Чӣ тавр системаи идоракунии паҳлӯ дар турбинаҳои бодӣ кор мекунад
Турбинаҳои муосири бодӣ барои ба даст овардани ҳарчи бештари энергия аз самт ва суръати тағйирёбандаи ҷараёнҳои бод тарҳрезӣ шудаанд. Барои он ки ротор (теға) ҳамеша бо шамол дар кунҷи дуруст "рӯ ба рӯ" бошад, турбина ба механизме ниёз дорад, ки метавонад гондоларо (гондола) мувофиқи тағирёбии самти бод гардонад. Ин механизм системаи идоракунии чархзанӣ номида мешавад. Ба таври оддӣ, чархзанӣ гардиши турбина дар атрофи меҳвари амудӣ аст, то ки сатҳи ҷобаҷокунии ротор ба самти шамоли воридшаванда мувозӣ боқӣ монад. Дар ин мақола тарзи кори системаи идоракунии чархзанӣ дар турбинаҳои бодӣ, ҷузъҳои асосии он, стратегияҳои идоракунӣ ва мушкилот ва нигоҳдорӣ баррасӣ мешавад.
1. Чаро назорати каҷравӣ муҳим аст?
Ҳадафи асосии назорати чархзанӣ ба ҳадди ақал расонидани номувофиқатии чархзанӣ, яъне фарқияти кунҷӣ байни самти шамол ва самти ҳаракати ротор мебошад. Агар ротор бо шамол номувофиқ ҷойгир шуда бошад, қисме аз энергияи шамол аз ротор бе он ки ба таври оптималӣ сабт шавад, "мегузарад". Таъсир:
1. Кам шудани қувваи барқ. Умуман, ҳар қадар номувофиқӣ зиёд бошад, ҳамон қадар қувваи барқ камтар мешавад.
2. Борҳои сохторӣ зиёд мешаванд. Вақте ки шамол аз паҳлӯ меояд, қувваҳои аэродинамикӣ носимметрӣ мешаванд ва борҳои динамикиро ба теғҳо, марказ, меҳвар ва бурҷ ба вуҷуд меоранд.
3. Ларзиш ва фарсудашавии босуръат. Номувофиқӣ метавонад ларзишро афзоиш диҳад ва фарсудашавии ҷузъҳои механикиро суръат бахшад.
Бо назорати хуби каҷравӣ, турбина метавонад самаранокиро нигоҳ дорад ва мӯҳлати хидмати худро дароз кунад.
2. Принсипҳои асосии системаи Yaw
Турбинаҳои бодии меҳвари уфуқӣ (HAWT) одатан аз системаи фаъоли гардиш истифода мебаранд, ки гондоларо бо истифода аз муҳаррик фаъолона чарх мезананд. Бар хилофи турбинаҳои хурд, ки баъзан барои "пайравӣ"-и шамол аз дум (қатор) истифода мебаранд, турбинаҳои миқёси коммуналӣ қариб ҳамеша гардиши фаъолро аз сабаби массаи калони гондоларо истифода мебаранд ва ба назорати дақиқ ниёз доранд.
Вақте ки сенсор тағирёбии самти шамолро муайян мекунад, контроллер (контроллери PLC/SCADA) ҳисоб мекунад, ки турбина чӣ қадар бояд чарх занад. Агар кунҷи нодуруст ҷойгиршавӣ аз ҳадди муайян зиёд бошад, муҳаррики чархзанӣ фишангҳои подшипники чархзаниро ба кор медарорад ва боиси чарх задани гондола то мувофиқат шудан мегардад.
3. Ҷузъҳои асосии системаи идоракунии чархзанӣ
а) Сенсори суръат ва самти шамол
Дар болои гондола одатан инҳоянд:
– Флюгер барои чен кардани самти шамол нисбат ба гондола.
- Анемометр барои чен кардани суръати шамол.
Ин маълумот вуруди асосӣ барои муайян кардани зарурати ислоҳи каҷравӣ мебошад.
б) Подшипники каҷравӣ
Подшипники каҷшакл як подшипники калон ва ҳалқашакл аст, ки ба гондола имкон медиҳад, ки дар бурҷ чарх занад. Ин подшипник бояд қодир бошад, ки ба бори якҷоя: вазни гондола, фишори ротор ва борҳои динамикӣ, ки аз турбулентӣ ба вуҷуд меоянд, тоб оварад.
в) Yaw Drive ва Yaw Motor
Гардиши чархи гардиш одатан аз якчанд муҳаррики барқӣ (аксар вақт барои эҳтиёт зиёда аз як) иборат аст, ки фишанги пиньониро, ки бо фишанги ҳалқавӣ дар подшипники чархиш пайваст мешавад, ба ҳаракат медароранд. Моторҳо вобаста ба тарҳ ва талаботи моменти гардиш метавонанд навбатӣ ё ҳамзамон кор кунанд.
г) Тормози гардиш
Илова бар муҳаррик, системаи тормоз мавҷуд аст, ки монеъи чарх задани гондола мегардад. Тормозҳои каҷ барои инҳо муҳиманд:
– вақте ки турбина ба кунҷи дилхоҳ мерасад, мавқеъро устувор созед,
– пешгирӣ аз ҳаракатҳои хурди пайваста (шикори паҳлӯ),
– нигоҳ доштани гондола дар шароити муайяни шамол ё вақте ки турбина қатъ мешавад.
д) Контроллери турбина (Контроллер)
Контроллер сигналҳои сенсорро қабул мекунад, мантиқи идоракуниро татбиқ мекунад ва сипас фармонҳоро ба муҳаррикҳо ва тормозҳо мефиристад. Контроллер инчунин қулфҳои бехатариро амалӣ мекунад: масалан, пешгирӣ аз чарх задани чарх ҳангоми аз кор мондани сенсор, вақте ки турбина дар режимҳои муайян аст ё вақте ки суръати шамол аз ҳад зиёд аст.
4. Чӣ тавр турбина муайян мекунад, ки кай бояд чарх занад?
Турбинаҳо на ҳамеша ҳар дафъае, ки шамол каме тағйир меёбад, ислоҳ мешаванд. Агар онҳо аз ҳад зиёд ҳассос бошанд, система зуд-зуд ҳаракат мекунад ва фарсудашавии муҳаррик, қуттии фишанги хурд дар гардонандаи чархзанӣ ва подшипникҳои чархзаниро суръат мебахшад. Аз ин рӯ, идоракунии чархзанӣ одатан мафҳумҳои остона (бетараф) ва таъхири вақтро истифода мебарад.
а) Хатои паҳлӯ ва банди мурда
– Хатои каҷравӣ = самти шамоли ченшуда – мавқеи ҷории гондола
– Диапазони бефосила диапазони таҳаммулпазирӣ аст, масалан ±5° то ±15° (байни истеҳсолкунандагон ва стратегияҳои назорат фарқ мекунад).
Агар хатогии чархзанӣ ҳанӯз дар ҳудуди хати маргиналӣ бошад, турбина ҳаракат намекунад.
б) Таъхири вақт ва филтркунии маълумот
Самти шамол аз сабаби турбулентӣ тағйир меёбад. Аз ин рӯ, маълумоти сенсор одатан чунин аст:
- бо истифода аз миёнаи ҳаракаткунанда филтр карда шудааст,
– дар тӯли муддати муайян (масалан, аз 10 то 60 сония) арзёбӣ шудааст,
то ки турбина ба "садои" лаҳзавӣ вокуниш нишон надиҳад.
в) Стратегияи қадами яхбандӣ
Ба ҷои он ки турбинаҳо пайваста гардиш кунанд, онҳо аксар вақт бо қадамҳои хурд чарх мезананд. Онҳо чанд дараҷа чарх мезананд, меистанд, аз нав арзёбӣ мекунанд ва дар ҳолати зарурӣ аз нав кор мекунанд. Ин равиш ба кам кардани ларзиш ва назорати сарбориҳои механикӣ мусоидат мекунад.
5. Раванди пайдарпайи кори назорати каҷравӣ
Дар зер ҷараёни кори маъмулӣ барои турбинаҳои калонҳаҷм оварда шудааст:
1. Чен кардани шароити шамол. Флюгер самти шамолро нисбат ба гондола ва анемометр суръатро нишон медиҳад.
2. Ҳисобкунии нодурустии самт. Контроллер хатогии паҳлӯро ҳисоб мекунад ва месанҷад, ки оё он аз ҳадди банди беохир зиёдтар аст.
3. Санҷиши ҳолати корӣ. Система таъмин мекунад, ки турбина дар ҳолати бехатари гардиш қарор дорад: сигнализатсияи муҳим вуҷуд надорад, тормозҳо омодаанд, муҳаррикҳо дастрасанд ва маҳдудиятҳои гардиши кабел бехатаранд (барои тарҳҳое, ки кабелҳо дар дохили бурҷ доранд).
4. Тормозҳои каҷро раҳо кунед (агар лозим бошад). Тормозҳоро барои ҳаракат додани гондола раҳо кардан мумкин аст.
5. Фаъолсозии муҳаррики чархзанӣ. Мотор гондоларо ба самти шамол мегардонад. Суръати чархзанӣ барои кам кардани сарборӣ нисбатан суст нигоҳ дошта мешавад (масалан, чанд дараҷа дар як сония).
6. Тормозкунӣ ва қулфкунии мавқеъ. Вақте ки кунҷи ҳадаф наздик мешавад, муҳаррик меистад ва тормозҳо гондоларо устувор нигоҳ медоранд.
7. Тасдиқ. Сенсор бори дигар мехонад, то бубинад, ки оё хатогии каҷравӣ кам шудааст. Агар не, давра такрор мешавад.
6. Робитаи идоракунии паҳлӯ ба идоракунии баландӣ ва қудрат
Идоракунии каҷравии муҳаррик алоҳида вуҷуд надорад. Дар турбинаҳои муосир се идоракунии асосии мукаммал мавҷуданд:
– Идоракунии баландӣ: кунҷи теғҳоро барои танзими қувват ва сарборӣ тағйир медиҳад.
– Идоракунии суръати ротор: гардиши роторро танзим мекунад (тавассути генератор ва табдилдиҳанда).
– Идоракунии каҷравӣ: кафолат медиҳад, ки ротор ба самти шамол нигаронида шудааст.
Масалан, дар шамолҳои хеле сахт, турбина метавонад дар як қадами муайян ба ҳолати маҳдудкунии қувва ворид шавад. Дар чунин шароит, системаи чархзанӣ метавонад барои пешгирӣ аз афзоиши бор консервативтар карда шавад. Баръакс, дар шароити муқаррарии истеҳсолӣ, чархзанӣ барои ба даст овардани самаранокӣ фаъолтар хоҳад буд.
7. Мушкилот ва мушкилоти маъмулӣ дар системаҳои Yaw
а) Шикори фарбеҳ
Ин вақте рух медиҳад, ки турбина самти чархзаниро аз сабаби сигнали пурғавғои самти шамол ё хати хеле хурди гардиш зуд-зуд тағйир медиҳад. Ин боиси фарсудашавии муҳаррик, тормозҳо ва подшипникҳо мегардад.
б) Фарсудашавии подшипник ва фишанги каҷравӣ
Аз сабаби борҳои зиёд ва ҳаракатҳои такрорӣ, равған молидан ва санҷиш муҳим аст. Нодуруст ҷойгир кардани фишангҳо, равғани бад ё воридшавии ифлоскунандаҳо метавонад осебро тезонад.
в) Нокомии сенсор
Агар флюгер вайрон шуда бошад ё анемометр нишондодҳои нодуруст диҳад, турбина метавонад ба самти нодуруст нигаронида шуда бошад. Бисёре аз турбинаҳо барои муайян кардани сенсорҳои ноқис аз ташхис ва захиракунӣ истифода мебаранд.
г) Ҳадди печиши кабел
Дар баъзе тарҳҳо, кабелҳои барқӣ ва сигналии дохили гондола метавонанд печида шаванд, агар каҷравӣ ба як самт аз ҳад зиёд гардонида шавад. Аз ин рӯ, системаҳои идоракунии печиш, ба монанди сенсори печиш ва тартиби кушодани гондола, барои барқарор кардани гондола мавҷуданд.
8. Нигоҳубин ва таҷрибаҳои беҳтарин
Барои он ки системаи yaw ба таври беҳтарин кор кунад, операторҳо одатан инҳоро истифода мебаранд:
– Сенсори самти шамолро мунтазам калибр кунед.
– Санҷиши тормоз ва муҳаррик: ҳарорат, ҷараён ва вокуниши тормозкунӣ.
– Мувофиқи ҷадвали истеҳсолкунанда подшипникҳо ва фишангҳои чархдорро равған кунед.
– Таҳлили маълумоти SCADA: басомади чархзанӣ, давомнокӣ ва намунаҳои хатогиҳоро назорат кунед. Тағйирот дар намунаҳо метавонанд мушкилоти барвақтро нишон диҳанд.
– Санҷиши визуалии фишанги ҳалқавӣ, болтҳо ва сохтори гондола.
Хулоса
Системаи идоракунии чархзанӣ калиди нигоҳ доштани турбинаҳои бодӣ ба самти шамол ва истеҳсоли самараноки нерӯи барқ ҳангоми нигоҳ доштани бори сохтории бехатар мебошад. Бо истифода аз сенсорҳои суръат ва самти шамол, контроллер муайян мекунад, ки кай номувофиқатӣ барои ислоҳ кофӣ аст, сипас гардонандаи чархзаниро тавассути муҳаррик истифода мебарад ва мавқеъро бо тормоз нигоҳ медорад. Стратегияҳо ба монанди банди бефосила, филтркунии сигнал ва қадамҳои чархзанӣ барои мувозинат кардани ду ҳадафи аксар вақт мухолиф истифода мешаванд: вокуниши фаврӣ ба тағирёбии шамол ва кам кардани фарсудашавии ҷузъҳо. Азбаски онҳо дар муҳитҳои шадид кор мекунанд ва борҳои назаррасро интиқол медиҳанд, системаҳои чархзанӣ барои нигоҳ доштани кори оптималии турбинаҳо дар тӯли мӯҳлати кори худ тарҳи боэътимод ва нигоҳдории мунтазамро талаб мекунанд.
