تحقیق – ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع متصل به تولیدات پراکنده بادی با …

عموما توربین های بادی از لحاظ دور به سه دسته تقسیم می شوند: ]۱۷[.
۱- دور ثابت
۲- دور متغییر
۳- دو دوره
۵-۲ انوع توربین های بادی
تحقیقات وسیعی که در سالهای اخیر جهت کاهش هزینه نیروگاه های بادی و استفاده بهینه از نیروی باد جهت افزایش قابلیت اطمینان صورت گرفته منجر به طراحی و ساخت سیستمهای متنوعی شده است. به طور کلی توربینهای بادی را می توان به دو دسته تقسیم کرد.توربینهایی که روتور آنها عمود بر جهت حرکت باد می باشد(توربین با محور عمودی) وتوربینهایی که روتور آنها در راستای حرکت باد قرار می گیرد(توربین با محور افقی) ]۱۸[.
الف- توربینهای بادی با محور چرخش عمودی[۶]
این توربینها از دو بخش اصلی تشکیل شده اند، یک میله اصلی که رو به باد قرار می گیرد و میله های عمودی دیگر که عمود بر جهت باد کار گذاشته می شوند. این توربینها شامل قطعاتی با اشکال گوناگون بوه که باد را در خود جمع کرده و باعث چرخش محور اصلی می گردد. ساخت این توربینها بسیار ساده بوده و همچنین بازده پایین نیز دارند. عمده ترین توربین های بادی محور عمودی عبارتند (ساوینیوس داریوس، صفحه ای و کاسه ای). در این نوع توربینها در یک طرف توربین، باد بیشتر از طرف دیگر جذب می شود و باعث می گردد که سیستم لنگر پیدا کرده و بچرخد. یکی از مزایای این سیستم وابسته نبودن آن به جهت وزش بادمی باشد

شکل(۲-۲):توربین بادی با محور چرخش عمودی ]۱۸[.
ب – توربینهای بادی با محور چرخش افقی[۷]
این توربینها نسبت به مدل محور عمودی رایج تر بوده همچنین از لحاظ تکنولوژیک پیچیده تر و گرانتر نیز می باشند. ساخت آنها مشکلتر از نوع محور عمودی بوده ولی راندمان بسیار بالایی دارند. در سرعتهای پایین نیز توانایی تولید انرژی الکتریکی را داشته و توانایی تنظیم جهت در مسیر وزش باد را نیز دارند. این توربینها ۳ یا در مواردی ۲ پره می باشند که روی یک برج بلند نصب می شوند. این پره ها همواره در جهت وزش باد قرار می گیرند. این توربینها گاهی با زاویه پره ثابت و گاهی با زاویه پره متغیر ساخته می شوند .
شکل(۲-۳):توربین بادی با محور چرخش افقی ]۱۸[.
۶-۲ اجزای توربین بادی
به طور کلی یک توربین بادی از قسمت های مختلفی تشکیل شده است که در ذیل به اختصار به معرفی آنها می پردازیم که شکل (۳-۴) این اجزا را نمایش می دهد]۱۹[.
۱- باد سنج (Anemometer): این وسیله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به کنترل کننده ها انتقال می دهد.
۲- پره ها (Blades) : بیشتر توربین ها دارای دو یا سه پره می باشند. وزش باد بر روی پره ها باعث بلند کردن و چرخش پره ها می شود.
۳- ترمز (Brake) : از این وسیله برای توقف روتور در مواقع اضطراری استفاده می شود.و دو نوع آیرودینامیکی و مکانیکی دارد.
۳-۱ترمز آیرودینامیکی: در مواقع ضروری با چرخش ۹۰ درجه ای پره ها از سرعت گرفتن بیش از حد توربین جلوگیری می کند.
۳-۲ ترمز مکانیکی: به عنوان یک پشتیبان برای ترمز آیرودینامیکی عمل می کند و برای قفل کردن محور روتور در هنگام تعمیر و سرویس های دوره ای از آن استفاده می شود.
کنترلر (Controller) : شامل کامپیوتری برای مانیتورینگ پیوسته اطلاعات جمع آوری شده از توربین می باشد و در زمان وقوع خطا یا عملکرد نادرست و افزایش دمای گیربکس باعث توقف توربین بادی و اعلام خطا به اپراتور می شود.کنترل سیستم Yaw و زاویه پره ها، راه اندازی و توقف توربین از دیگر وظایف اصلی این بخش می باشد.
۵- گیربکس (Gear box) : 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 ۳۰ تا ۶۰ rpm به سرعتی حدود ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ rpm را ایجاد می کنند، که این نسبت تبدیل می تواند تا ۷۰ برابر باشد، و این افزایش سرعت برای تولید برق توسط ژنراتور الزامیست.هزینه ساخت گیربکس ها بالاست درضمن گیر بکس ها بسیار سنگین هستند. مهندسان در حال انجام تحقیقات گسترده ای می باشند تا درایو های مستقیمی کشف نماید و ژنراتورها را با سرعت کمتری به چرخش درآورند تا نیازی به گیربکس نداشته باشند.
۶- ژنراتور (Generator) : که وظیفه آن تولید برق متناوب می باشد، معمولاٌ از نوع آسنکرون و یا سنکرون است که غالباٌ بزرگتر از ۳۰۰ کیلو وات بوده و امروزه بزرگترین آنها ۳ تا ۵ مگاوات می باشد.
۷- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : که وظیفه آن به حرکت در آوردن ژنراتور می باشد.
۸- شفت با سرعت پایین (Low-speed shaft) : رتور حول این محور چرخیده و سرعت چرخش آن ۳۰ تا ۶۰ دور در دقیقه می باشد.
۹- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند، و انرژی جنبشی پره ها را دریافت می کند.
۱۰- برج (Tower) : برج ها جهت سوار کردن ناسل روتور روی آن استفاده می شود. داشتن برج بلندتر مزیت محسوب شده زیرا سرعت باد در ارتفاع بالا زیاد است برج های امروزی ارتفاع بین ۵۰ تا ۸۰ متر دارند و در دو نوع لوله ای و شبکه ای ساخته می شوند که نوع لوله ای به جهت ایمنی بالا متداول اما گران تر است.
۱۱- محفظه(ناسل)۱: به منظور نگهداری اجزای داخلی توربین در بالای دکل از آن استفاده می شود و اپراتورها می توانند وارد آن شوند.
۱۲- جهت باد (Wind direction) : توربین هایی که از این فن آوری ا

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  pipaf.ir  مراجعه نمایید.

ستفاده می کنند در خلاف جهت باد نیز کار می کنند در حالی که توربین های معمولی فقط جهت وزش باد به پره های آن باید از روبرو باشد.
۱۳- باد نما (Wind vane) : وسیله ای است که جهت وزش باد را اندازه گیری می کند و کمک می کند تا جهت توربین نسبت به باد در وضعیت مناسبی قرار داشته باشد.
۱۴- درایو انحراف (Yaw drive) : وسیله ایست که وضعیت توربین را هنگامیکه باد در خلاف جهت می وزد کنترل می کند و زمانی استفاده می شود که قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گیرد اما زمانی که باد در جهت توربین می وزد نیازی به استفاده از این وسیله نمی باشد.
۱۵- موتور انحراف (Yaw motor) : برای به حرکت در آوردن درایو انحراف مورد استفاده قرار می گیرد.
شکل(۲-۴): اجزای تشکیل دهنده توربین بادی ]۱۹[.
۷-۲ نواحی کاری توربین بادی
برای هر نوع سیستم تبدیل انرژی باد می توان پنج ناحیه کاری با توجه به سرعت باد در نظر گرفت. شکل(۲-۵) قدرت خروجی یک توربین بادی را با توجه به سرعت باد نشان می دهد، در ناحیه اول به علت پایین بودن سرعت باد واحد در مدار نبوده و غیر فعال می باشند. به حداقل سرعت بادی که واحد قادر به کار کردن در آن است سرعت وصل[۸] گفته می شد. سرعت وصل معمولاٌ بین ۳ تا ۵ متر بر ثانیه می باشد. در مدت زمانی که سیستم در این ناحیه کاری قرار دارد سیستم کنترل، دائم در حال بررسی سرعت باد می باشد تا چنانچه سرعت به مقدار مطلوب خود برسد واحد را وارد مدارنماید. در ناحیه دوم که ناحیه فعال سیستم است واحد در حال کار بوده و بسته به میزان بادی که می وزد توان به شبکه تزریق می کند که حداکثر انرژی ممکن از آن گرفته شود. این عمل که Power Tracking نام دارد تا زمانی که سرعت گردش توربین به مقدار نامی خود برسد ادامه دارد] ۲۰[.
با افزایش سرعت باد وارد ناحیه سوم که ناحیه سرعت ثابت می باشد می گردیم. در این ناحیه سرعت توربین برابر با سرعت نامی خود می گردد و برای جلوگیری از آسیب دیدگی توربین همواره توسط سیستم کنترل گشتاور باید توربین به گونه ای تنظیم شود که سرعت توربین از حد نامی خود فراتر نرود. در ناحیه بعدی یعنی ناحیه توان ثابت به کمک کنترل زاویه پره ها و یا کنترل استال[۹] توان خروجی واحد در مقدار توان نامی ژنراتور نگه داشته می شود. سرانجام در ناحیه پنجم که ناحیه قطع می باشد به علت بالا رفتن بیش از حد سرعت باد و به منظور جلوگیری از اعمال تنش های الکتریکی و مکانیکی به سیستم، واحد از مدار خارج می گردد. سرعت قطع که ماکزیمم سرعتی است که واحد در آن قادر به کار است معمولاٌ در حدود ۲۵ متر بر ثانیه می باشد.
 
شکل(۲-۵): نمایش کارکرد توربین بادی با توجه به سرعت باد ]۲۰[.
۸-۲ اصول عملکرد توربین بادی

مدیر سایت

Next Post

بررسی گفتمان های توسعۀ اجتماعی از منظر اعضای هیأت علمی گروه های علوم ...

چهار اکتبر 21 , 2020
عموما توربین های بادی از لحاظ دور به سه دسته تقسیم می شوند: ]۱۷[.۱- دور ثابت۲- دور متغییر۳- دو دوره۵-۲ انوع توربین های بادیتحقیقات وسیعی که در سالهای اخیر جهت کاهش هزینه نیروگاه های بادی و استفاده بهینه از نیروی باد جهت افزایش قابلیت اطمینان صورت گرفته منجر به طراحی […]