Loading...
مشاوره، طراحی، ساخت و نظارت اتاق تمیز و نوسازی و بازسازی، نگهداری و تعمیرات، بهینه سازی کارخانجات (دارویی، ملزومات دارویی، تجهیزات پزشکی، آرایشی و بهداشتی، ضدعفونی کننده ها، شوینده ها، مواد غذایی و صنعتی)

اجزاء اصلی توربین نیروگاه بادی

اجزاء اصلی توربین نیروگاه بادی

1- برج:

سازه های مشبک فولادی برجهای استوانه ای فولادی یا برج های نگهدارنده محسوب می شوند. ارتفاع برج معمولاً بین یک تا یک و نیم برابر قطر روتور در نظر گرفته می شود. انتخاب نوع برج وابستگی به شرایط سایت دارد. به عنوان مثال اگرارتفاع برج 30 متر باشد طول هر یک از پره ها به 17 متر می رسد.که بزرگترین توربین بادی جهان با قطر روتور 126 متر، ارتفاع کل 198 متر، توان تولیدی حداکثر 7.58 مگاوات، وزن کل 2.5 تن می رسد و باید دقت داشته باشیم که از مکان‌هایی که سبب مخاطره توربین‌های بادی می‌شود. مثل اغتشاش، یخبندان، موانع، ذرات شن و نمک در هوا، نامسطح بودن و شیب زمین که سبب افزایش قیمت نگهداری توربین، کوتاهی عمر و افت انرژی تولیدی خواهد شد واین کار بیشتر توسط ایستگاه هواشناسی انجام میگیرد.

 

2- روتور:

روتورها در دو نوع با محور افقی (HAWT)و با محور عمودی (VAWT)ساخته می شوند. روتور توربین باد شامل پره، هاب، دماغه و یاتاقان های پره می باشد .روتور یک توربین بادی محور افقی بطور خلاصه متشکل از تعدادی پره می باشد که بطور شعاعی در اطراف یک شفت که موازی باد قرار می گیرد نصب شده اند و بدین ترتیب روتوری را تشکیل می دهند که عمود بر جهت باد دوران می کند. معمولاً روتور توسط یک برج در ارتفاع مناسبی نسبت به زمین قرار می گیرد.

 

3- پره:

پره یکی از مهمترین بخش های توربین بادی بوده (Horizontal Axis Wind Turbine) که به معنی توربین‌ بادی با محور افقی و وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن شفت اصلی توربین باد است. پره به گونه ای ساخته می شود که استحکام و استقامت بسیار بالا در برابر نیروهای دینامیکی و آیرودینامیکی داشته باشد. و پره ها را می توان از فایبر گلاس تقویت شده با پلی استر و یا چوب چند لایه و یا فولاد ساخت که پره های ساخته شده (HAWT)معمولاً از پره هایي که انتهاي آنها به توپي فولادي یا آ هن ریخته گري شده متصل است استفاده مي کنند. پره هاي یک توربين با قطر تقریبي ٣٠ متر با سرعت در حدود ٣٥ تا ٥٠ دور در دقيقه دوران می کند.

4- ناسل:

شامل پوشش خارجی مجموعه توربین، شاسی و سیستم دوران حول محور برج می باشد که روتور به آن متصل است. ناسل در بالای برج قرار دارد. بعضی از ناسل ها آنقدر بزرگند که تکنسین ها می توانند داخل آن بایستند.

5- گیربکس(جعبه دنده):

در این مجموعه وظیفه گیربکس افزایش سرعت نامی روتور از یک مقدار کم (در حد چند ده دور در دقیقه) به یک مقدار بالا (در حد چند صد یا چند هزار دور در دقیقه) که مناسب برای تحریک یک ژنراتور استاندارد است می‌باشد. عمدتاً دو نوع گیربکس در توربین‌های بادی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

گیربکس‌های با شفت‌های موازی و گیربکس‌های سیاره‌ای

1- گیربکس سياره اي : سبک و جمع و جورتر بوده محورخروجي آنها با محور ورودي هم محور است.

2-گیربکس با محور موازی : ساده ولي نسبتاً سنگين است و محور خروجي معمولاً خارج محور ورودی

برای توربین‌های سایز متوسط به بالا (بزرگتر از KW ۵٠٠) مزیت وزن و اندازه در گیربکس‌های سیاره‌ای نسبت به نوع دیگر یعنی گیربکس‌های با شفت موازی کاملاً بارزتر است. بعضی از توربین‌های بادی از یک طرح خاص برای ژنراتور استفاده می کند (ژنراتور با تعداد قطب بالا) که در آن نیازی به استفاده از گیربکس نمی‌باشد. توربین های بعضی از نیروگاهها از نوع دور ثابت هستند .در این گونه نیروگاهها گیربکس طوری طراحی گردیده است که ورودی آن متغیر ولی خروجی آن ثابت باشد .چرخ دنده ها به شفت سرعت پایین متصل هستند و آنها از طرف دیگر همانطور که در شکل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل می باشند. و افزایش سرعت چرخش از 30 rpm تا 60 rpm به سرعتی حدود 1200 rpm تا 1500rpm  را ایجاد می کنند.این افزایش سرعت برای تولید برق توسط ژنراتور الزامی است . هزینه ساخت گیربکسها بالاست ولی مهندسان در حال انجام تحقیقات گسترده می باشند تا درایوهای مستقیمی کشف نماید و ژنراتورها را با سرعت کمتری به چرخش درآورند تا نیازی به گیربکس نداشته باشند.

6- ژنراتور:

پره های توربین بادی انرژی جنبشی باد را به انرژی دورانی در سیستم انتقال تبدیل می کنند که ژنراتور انرژی تولید شده را به ترانس افزاینده بعد از طریق کابلهای زمینی به پست یا شبکه برق منتقل می نماید. بطور معمول از سه نوع ژنراتور در توربین های بادی استفاده می شود:

1)ژنراتور جریان مستقیم 

2)آلترناتور یا ژنراتور سنکرون 

3) ژنراتور القایی یا آسنکرون

که ژنراتورهای مورد استفاده در توربین های بادی معمولاً از نوع ژنراتورهای القایی (آسنکرون )می باشد که اغلب دارای 4 یا 6 قطب می باشند ژنراتور توان مكانيكي را به توان الكتريكي با دامنه و فركانس متغير تبديل مي كند. اين توان از طريق يک ميانجی الكتريكي توان از طريق تبديل ( ac-dc) و( dc-ac) به شبكه تزریق میشود. که از يک مبدل برای اتصال شبكه استفاده می شود.

 

7- سیستم یاو (yaw system)

در توربین های بادی از سیستم یاو جهت حفظ موقعیت صحیح رتور نسبت به جهت ورزش باد به کار می رود. سیستم یاو از موتور الکتریکی یا هیدرولیکی بر روی ناسل قرار گرفته است. در سیستم یاو از یک ترمز به منظور نگه داشتن توربین در موقعیت مناسب و حفظ عملکرد طبیعی استفاده می شود. که هدایت آن توسط واحد کنترل انجام می شود.همچنین سیستم هایی جهت کنترل و تنظیم سرعت دورانی در توربین بادی مورد استفاده قرار می گیرند. چنین سیستم هایی علاوه بر کنترل دور روتور، مقدار قدرت تولیدی و نیروهای وارده بر روتور در بادهای شدید را نیز محدود می کنند. اما زمانی كه باد در جهت توربين می وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمی باشد. سیستم یاو که چهار عدد موتور با گشتاور بالا و سرعت کم در یک توربین در زیر ناسل نصب میشود وظیفه چرخاندن ناسل در یک زاویه مناسب را بر عهده دارد.

 

8- ترمز:

در توربین های بادی با ظرفیت بسیار پایین ( ١ الی ۵ کیلووات) معمولاً از سیستم های ترمز کفشکی استفاده می شود، زیرا جهت متوقف نمودن پره ها، نیروی زیادی مورد نیاز نیست. در توربین های بادی با ظرفیت بالا، از ترمزهای دیسکی استفاده می شود.

 

9- سیستم انتقال قدرت:

سیستم انتقال قدرت شامل اجزاء گردنده توربین باد است. این اجزاء عمدتاً شامل محور کم سرعت (سمت روتور)، گیربکس و محور سرعت بالا ( در سمت ژنراتور) می باشد. سایر اجزاء این سیستم شامل یاتاقانها، یک یا چند کوپلینگ، ترمز مکانیکی و اجزاء دوار ژنراتور می باشد.

10- سیستم کنترل :

بخش کنترل ،توربین را هنگامی که سرعت باد بین 4 تا 25 متر بر ثانیه است بکار می اندازد و هنگامی که سرعت باد به بالاتر از 25 متر بر ثانیه می رسد آنها را متوقف می کند توربین ها نمی توانند در سرعتهای بیشتر از 25 متر بر ثانیه به کار خود ادامه دهند در سرعت بالای 30 متر بر ثانیه سقوط برج ها نیز وجود دارد. برای بدست آوردن حداکثر راندمان از یک توربین بادی، باید بتوان همواره صفحه دوران توربین را عمود بر جهت وزش باد قرار داد. برای این منظور از سیستم هایی برای تغیر جهت توربین بادی و قرار دادن سیستم در مسیر باد استفاده می شود. این سیستم (yaw system) یک سیستم ترکیبی الکتریکی- مکانیکی است که هدایت آن توسط واحد کنترل انجام میشود.  در توربین های بادی سایز کوچک به جای چرخ انحراف (yaw system) از بالچه استفاده می کنند. همچنین سیستم هایی جهت کنترل و تنظیم سرعت دورانی در توربین بادی مورد استفاده قرار می گیرند. چنین سیستمهایی علاوه بر کنترل دور روتور، مقدار قدرت تولیدی و نیروهای وارده بر روتور در بادهای شدید را نیز محدود می کنند.

 

11- بادسنج:

جهت اندازه گیری سرعت و جهت باد برای محاسبه میزان انرژی از منطقه و شناخت جوی آن بکار گرفته می‌شود. ایستگاه‌های باد سنجی علاوه بر سرعت باد پارامترهای دیگری مانند: جهت باد، دمای منطقه، میزان رطوبت، شدت تشعشع و میزان فشار هوا را اندازه‌گیری می‌کنند. برای سنجش هر کدام از عوامل فوق حسگر مخصوص دارد.

 

انواع بادسنج‌ :

1- باد سنج کاسه‌ای:

این نوع از بادسنج از ۳ یا ۴ نیم دایره تشکیل شده که هر یک به انتهای یک بازوی افقی متصل می باشند که برروی یک محور قائم و در ارتفاعات مختلف نصب شده‌اند. اساس کار این بادسنج بر این واقعیت است که مقاومت سطح مقعر شکل در برابر جریان هوا بیش از سطح محدب شکل کاسه می‌باشد. به کمک این بادسنج می‌توان سرعت باد را با دقت‌های مختلف اندازه‌گیری نمود.

 

2- بادسنج عقربه دار:

در این نوع از بادسنج سرعت چرخش فنجان یا پره به شمارش‌گر منتقل شده که مستقیما سرعت باد را محاسبه می‌کند.

 

3- بادسنج دستی:

این نوع از بادسنج قابل حمل بوده و توسط شخص جهت اندازه‌گیری سرعت باد لحظه‌ای حمل می‌شود.

 

4- بادسنجی به کمک فشار باد:

در این نوع بادسنج سرعت باد بوسیله فشارهای دینامیکی باد محاسبه می‌شود. با دمیدن باد به داخل یک لوله، فشار آن بیش از فشار استاتیک افزایش می‌یابد، این در حالی است که با دمیدن باد در طول لوله فشار آن کمتر از فشار استاتیک افزایش می‌یابد. این اختلاف فشار برابر است با توان دوم سرعت باد.

 

5- بادسنج لیزری:

این نوع بادسنج دارای دقت بالامی‌باشد که کاربردهای آزمایشگاهی دارد.

12- تابلو برق

 انواع تابلو برق مورد استفاده در توربین بادی :

1- تابلوپیچ (pitch system):

تابلو پیچ که در داخل (هاب) نصب میشود وظیفه کنترل پره ها در مقابل وزش باد شدید و قرار گرفتن توربین در یک زاویه مناسب برای دریافت انرژی بیشتر و تنظیم زاویه چرخشی پره در مقابل باد.

 

2- تابلو سنترال (central box):

تابلو سنترال که در هاب نصب میشود سه عدد تابلو پیچ را به هم ارتباط میدهد و یک عمل حفاظتی را نیز انجام میدهد.

3- تابلو LVU :

تابلوهای برق از نظر ولتاژ به دو دسته LV و MV تقسیم می‌شوند. تابلوهای LV در سطح زیر ۱۰۰۰ ولت و تابلوهای MV از ۱۰۰۰ تا ۳۶۰۰۰ ولت ساخته می‌شوند. تابلو(LVU) که در داخل ناسل نصب میشود وظیفه کنترل و فرمان تمام سیستمها را بر عهده دارد.

 

4- تابلو TB:

تابلو (TB) که در پایین برج نصب میشود و به تابلو (LVU) متصل است برای راحتی کار و مسافت که تا بالای برج است می توانیم از پایین هم این سیستم را کنترل ویا مشخصات آن را رویت کنیم.

اجزای اصلی یک توربین بادی به صورت یکجا در شکل زیر نمایان است :

نظرات