O le Fuafuaga o le Nofoaga Autu o Turbine Matagi ma Lona Aafiaga i le Lelei o le Fa'aaogaina
I faiga fa'aonaponei o turbine matagi, e masani ona taula'i atu le mafaufau i le foliga o le lau, le maualuga o le 'olo, po'o ni fuafuaga fa'atonutonu e pei o le pitch ma le yaw. Peita'i, e tasi le vaega e taua tele ae e masani ona le amana'iaina i talanoaga lautele: o le ogatotonu—o le vaega tutotonu o le rotor e fa'afeso'ota'i ai lau i le au autu. O le ogatotonu e le na'o se "mea fa'amau" mo lau; o se elemene fa'atulagaina, aerodynamic, ma le fa'ainisinia e a'afia ai le fa'atinoga atoa o le turbine, fa'atuatuaina, ma tau o le fa'agaioiga. O lenei tusiga e su'esu'eina ai le auala e a'afia ai e le mamanu o le ogatotonu o turbine matagi le lelei, i tulaga uma o le pu'eina o le malosi ma le lelei o le fa'agaioiga.
1. O le ā le ogatotonu o le turbine matagi?
O le ogatotonu (hub) o le fausaga autū lea i le ogatotonu o le rotor lea e fa'apipi'i ai lau. I totonu o turbine matagi e masani ona fa'aaogaina fa'alava (HAWT), e taofi fa'atasi e le ogatotonu lau e tolu (o nisi taimi e lua pe sili atu i nisi mamanu) ma fa'asalalauina atu malosiaga fa'aeletise mai lau i le drivetrain (gearbox po'o le generator direct-drive). E masani fo'i ona iai i le ogatotonu le pitch mechanism (mo turbine e fa'atonutonuina le pitch), masini sensor, ma uaea mo actuators.
I le tulaga faaletino, o ogatotonu e masani ona fausia i u'amea fa'apala pe mea tu'ufa'atasi/fausaga fa'afefiloi i nisi o mamanu fa'apitoa. O latou mana'oga autu e aofia ai le malosi e tete'e atu ai i avega tumau ma fa'agaoioi, tete'e atu i le vaivai, ma le puipuiga o vaega i totonu mai faatosinaga o le siosiomaga (sūsū, pefu, masima i nofoaga i tai, ma fesuia'iga o le vevela).
2. Nofoaga tutotonu ma le lelei o le fa'aogaina: e sili atu nai lo na'o le fa'aleleia o le ea
A talanoa e uiga i le "lelei" o turbine matagi, e tele vaega:
1. Lelei o le aerodynamic o le rotor: le tele o le malosiaga o le matagi ua liua manuia i le torque.
2. Lelei fa'amekanika: gau ona o le fete'ena'iga o u'amea, kia, so'oga ma isi vaega fe'avea'i.
3. Lelei fa'aeletise: liua o le malosi fa'aeletise i le malosiaga eletise.
4. Lelei o le fa'agaioiga (avanoa): taimi e fa'agaoioia ai le turbine vs taimi e le fa'agaoioia ai.
O le mamanu o le nofoaga autu e aʻafia ai uma ia nofoaga e fa i se auala tuusaʻo ma le lē tuusaʻo.
3. Foliga o le ogatotonu ma le aafiaga fa'aeletoronika
E ui o lau e pu'eina le tele o le malosi o le matagi, ae e mafai e le ogatotonu ona fa'atupuina le toso ma fa'alavelaveina ai le tafe o le ea i le vaega o le a'a o le lau. O le vaega o le a'a o le lau e masani lava ona itiiti le lelei o le aerodynamics ona o mana'oga fa'atulagaina e fa'atupuina ai se foliga mafiafia ma se tulimanu e le lelei tele o le osofa'iga. O le le lelei o le mamanu o le ogatotonu e mafai ona fa'alauteleina ai le "nofoaga mate" o le tafe, fa'ateleina ai le turbulence ma fa'aitiitia ai le rotor torque.
O nisi o auala mamanuina e faʻaitiitia ai nei gau e aofia ai:
– O le hub fairing po'o le nose cone (spinner): o se ufi/ogive e foliga pei o se cone i luma o le hub e fa'alelei ai le tafe ma fa'aitiitia ai le toso. E fesoasoani le spinner e fa'atonutonu le tafe ma le mautu i totonu o le vaega o le lau.
– Suiga faigofie o le ogatotonu i le lau: o le mamanu o le a'a ma le foliga o le fa'avae o le lau e fa'aitiitia ai le vaeluaina o le tafe.
– Puleaina o le ma'ale'ale o le fogā'ele'ele: o fogā'ele'ele lamolemole ma tete'e atu i le 'ele'elea o le hub/spinner e tausia ai uiga lelei o le tafe.
E ui o le sao o le aerodynamic o le ogatotonu i le malosiaga atoa e le tele e pei o lau, i totonu o turbines tetele (o le lautele o le rotor >100 m), o ni nai gau i pasene e mafai ona faauigaina ai le tele o le malosiaga faaletausaga (AEP). I se isi faaupuga, o le faaleleia atili o le aerodynamic i le ogatotonu e mafai ona maua ai ni faateleina taua i le gaosiga o le malosiaga i le tele o faatoaga.
4. O le mamanu o le ogatotonu e fesoʻotaʻi ma le pitch system ma lona aʻafiaga i le eletise
O le tele o turbines fa'aonaponei e fa'aogaina le pitch control, lea e aofia ai le fa'ata'amilomiloina o le tulimanu o le lau e fa'atonutonu ai le malosi ma le avega. O le pitch mechanism—pitch bearings, motor/actuator, pitch gearbox, ma le control system—e masani ona i totonu o le hub.
O se mamanu o le ogatotonu e lagolagoina lelei le pitch o le a aʻafia ai le lelei e ala i:
– Le lelei o le puleaina o le tulimanu o le lau: o le sa'o o le pitch e faatumauina ai le tulimanu sili ona lelei o le osofa'iga i saoasaoa eseese o le matagi, o lea e galue ai le rotor e lata ane i ona tulaga sili ona lelei.
– Tali malosi: e mafai ai e le ogatotonu ona fa'agaoioia vave ma mautu le actuator, e fesoasoani e fa'aitiitia ai le so'ona tele o le malosi, fa'aitiitia ai avega o le te'i, ma fa'atumauina le fa'agaoioiga i se tulaga lelei.
– Fa'atuatuaina o le faiga o le pitch: afai e masani ona a'afia le faiga o le pitch i fa'afitauli, o le a fa'aletonu pe tape soo le turbine, ma fa'aitiitia ai le lelei o le fa'agaioiga.
I se isi faaupuga, o le "lelei" e lē na o le malosi pito i luga, ae faʻapea foʻi le mafai e le turbine ona faʻatumauina le gaosiga i taimi uma ma le saogalemu.
5. Ogatotonu, mamafa, ma le inertia: aafiaga i le amataga ma le pulea
O ogatotonu tetele ma mamafa e faʻateleina ai le inertia o le rotor. O le inertia maualuga e lua ona itu:
– Tulaga lelei: fa'amautu le fa'ata'amilosaga, fa'aitiitia ai le fesuisuia'i o le saoasaoa o le rotor ona o le fenumiai, ma e mafai ona fa'alelei atili ai le puleaina o le eletise.
– Le lelei: e manaʻomia le tele o le torque mo le faʻavavevaveina (amata), e mafai ona faʻagesegese ai le tali atu i le pulega, ma faʻateleina ai le avega i luga o le drivetrain i taimi o fesuiaʻiga.
I le saoasaoa maualalo o le matagi, e tatau i le turbine ona mafai ona "amata ona vili" i le auala sili ona lelei e mafai ai. O le tele o le ogatotonu e mafai ona iʻu ai i le le atoatoa o le gaioiga o le tipiina, ma faʻaitiitia ai teisi le malosi e puʻeina i tulaga matagi laiti—lea e masani ona tupu i nisi o nofoaga.
O le mea lea, o le faʻaleleia atili o le mamanu o le ogatotonu e masani ona aofia ai se fetuunaiga i le va o le malosi o le fausaga ma le faʻaitiitia o le mamafa. O mea fou e pei o le faʻaleleia atili o le topology, faʻaaogaina o mea e sili ona lelei, ma le mamanu lelei o le fausaga i totonu e fesoasoani i le faʻaleleia atili o le faʻatinoga.
6. Avega o le fausaga, vaivai, ma lo latou aafiaga i le lelei o le galuega i se taimi umi
E tatau i le ogatotonu ona tatalia se tuufaatasiga o avega:
– tuleia mai le matagi,
– le taimi e punou ai le lau,
– avega fa'ata'amilosaga ona o le sele o le matagi, le fenumiai ma aafiaga o le kalave i lau feliuliua'i.
Afai e le lelei le tufatufaina atu o le mamafa i totonu o le ogatotonu, e faʻateleina ai le lamatiaga o le vaivai. O le faaletonu poʻo le microcracking e le gata o se mataupu tau saogalemu ae e aʻafia ai foʻi le lelei e ala i:
- taimi e le mafai ai ona siaki ma toe faaleleia,
– tapulaʻa faʻagaioiga (e faʻagaoioia le turbine i le faiga faʻaitiitia e faʻaitiitia ai le avega),
– fa’ateleina o le gatete lea e fa’ateleina ai le leiloa o mea fa’amekanika ma fa’avavevave ai le ofuina o u’amea po’o kia.
Faatasi ai ma se mamanu malosi ma tete'e atu i le vaivai, e mafai e le turbine ona fa'agaoioia i lona tulaga malosi ua fuafuaina mo se taimi umi, fa'atumauina le maualuga o le avanoa ma fa'ateleina ai le malosiaga fa'aletausaga.
7. Ogaumu ma le faiga o le yaw: fa'atulagaina o le itu e agai i ai le matagi
E na'o le taimi lava e fa'asaga ai le nacelle ma le rotor i le matagi e maua ai le maualuga o le lelei o le rotor (yaw alignment). O le hub lava ia e le o se yaw controller, ae o le mamanu o le rotor-hub e a'afia ai le lagona o le yaw misalignment. O le tafe le tutusa i tafatafa o le hub ma le fa'avae o le lau i le taimi o mea sese o le yaw e mafai ona fa'ateleina ai mea e leiloa ma avega le tutusa.
O manatu o mamanu e fesoasoani e aofia ai:
– foliga o le vili e faʻaitiitia ai le vavaeʻese i le taimi e yaw ai,
– le mamanu o aʻa e sili atu ona onosaʻi i fesuiaʻiga o tulimanu o le tafe,
– feso'ota'iga o sensor (e.g. sensors avega) e lagolago ai le puleaina atili o le yaw.
O le iʻuga, o le faʻagaioiga soo e latalata i tulaga sili ona lelei o le faʻatulagaina, o lona uiga o le malosi maualuga ma avega maualalo.
8. Vaega o le gaosiga ma le tausiga: fa'aleleia o tau ma le taimi
E fesoʻotaʻi vavalalata le lelei o le faʻaaogaina o turbine ma faiga o le O&M (faʻagaioiga ma le tausiga). O se nofoaga tutotonu ua mamanuina ma le faigofie o le gaosiga ma le tautua o le a:
– fa'avavevave le suiina o le pitch o le afi, le pitch o le bearing, po'o sensors,
– faafaigofieina o asiasiga i totonu,
– fa'aitiitia ai le taimi e galue ai ma le maualuga o le galuega i le crane.
O turbine e faigofie ona fa'aaogaina, e masani lava ona itiiti le taimi e muta ai le eletise. I tulaga fa'apisinisi, e fa'ateleina ai le gafatia lelei, ma fa'apea ona fa'ateleina ai le lelei o le la'au.
9. Aga masani o le mamanuina o le ogatotonu i turbine o tupulaga fou
O nisi o itu taua o le atinaʻe:
– Ogaumu mama ma le fa'aleleia atili o le fausaga mo rotors tetele i luga o le laueleele ma le sami.
– Tuufaatasia o le masini e mata'ituina ai tulaga i le vaega o le ogatotonu mo le vave iloa o fa'afitauli o le pitch bearing po'o ni māvaevae.
– Fa'aleleia atili le aerodynamics o le spinner e fa'aitiitia ai le toso ma le pisa i le ogatotonu.
– O le mamanu fa'apitoa e faigofie ai ona sui vaega o le malae ta'avale, aemaise lava mo malaga i tai lea e taugata ai le fa'aaogaina o tekinolosi.
O lenei aga ua faaalia ai o le mamanuina o le nofoaga autu (hub) ua faateleina ona vaaia o se vaega taua o se fuafuaga e faateleina ai le AEP ma faaitiitia ai le LCOE (levelized cost of energy).
I'uga
O le mamanu o le ogatotonu o le turbine matagi e aʻafia ai le lelei ona o le tele o mea: aerodynamics i le faʻavae o le lau, le faʻatinoga o le pitch system, rotor inertia, teteʻe atu i le vaivai, ma le faigofie o le tausiga, lea e iu lava ina fuafua ai le avanoa. E ui o le ogatotonu e le o se vaega e "puʻeina saʻo le matagi" e pei o lau, o lona mamanu lelei e mafai ona faʻaitiitia ai mea e leiloa, faʻaleleia atili ai le mautu o le faʻagaioiga, ma faʻalauteleina ai le umi o le faiga—ma iu ai ina faʻateleina ai le gaosiga o le malosi faʻaletausaga ma faʻaitiitia ai tau o le eletise. I turbine faʻaonaponei ma tetele le gafatia, o le faʻaleleia atili o le ogatotonu e le o se mea itiiti ae o se mea taua i le faʻatinoga ma le faʻatuatuaina i se taimi umi.
