காற்றாலைகளில் உள்ள யாவ் அமைப்பு மற்றும் அதன் நன்மைகள்
தூய்மையான ஆற்றல் மூலங்களுக்கு மாறுவதில் காற்றாலை ஆற்றல் ஒரு முக்கியத் தூணாக உருவெடுத்துள்ளது. ஒரு காற்றாலையின் எளிமையானதாகத் தோன்றும் இறக்கைகளுக்குப் பின்னால், காற்றாலையானது காற்றாற்றலை உகந்த முறையிலும் பாதுகாப்பாகவும் பெறுவதை உறுதிசெய்ய பல்வேறு கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் செயல்படுகின்றன. மிக முக்கியமான அமைப்புகளில் ஒன்று யாவ் அமைப்பு (yaw system) ஆகும். இந்த அமைப்பு, நாசெல் (இயந்திர உறை) மற்றும் ரோட்டரை எப்போதும் காற்றின் திசையை நோக்கியவாறு நிலைநிறுத்துவதற்குப் பொறுப்பாகும். சரியாகச் செயல்படும் யாவ் அமைப்பு இல்லையென்றால், காற்றாலையின் செயல்திறன் குறையும், அதிகப்படியான இயந்திர அழுத்தம் ஏற்படும், மேலும் அது முன்கூட்டியே செயலிழக்கவும் வாய்ப்புள்ளது. இந்தக் கட்டுரை, யாவ் அமைப்பு என்றால் என்ன, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது, அதன் முக்கியக் கூறுகள், மற்றும் ஒரு காற்றாலையின் செயல்திறன் மற்றும் ஆயுட்காலத்திற்கு அது வழங்கும் நன்மைகள் ஆகியவற்றை விவாதிக்கிறது.
காற்றாலைகளில் உள்ள யாவ் அமைப்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
எளிமையாகச் சொன்னால், காற்றின் திசைக்கு ஏற்ப சுழலியின் நிலையைச் சரிசெய்வதற்காக, ஒரு விசையாழி அதன் செங்குத்து அச்சில் மேற்கொள்ளும் சுழற்சி இயக்கமே யாவ் (yaw) ஆகும். பெரும்பாலான நவீன விசையாழிகளில், சுழலி காற்றை நோக்கி (அப்விண்ட்) இருப்பதை உறுதி செய்வதே இதன் முதன்மை நோக்கமாகும். இதன் மூலம், இறக்கைகள் சீரான காற்றோட்டத்தைப் பெற்று, அதிகபட்ச சக்தியை உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது. சுழலி காற்றின் திசையுடன் சீரமைக்கப்படாதபோது (யாவ் சீரற்ற நிலை), காற்றின் ஆற்றலில் ஒரு பகுதி வீணடிக்கப்பட்டு, காற்றியக்க விசைகள் சமநிலையற்றதாகின்றன.
பெரும்பாலான பயன்பாட்டு அளவிலான காற்றாலைகள், குறிப்பாக கிடைமட்ட-அச்சு காற்றாலைகள் (HAWTs), செயல்திறன் மிக்க யாவ் அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. சிறிய காற்றாலைகளில், யாவ் சில சமயங்களில் செயலற்றதாக இருக்கும்; அதாவது, சுழலியை இயற்கையாகவே காற்றின் திசையில் திருப்புவதற்கு ஒரு வால் துடுப்பைப் பயன்படுத்துவார்கள். ஆனால், துல்லியத் தேவைகள், கட்டமைப்புச் சுமைகள் மற்றும் பாதுகாப்புக் காரணிகளால், இந்த அணுகுமுறை பொதுவாகப் பெரிய காற்றாலைகளுக்குப் போதுமானதாக இருப்பதில்லை.
டர்பைன் ஏன் எப்போதும் காற்றை நோக்கியே இருக்க வேண்டும்?
காற்று இயங்கு தன்மை கொண்டது: நிலப்பரப்பு, கொந்தளிப்பு, வெப்பநிலை வேறுபாடுகள், மற்றும் காற்றாலைப் பண்ணையில் உள்ள கட்டிடங்கள் அல்லது பிற விசையாழிகளின் தாக்கங்கள் ஆகியவற்றால் அதன் திசையும் வேகமும் மாறுகின்றன. விசையாழி காற்றை எதிர்கொள்ளாதபோது, சுழலியின் மீது படும் காற்றின் கோணம் உகந்ததாக இருப்பதில்லை. இதன் தாக்கங்களில் பின்வருவன அடங்கும்:
1. ஆற்றல் குறைப்பு: சீரற்ற நிலை, ஆற்றல் குணகத்தில் ஒரு குறைவை ஏற்படுத்துகிறது. குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில், ஒரு சில பாகைகள் அளவிலான விலகல் கூட ஆண்டு ஆற்றல் உற்பத்தியைக் குறைத்துவிடும்.
2. சீரற்ற சுமை: சுழலி சமச்சீரற்ற விசைகளைப் பெறுவதால், அதன் இறக்கை, மையம், என்ஜின் உறை மற்றும் கோபுரம் ஆகியவற்றில் பொருள் சோர்வு அதிகரிக்கிறது.
3. அதிர்வு மற்றும் இரைச்சல்: சீரற்ற ஓட்டமானது ரோட்டரில் உள்ளூர் கொந்தளிப்பை அதிகரித்து, அதிக அதிர்வுகளையும் இரைச்சலையும் தூண்டக்கூடும்.
4. பாகங்கள் சேதமடையும் அபாயம்: கூடுதல் சுமைகள், தாங்கு உருளைகள், பற்சக்கரப் பெட்டிகள் மற்றும் பிற செலுத்து அமைப்புகளில் தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்துகின்றன.
அதனால்தான், பிட்ச் (பிளேடு கோணம்) கட்டுப்பாடு மற்றும் ஜெனரேட்டர் கட்டுப்பாட்டுடன், யாவ் என்பதும் டர்பைன் கட்டுப்பாட்டு உத்தியின் ஒரு முக்கிய அங்கமாக உள்ளது.
யாவ் அமைப்பின் முக்கிய கூறுகள்
ஒரு நவீன காற்றாலையில் உள்ள யாவ் அமைப்பானது, ஒருங்கிணைந்த முறையில் செயல்படும் பல இயந்திர மற்றும் மின் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது:
1. யாவ்பேரிங்
ஒரு பெரிய, வளைய வடிவத் தாங்கியானது, கோபுரத்தின் உச்சியைப் பொறுத்து நாசெல்லைச் சுழல அனுமதிக்கிறது. இந்தத் தாங்கியானது, ரோட்டர் மற்றும் நாசெல்லிலிருந்து வரும் அதிகப்படியான சுமைகளைத் தாங்குவதோடு, மென்மையான சுழற்சியையும் அனுமதிக்கிறது.
2. யாவ் டிரைவ் / யாவ் மோட்டார் (யாவ் டிரைவ்)
ஒரு மின்சார மோட்டார் (பெரும்பாலும் பல அலகுகளைக் கொண்டது), யாவ் பேரிங்கில் உள்ள ரிங் கியருடன் இணையும் ஒரு கியர்பாக்ஸ் மற்றும் பினியன் கியர் வழியாக நாசெல்லைச் சுழற்றுகிறது. பல மோட்டார்களின் பயன்பாடு, முறுக்குவிசைப் பகிர்வு மற்றும் கூடுதல் பாதுகாப்புக்கு வழிவகுக்கிறது.
3. யாவ் பிரேக் (yaw brake)
திடீர் காற்று அல்லது முறுக்கு மாறுபாடுகளால் ஏற்படும் அசைவைத் தடுக்க, ஒரு பிரேக்கிங் அமைப்பு நாசெல்லை ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையில் நிலைநிறுத்துகிறது. நிலைத்தன்மைக்கும், தேய்மானத்தைக் குறைப்பதற்கும், கட்டுப்பாடற்ற அசைவைத் தடுப்பதற்கும் யாவ் பிரேக்குகள் இன்றியமையாதவை.
4. யாவ் கட்டுப்படுத்தி
டர்பைன் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பின் ஒரு பகுதி, இது எப்போது திசை திருப்ப வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது. கட்டுப்படுத்தி, சென்சார்களிலிருந்து தரவுகளைப் படித்து, மோட்டார் மற்றும் பிரேக் செயல்பாட்டைத் தீர்மானிக்கிறது.
5. காற்றின் திசை உணரி (காற்று திசைகாட்டி) மற்றும் காற்று வேகமானி
காற்று திசைமானி காற்றின் திசையையும், காற்று வேகமானி காற்றின் வேகத்தையும் அளவிடுகின்றன. இந்தத் தரவுகளே விசையாழியின் திசையமைப்பைச் சரிசெய்வதற்கான முதன்மை ஆதாரமாகப் பயன்படுகின்றன.
6. நழுவு வளையம் / நெகிழ்வான கேபிள் அமைப்பு
என்ஜின் உறை சுழல்வதால், மின்சார மற்றும் சமிக்ஞை வடங்கள் முறுக்கப்படுவதைத் தடுக்க அவற்றை ஒழுங்குபடுத்த வேண்டும். சறுக்கு வளையங்கள் அல்லது வட மேலாண்மை அமைப்புகள், என்ஜின் சுழற்சியின் போது மின் விநியோகமும் தகவல்தொடர்பும் தொடர்ந்து செயல்படுவதை உறுதி செய்கின்றன.
யாவ் அமைப்பு எவ்வாறு செயல்படுகிறது
பொதுவாக, யாவ் அமைப்பு பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டுக் கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது. இதோ ஒரு எளிய செயல்முறை ஓட்டம்:
1. சென்சார் காற்றின் திசையை அளந்து, அதை தற்போதைய ரோட்டரின் திசையுடன் ஒப்பிடுகிறது.
2. விலகல் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பைத் (எ.கா. சில பாகைகள்) தாண்டினால், கட்டுப்பாட்டாளர் யாவ் மோட்டாரை இயக்குவார்.
3. யாவ் பிரேக் விடுவிக்கப்பட்டு, காற்றின் திசையை நெருங்கும் வரை நாசெல் மெதுவாகச் சுழற்றப்படுகிறது.
4. விரும்பிய சகிப்புத்தன்மை எட்டப்பட்டவுடன், மோட்டார் நின்று, யாவ் பிரேக் மீண்டும் பூட்டிக்கொள்ளும்.
யாவ் அமைப்பு எப்போதும் இயக்கத்தில் இருப்பதில்லை. காற்றின் திசை சிறிதளவும் வேகமாகவும் மாறினால், தொடர்ந்து யாவ் செய்வது பாகங்களின் தேய்மானத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். எனவே, திசை மாற்றம் குறிப்பிடத்தக்கதாகவும் நிலையானதாகவும் இருக்கும்போது மட்டுமே யாவ் செய்வதற்கு, யாவ் கட்டுப்பாடு பொதுவாக ஹிஸ்டெரிசிஸ் அல்லது தாமதத் தர்க்கத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.
யாவ் உத்திகளின் வகைகள்
நடைமுறையில், டர்பைன் வடிவமைப்பு மற்றும் தள நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப பல யாவ் உத்திகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
– ஆக்டிவ் யாவ்: மோட்டார்கள் மற்றும் தானியங்கி கட்டுப்பாட்டைப் பயன்படுத்துகிறது, பெரிய டர்பைன்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– செயலற்ற சுழற்சி: இது வால் அல்லது காற்றியக்க வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது, இது சிறிய விசையாழிகளில் பொதுவாகக் காணப்படுகிறது.
– தணிப்பானுடன் கூடிய தடையற்ற சுழற்சி: நாசெல் மிகவும் தடையின்றி சுழல முடியும், ஆனால் அதிகப்படியான அலைவுகளைத் தடுக்க இது ஒரு தணிப்பானால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
– கட்டுப்படுத்தப்பட்ட திசை விலகல் சீரமைப்பு: காற்றாலைப் பண்ணைகளில், பின்னோட்ட விளைவுகளைக் குறைக்கவும் மொத்தப் பண்ணை உற்பத்தியை அதிகரிக்கவும், சில சமயங்களில் விசையாழிகள் வேண்டுமென்றே சற்றே திசை விலகலாக அமைக்கப்படுகின்றன (இது பின்னோட்டத் திசைமாற்றம் எனப்படுகிறது). இது ஒரு மேம்பட்ட உத்தியாகும், இதற்கு கவனமான மாதிரியாக்கமும் கட்டுப்பாடும் தேவைப்படுகிறது.
காற்றாலைகளுக்கான யாவ் அமைப்பின் நன்மைகள்
1. ஆற்றல் உற்பத்தியை அதிகரிக்கவும்
யாவ்-இன் முதன்மைப் பயன், ரோட்டரை உகந்த நிலையில் வைத்திருப்பதாகும். இது டர்பைன் முடிந்தவரை அதிக காற்றாற்றலைப் பிடிக்க அனுமதிக்கிறது. ஒரு காற்றாலைப் பண்ணை அளவில், சீரான யாவ் மேம்பாடுகள் ஆண்டு ஆற்றல் உற்பத்தியைக் கணிசமாக அதிகரிக்கக்கூடும், குறிப்பாக அடிக்கடி காற்றின் திசை மாறும் இடங்களில் இது சாத்தியமாகும்.
2. சோர்வுச் சுமையைக் குறைத்து, டர்பைனின் ஆயுளை நீட்டிக்கவும்.
துல்லியமான சுழற்சிக்கோணமானது, சுழலி மற்றும் கோபுரத்தின் மீதான சமநிலையற்ற விசைகளைக் குறைக்க உதவுகிறது. குறைக்கப்பட்ட சோர்வுச் சுமைகளின் காரணமாக, இறக்கைகள், தாங்கிகள் மற்றும் கோபுரக் கட்டமைப்புகள் போன்ற பாகங்கள் நீண்ட காலத்திற்கு குறைந்த அழுத்தத்தை எதிர்கொள்கின்றன. இது அவற்றின் சேவை ஆயுளை அதிகரித்து, பழுதடையும் அபாயத்தையும் குறைக்கிறது.
3. செயல்பாட்டு நிலைத்தன்மை மற்றும் பாதுகாப்பைப் பராமரித்தல்
அதிக காற்று அல்லது கொந்தளிப்பின் போது, டர்பைனைப் பாதுகாப்பான இயக்க வரம்புகளுக்குள் வைத்திருக்க, யாவ் அமைப்பானது பிட்ச் கட்டுப்பாடு மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்புகளுடன் இணைந்து செயல்படுகிறது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட யாவ், பாகங்கள் அல்லது பராமரிப்புப் பணியாளர்களுக்கு ஆபத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய திடீர் அசைவுகளின் நிகழ்தகவைக் குறைக்கிறது.
4. பராமரிப்புச் செலவுகளையும் செயல்பாடின்மை நேரத்தையும் குறைத்தல்
சுழற்சி சீராக இயங்கும்போது, இயந்திரத் தேய்மானமும் மின்வெட்டுகளின் எண்ணிக்கையும் குறைகின்றன. இதன் விளைவாக, குறைந்த பராமரிப்புச் செலவுகள், குறைவான செயலிழப்பு நேரம் மற்றும் அதிகரித்த செயல்பாட்டு நம்பகத்தன்மை ஆகியவை ஏற்படுகின்றன—இவை, உயர் செயல்பாட்டுத் திறனை இலக்காகக் கொண்ட காற்றாலைத் திட்டங்களுக்கு மிக முக்கியமான காரணிகளாகும்.
5. காற்றாலைப் பண்ணை உகப்பாக்கத்திற்கு ஆதரவளித்தல்
பெரிய காற்றாலைப் பண்ணைகளில், முன் டர்பைனிலிருந்து உருவாகும் பின்னோட்டமானது, பின் டர்பைனின் செயல்திறனைக் குறைக்கக்கூடும். பின்னோட்டத் திசைதிருப்புதல் போன்ற அணுகுமுறைகள் மூலம், பின்னோட்டத்தை மற்ற டர்பைன்களிலிருந்து விலக்கிச் செலுத்துவதற்குச் சுழற்சித் திசைதிருப்புதலை உத்தியோகபூர்வமாகப் பயன்படுத்தலாம். இதன்மூலம், பண்ணையின் மொத்த உற்பத்தியை அதிகரிக்க முடியும். இது எப்போதும் நடைமுறைப்படுத்தப்படாவிட்டாலும், சுழற்சித் திசைதிருப்புதல் என்பது தனிப்பட்ட டர்பைன்களுக்கு மட்டுமல்ல, பெரிய அளவிலான ஆற்றல் அமைப்புகளை உகந்ததாக்குவதற்கும் முக்கியமானது என்பதை இந்தப் போக்கு நிரூபிக்கிறது.
சவால்கள் மற்றும் கவனிக்க வேண்டிய விஷயங்கள்
அவற்றின் மகத்தான நன்மைகள் இருந்தபோதிலும், யாவ் அமைப்புகள் பல சவால்களையும் எதிர்கொள்கின்றன. யாவ் பேரிங்குகள் மற்றும் டிரைவ்கள் போன்ற கூறுகள் அதிக சுமைகளின் கீழும், கடுமையான சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளிலும் (ஈரப்பதம், தூசி மற்றும் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள்) இயங்குகின்றன. மோசமான உயவு, துல்லியமற்ற சென்சார்கள் அல்லது அதீத தீவிரமான கட்டுப்பாடுகள் சேதத்தை ஏற்படுத்தி, தேய்மானத்தை விரைவுபடுத்தக்கூடும். எனவே, நவீன காற்றாலைகளின் மேலாண்மைக்கு நிலை கண்காணிப்பு, வழக்கமான ஆய்வுகள் மற்றும் சென்சார் அளவுத்திருத்தம் ஆகியவை இன்றியமையாதவை.
மூடுகிறது
யாவ் அமைப்பு என்பது ஒரு காற்றாலையின் "கழுத்து" போன்றது, இது சுழலி எப்போதும் காற்றைச் சரியாக எதிர்கொள்வதை உறுதி செய்கிறது. உணர்விகள், கட்டுப்படுத்திகள், மோட்டார்கள், பிரேக்குகள் மற்றும் பெரிய தாங்கிகள் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பின் மூலம், யாவ் அமைப்பானது காற்றாலை அதிகபட்ச ஆற்றலை உருவாக்கவும், அதே நேரத்தில் அதன் கட்டமைப்புச் சுமைகளைக் கட்டுப்படுத்தவும் உதவுகிறது. இதன் நன்மைகளில் அதிகரித்த ஆற்றல் உற்பத்தி, பாகங்களின் நீண்ட ஆயுள், மேம்பட்ட பாதுகாப்பு, குறைந்த பராமரிப்புச் செலவுகள் மற்றும் மேம்பட்ட உத்திகள் மூலம் காற்றாலைப் பண்ணைகளை உகந்ததாக்குவதற்கான வாய்ப்புகள் ஆகியவை அடங்கும். வளர்ந்து வரும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் யுகத்தில், யாவ் அமைப்பு என்பது ஒரு விருப்பத் தேர்வாக மட்டுமல்லாமல், காற்றாலையின் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையில் ஒரு முக்கிய காரணியாகவும் விளங்குகிறது.
