01. קונספט גובה משתנה הידראולי, הרכב, פונקציה
כאחד מחלקי הליבה של מערכת הבקרה של טורבינות רוח גדולות, מערכת גובה רוח משתנה היא טכנולוגיה שמכווננת את זווית הגובה של הלהב, מתאימה אוטומטית את הזווית בין הלהב לכיוון הרוח בהתאם למהירות הרוח, ולאחר מכן שולטת במומנט האווירודינמי והכוח האווירודינמי שנלכד על ידי טורבינת הרוח כדי לייעל את ביצועי הלכידה של אנרגיית הרוח ולקבוע את יעילות הלכידה של גנרטור הרוח. מערכת הגובה המשתנה נועדה לממש את סיבוב הלהב, לשנות את זווית הגובה ולהבטיח את מאזן הכוח של טורבינת הרוח מעל למהירות הרוח המדורגת. במקרים קיצוניים, מערכת הגובה המשתנה תשלים אוטומטית את פעולת הריפוף לאחור כדי להפחית את התנגדות הלהב לרוח, ובכך להפחית את המהירות והעומס של טורבינת הרוח. זה יכול למעשה למנוע מטורבינת הרוח להינזק בנסיבות קיצוניות ולהגן על בטיחות טורבינת הרוח. מערכת הגובה המשתנה ממלאת תפקיד חשוב בהפעלה בטוחה, יציבה ויעילה של היחידה.
ניתן לחלק את מערכת גובה הרוח משתנה למערכת גובה משתנה הידראולית ומערכת גובה משתנה חשמלית. מערכת הגובה ההידראולית משתנה לוקחת את המנוע כדי להניע את המשאבה ההידראולית ככוח העבודה, את השמן ההידראולי כאמצעי ההילוכים, ואת שסתום הסולנואיד כאלמנט הבקרה. הגובה המשתנה מתממש על ידי הפיכת התנועה של מוט הבוכנה הצילינדר לתנועה מעגלית של הלהב.
דיאגרמת כונן גובה משתנה הידראולי
דיאגרמת הנעה חשמלית של מדחף משתנה
במערכת גובה משתנה הידראולית, תחנת המשאבה ההידראולית, טבעת ההחלקה הידראולית, קבוצת שסתומי גובה משתנה, שסתום פרופורציונלי, מצבר וצילינדר הם כולם מרכיבים חשובים כדי להבטיח את הפעולה הרגילה של המערכת.
תחנת המשאבה ההידראולית מספקת כוח הידראולי יציב לכל המערכת ההידראולית ומהווה את מקור הכוח של המערכת. טבעת ההחלקה ההידראולית משמשת לחיבור תחנת המשאבה ההידראולית בתוך חדר המכונות לחלק הלהב המסתובב, מה שמבטיח העברה חלקה של שמן בלחץ גבוה למערכת השסתומים המשתנה ולצילינדר. על פי הוראות מערכת הבקרה, קבוצת השסתומים המשתנים שולטת במדויק על התרחבות הצילינדר ומממשת את התאמת הזווית של הלהב. המצבר ממלא מגוון תפקידים במערכת הגובה ההידראולית משתנה, לרבות פועל כמקור כוח עזר, שמירה על המערכת בלחץ קבוע, אספקת מקור כוח חירום, בלימת זעזועים הידראוליים וכדומה. במקרה חירום, כגון אובדן פתאומי של לחץ המערכת או הפסקת חשמל, המצבר יכול לשחרר במהירות את השמן ההידראולי המאוחסן, ולהבטיח שניתן להחזיר את הלהב בבטחה למצב המיועד. צילינדר השמן הוא מנגנון הביצוע, המממש את התאמת הזווית של הלהב לפי הוראות מערכת הבקרה והתאמת קבוצת שסתומי ההנעה.
02. יתרונות ביצועי גובה משתנה הידראולי ויתרונות ערך
עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית ייצור כוח הרוח, מערכת הגובה המשתנה ההידראולית, כחלק חשוב מטורבינת הרוח, הביצועים ויתרונות הערך שלה בולטים בהדרגה. להלן, של הביצועים והערך של שני היבטים של מערכת הגובה המשתנים ההידראוליים בניתוח- לעומק.
1. יתרון ביצועים
- אמינות גבוהה ושיעור כשל נמוך
מערכת הגובה ההידראולית משתנה מאמצת טכנולוגיה הידראולית בוגרת ויציבה, בעלת אמינות גבוהה ושיעור כשל נמוך. משמעות הדבר היא שטורבינות רוח יכולות לשמור על פעילות יציבה לאורך זמן במהלך הפעולה, להפחית את זמן ההשבתה הנגרמת מתקלות ולשפר את יעילות ייצור החשמל.
- תגובה מהירה והתאמה מדויקת
למערכת הגובה ההידראולית יש מהירות תגובה מהירה ודיוק התאמה גבוה. כאשר מהירות הרוח משתנה, מערכת הגובה המשתנה ההידראולית יכולה להתאים במהירות את הזווית של להב המאוורר כדי להתאים לתנאי מהירות הרוח השונים, ובכך להבטיח את הפעולה היעילה של טורבינת הרוח.
- תפוקת מומנט גבוהה
מערכת הגובה המשתנה ההידראולית יכולה לספק תפוקת מומנט גדולה, המאפשרת לטורבינת הרוח לשמור על מצב הפעלה יציב מול סביבת שדה רוח מורכבת. במקביל, תפוקת המומנט הגבוהה גם משפרת את יכולת ההסתגלות והאמינות של טורבינת הרוח.
- חיץ בולם-הלם
קיומו של שיכוך הידראולי יכול לספוג את מומנט הפגיעה על הציר המסתובב של הלהב, ולשחק אפקט שיכוך טוב על הלהב ועל המאוורר עצמו.
- פשט את התחזוקה ומבטל את הצורך בשימון משטח השיניים
מערכת המדחף המשתנה ההידראולית משתמשת במיסבים פשוטים יותר, מה שמייתר את הצורך בשימון הילוכים ומפחית את מספר נקודות השימון לשימון מרכזי. במערכות הילוכים קונבנציונליות, שימון משטח השיניים חיוני להפחתת החיכוך והבלאי בין ההילוכים. עם זאת, מערכות משתנה הידראוליות מעבירות כוח על ידי שימוש בשמן הידראולי, ובכך מונעות את הצורך בשימון משטח השיניים. זה לא רק מפשט את הליכי התחזוקה, אלא גם מפחית בעיות פוטנציאליות הנגרמות עקב סיכה לא מספקת או מוגזמת.
- הנעה ללא הילוכים לפתרון בעיית בלאי הציוד
ללא הילוכים, ללא תגובה בתדירות החזרה וללא בעיות בלאי הילוכים: כונני הילוכים נכשלים בהדרגה עקב חיכוך ובלאי במהלך תקופות פעולה ארוכות, הדורשים החלפה ותחזוקה קבועים. מערכת המדחף המשתנה ההידראולית מניעה ישירות את הלהב להסתובב דרך הצילינדר ההידראולי, ללא העברת הילוכים, כך שאין בעיה של בלאי הילוכים. זה מקטין מאוד את עלות התחזוקה ואת שיעור הכשלים של המערכת ומשפר את האמינות וחיי השירות של המערכת.
- נוצות חירום, חיים ארוכים ותגובה מהירה
באמצעות המצבר ככוח ההנעה לשעת חירום, ניתן להשיג נוצות חירום במקרה של הפסקת חשמל מוחלטת. חיי שירות ארוכים, תגובה מהירה במצב חירום.
2. יתרון ערכי
- שפר את יעילות ייצור החשמל
מערכות שיפוע משתנה הידראוליות מאפשרות לטורבינות רוח ללכוד טוב יותר אנרגיית רוח ולהמיר אותה לחשמל על ידי תגובה מהירה ומדויקת של כיוון הזווית של להבי המאווררים. זה עוזר לשפר את יעילות ייצור החשמל של טורבינות רוח ולהפחית את עלויות ייצור החשמל.
- הפחת את עלויות התפעול והתחזוקה
האמינות הגבוהה ושיעור הכישלון הנמוך של מערכת הגובה המשתנה ההידראולית מפחיתים את עלויות התפעול והתחזוקה של טורבינת הרוח. יחד עם זאת, מכיוון שקל לתחזק ולשיפוץ מערכת הגובה המשתנה ההידראולית, היא יכולה להפחית עוד יותר את עלויות התפעול והתחזוקה ולשפר את זמינות הציוד. במערכות גיר, כאשר הציוד נשחק במידה מסוימת, עשויות להידרש פעולות הרמה כדי להחליף או לטפל בציוד. זה לא רק מגדיל את המורכבות והעלות של התחזוקה אלא גם עלול להשפיע על הפעולה הרגילה של טורבינות רוח. מערכת ההרמה ההידראולית אינה דורשת העברת הילוכים, ולכן פעולות הרמה כאלה אינן נדרשות, מה שמפחית את הקושי ואת עלות התחזוקה.
- שפר את האבטחה
מערכת הגובה ההידראולי משתמשת במצבר כמצב חירום משתנה, שיכול לתמוך במהירות בפעולת הנוצות המלאה של צילינדר הגובה ההידראולי במצב חירום, ובכך לשפר את בטיחות טורבינת הרוח. בנוסף, היציבות והאמינות של מערכת הגובה ההידראולית משתנה גם עוזרות להפחית תקריות בטיחות הנגרמות כתוצאה מתקלות.
- יציב ואמין, נגד-הפרעות ברקים, מפחית את הסיכון להשבתה
מכיוון שמערכת הגובה המשתנה ההידראולית מסתמכת בעיקר על שמן הידראולי להעברת כוח, במקום קווים חשמליים מורכבים ורכיבים חשמליים, היא אינה פגיעה להשפעה ישירה של ברק, הפרעות אלקטרומגנטיות וכו'. אפילו בתנאי מזג אוויר קשים של ברק, מערכת הגובה המשתנה ההידראולית יכולה לשמור על יציבות ואמינות טובה, ולצמצם את זמן ההשבתה.
