай нь ашиглалтын хэмжээний турбинууд нь гондолын том масс болон нарийн хяналт шаардлагатай тул бараг үргэлж идэвхтэй хазайлтыг ашигладаг.
Салхины чиглэлийн өөрчлөлтийг мэдрэгч илрүүлэх үед хянагч (PLC/SCADA хянагч) турбин хэр их эргэх ёстойг тооцоолно. Хэрэв буруу тохируулгын өнцөг тодорхой босго хэмжээнээс хэтэрвэл хазайлтын мотор нь хазайлтын холхивч дээрх арааг ажиллуулж, гондолыг тохируултал эргүүлнэ.
3. Хазайлтын хяналтын системийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
а) Салхины хурд ба чиглэлийн мэдрэгч
Нисдэг тэрэгний гондола дээр ихэвчлэн дараахь зүйлс байдаг.
– Нисэх онгоцны гондолтой харьцуулсан салхины чиглэлийг хэмжих салхин сэнс.
- Салхины хурдыг хэмжих анемометр.
Энэ өгөгдөл нь хазайлтын залруулга хийх шаардлагатай эсэхийг тодорхойлох гол оролт юм.
б) Хазайлтын холхивч
Хазайлтын холхивч нь цамхаг дээр гондолыг эргэлдэх боломжийг олгодог том, цагираг хэлбэртэй холхивч юм. Энэхүү холхивч нь гондолын жин, роторын түлхэлт болон турбулент байдлаас үүдэлтэй динамик ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой.
в) Яв хөтлөгч ба Яв мотор
Хазайлтын хөтлөгч нь ихэвчлэн хазайлтын холхивч дээрх цагираг араатай холбогдсон арааг хөдөлгөдөг олон цахилгаан мотороос (ихэвчлэн нэгээс олон) бүрдэнэ. Моторууд нь загвар болон эргүүлэх хүчний шаардлагаас хамааран ээлжлэн эсвэл нэгэн зэрэг ажиллаж болно.
d) Яв Тоормос
Мотороос гадна гондолыг чөлөөтэй эргэхээс сэргийлэх тоормосны систем байдаг. Хазайлтын тоормос нь дараах зүйлсэд зайлшгүй шаардлагатай:
– турбин хүссэн өнцөгт хүрэхэд байрлалыг тогтворжуулна,
– тасралтгүй жижиг хөдөлгөөнөөс (эрүү ан хийх) урьдчилан сэргийлэх,
– тодорхой салхины нөхцөлд эсвэл турбин зогсох үед гондолыг барих.
e) Турбины хянагч (Хянагч)
Хянагч нь мэдрэгчийн дохиог хүлээн авч, удирдлагын логикийг хэрэгжүүлж, дараа нь мотор болон тоормос руу команд илгээдэг. Хянагч нь мөн аюулгүйн түгжээг хэрэгжүүлдэг: жишээлбэл, мэдрэгч эвдэрсэн үед, турбин тодорхой горимд байх үед эсвэл салхины хурд хэт өндөр байх үед хөдөлгүүрийн хазайлтаас сэргийлдэг.
4. Турбин хэзээ хазайхыг хэрхэн тодорхойлдог вэ?
Салхи бага зэрэг өөрчлөгдөх бүрт турбинууд үргэлж зөв байдаггүй. Хэрэв тэдгээр нь хэт мэдрэмтгий бол систем байнга хөдөлж, мотор, хазайлтын хөтлөгч дэх жижиг хурдны хайрцаг болон хазайлтын холхивчийн элэгдлийг хурдасгана. Тиймээс хазайлтын хяналт нь ерөнхийдөө босго (үхлийн зурвас) болон хугацааны саатлын тухай ойлголтуудыг ашигладаг.
a) Хазайлтын алдаа болон үхсэн зурвас
– Хазайлтын алдаа = хэмжсэн салхины чиглэл – одоогийн гондола байрлал
– Deadband гэдэг нь хүлцлийн хүрээ, жишээлбэл ±5°-аас ±15° (үйлдвэрлэгчид болон хяналтын стратегиас хамааран харилцан адилгүй байдаг).
Хэрэв хазайлтын алдаа хязгаарт хэвээр байвал турбин хөдлөхгүй байхаар шийднэ.
b) Цагийн саатал ба өгөгдөл шүүх
Салхины чиглэл нь турбулент байдлаас шалтгаалан хэлбэлздэг. Тиймээс мэдрэгчийн өгөгдөл нь ихэвчлэн:
– хөдөлгөөнт дундаж ашиглан шүүсэн,
– тодорхой хугацаанд (жишээ нь 10–60 секунд) үнэлсэн,
ингэснээр турбин нь түр зуурын "чимээ шуугианд" хариу үйлдэл үзүүлэхгүй.
в) Яв Алхам Стратеги
Турбинууд тасралтгүй эргэлдэхийн оронд ихэвчлэн жижиг алхмуудаар хазайдаг. Тэд хэдэн градус эргэлдэж, зогсож, дахин үнэлж, шаардлагатай бол дахин ажиллана. Энэ арга нь хэлбэлзлийг бууруулж, механик ачааллыг хянахад тусалдаг.
5. Хазайлтын хяналтын ажлын процессыг дарааллаар нь
Том хэмжээний турбины нийтлэг ажлын урсгалыг доор харуулав.
1. Салхины нөхцөл байдлыг хэмжих. Салхины сэнс нь нисдэг тэрэгний гондолатай харьцуулсан салхины чиглэлийг, анемометр нь хурдыг заана.
2. Буруу тохируулгын тооцоолол. Хянагч нь хазайлтын алдааг тооцоолж, үхлийн зурвасаас хэтэрсэн эсэхийг шалгана.
3. Ашиглалтын нөхцөл байдлыг шалгах. Систем нь турбиныг аюулгүй хазайлтын нөхцөлд байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг: чухал дохиолол байхгүй, тоормос бэлэн, мотор бэлэн, кабелийн эргэлтийн хязгаарлалт аюулгүй (цамхагийн дотор кабельтай загварт).
4. Шаардлагатай бол хазайлтын тоормосыг суллана. Тоормосыг суллаж, гондолыг хөдөлгөж болно.
5. Хазайлтын моторыг идэвхжүүлэх. Мотор нь гондолаг салхины чиглэлд эргүүлдэг. Ачааллыг бууруулахын тулд хазайлтын хурдыг харьцангуй удаан байлгадаг (жишээлбэл, секундэд хэдэн градус).
6. Тоормослох болон байрлал түгжих. Байны өнцөг ойртох үед мотор зогсож, тоормос нь гондолыг тогтвортой байлгадаг.
7. Баталгаажуулалт. Мэдрэгч хазайлтын алдаа буурсан эсэхийг дахин уншина. Хэрэв буураагүй бол мөчлөг давтагдана.
6. Хазайлтын хяналт ба давирхайн хяналт хоорондын хамаарал
Хазайлтын хяналт нь дангаараа байдаггүй. Орчин үеийн турбинуудад гурван үндсэн нэмэлт хяналт байдаг:
– Өнгөний тохируулга: хүч болон ачааллыг тохируулахын тулд ирний өнцгийг өөрчилдөг.
– Роторын хурдны хяналт: роторын эргэлтийг тохируулна (генератор болон хөрвүүлэгчээр дамжуулан).
– Хазайлтын хяналт: ротор салхи руу харсан эсэхийг баталгаажуулдаг.
Жишээлбэл, маш хүчтэй салхитай үед турбин тодорхой өнцөгт цахилгаан хязгаарлалтын горимд орж болно. Ийм нөхцөлд ачааллыг нэмэгдүүлэхээс зайлсхийхийн тулд хазайлтын системийг илүү консерватив болгож болно. Үүний эсрэгээр, хэвийн үйлдвэрлэлийн нөхцөлд үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд хазайлт илүү идэвхтэй байх болно.
7. Yaw систем дэх нийтлэг бэрхшээлүүд ба асуудлууд
а) Яв ан хийх
Энэ нь салхины чиглэлийн чимээ шуугиантай дохио эсвэл маш жижиг хязгаарлагдмал зурвасын улмаас турбин хэт ойр ойрхон хазайлтын чиглэлээ өөрчлөх үед тохиолддог. Энэ нь мотор, тоормос болон холхивчийн элэгдэлд хүргэдэг.
b) Хазайлтын холхивч ба арааны элэгдэл
Хүнд ачаалал болон давтагдах хөдөлгөөнөөс шалтгаалан тослох, шалгах нь зайлшгүй шаардлагатай. Араа буруу байрлуулах, тослох чадвар муу байх, эсвэл бохирдуулагч орох нь эвдрэлийг хурдасгаж болзошгүй.
в) Мэдрэгчийн эвдрэл
Хэрэв салхин сэнс гэмтсэн эсвэл анемометр буруу заалт өгч байвал турбин буруу чиглэлд харж байж болзошгүй. Олон турбинууд гэмтэлтэй мэдрэгчийг илрүүлэхийн тулд оношлогоо болон нөөцлөлтийг ашигладаг.
d) Кабелийн мушгиралтын хязгаар
Зарим загварт гондола доторх цахилгаан болон дохионы кабель нь нэг чиглэлд хэт хол эргэвэл мушгирч болзошгүй. Тиймээс гондола сэргээхийн тулд мушгирах мэдрэгч болон мушгиралтыг тайлах процедур зэрэг мушгирах удирдлагын системүүд байдаг.
8. Арчилгаа ба шилдэг туршлагууд
Хазайлтын системийг оновчтой ажиллуулахын тулд операторууд ихэвчлэн дараахь зүйлийг ашигладаг.
– Салхины чиглэл мэдрэгчийг үе үе тохируулна уу.
– Тоормос болон моторын шалгалт: температур, гүйдэл болон тоормосны хариу үйлдэл.
– Үйлдвэрлэгчийн хуваарийн дагуу хазайлтын холхивч болон арааг тослох.
– SCADA өгөгдлийн шинжилгээ: хазайлтын давтамж, үргэлжлэх хугацаа болон алдааны хэв маягийг хянах. Хэв маягийн өөрчлөлт нь эрт үеийн асуудлуудыг илтгэж болно.
– Цагираг араа, боолт болон гондолагийн бүтцийг нүдээр шалгах.
Дүгнэлт
Хазайлтын хяналтын систем нь салхин турбинуудыг салхи руу чиглүүлж, аюулгүй бүтцийн ачааллыг хадгалахын зэрэгцээ эрчим хүчийг үр ашигтай үйлдвэрлэхэд гол түлхүүр юм. Салхины хурд болон чиглэлийн мэдрэгчийг ашиглан хянагч нь буруу байрлалыг засахад хангалттай том байгааг тодорхойлж, дараа нь мотороор дамжуулан хазайлтын хөтлөлтийг хийж, тоормосоор байрлалаа хадгалдаг. Үхлийн зурвас, дохионы шүүлтүүр, хазайлтын алхам зэрэг стратегиудыг салхины өөрчлөлтөд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх, эд ангийн элэгдлийг багасгах гэсэн хоёр зөрчилдөөнтэй зорилгыг тэнцвэржүүлэхэд ашигладаг. Хатуу орчинд ажилладаг бөгөөд их хэмжээний ачаалал даах тул хазайлтын системүүд нь ашиглалтын хугацаандаа турбины оновчтой ажиллагааг хангахын тулд найдвартай дизайн, хуваарьт засвар үйлчилгээ шаарддаг.
