Shamol turbinasi pichoqni tanlab olish

Shamol turbinasi pichoqni tanlab olish

Pichoqlar shamol turbinalarining muhim tarkibiy qismidir. U shamol energiyasini generatorning rotoriga o'tkazadi va u elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun magnit chiziqlarni aylantirish va kesishga sabab bo'ladi. Bu sohada juda qattiq muhitda uzoq muddatli, xavfsiz ishlashni ta'minlash uchun pichoq materiallariga bo'lgan talablar quyidagilardan iborat: 1 past zichlik va o'ta charchoqning charchoq kuchi va mexanik xususiyatlari ekstremal sharoitlarga va tasodifiy yuklarga (bo'ron kabi) qarshi tura oladi. (va hokazo) 20 yildan ko'proq vaqt davomida xavfsiz ishlashni ta'minlaydi; 2) har bir kilovot uchun ajratilgan xarajat sifatida aniq ko'rsatilgan; 3 pichoqning moslashuvchanligi, aylanishning inertligi va tebranish chastotasi xarakteristikasi odatdagidek bo'ladi va energiya ishlab chiqarish tizimining yuk barqarorligi yaxshi bo'ladi; 4 ta korroziyaga qarshilik, ultrabinafsha (UV) qarshilik va chaqmoq chidamliligi yaxshi; 5 xizmat narxi past.

FRP yuqoridagi talablarni to'liq qondira oladi va eng yaxshi shamol turbinasi pichoq materialidir.

1.1GFRP

Hozirda ishlab chiqarilayotgan yirik tijorat fanlari pichoqlari shisha elyaf dori-darmonlaridan (GFRP) ishlab chiqarilgan. GFRP pichoqlar xususiyatlari quyidagilar:

1 Fan pichoqlarining kuch xususiyatlariga ko'ra, fan pichoqlarining mustahkamligi va qattiqligi asosan uzunlamasına kuchga ega, ya'ni aerodinamik egiluvchi va markazdan qochadigan kuch. Aerodinamik bükme yuki markazdan qochadigan kuchga qaraganda ancha katta va kesish va burilish orqali hosil qilingan kesma stress katta emas. Shisha elyaf (GF) tomonidan boshqariladigan kuch-quvvat nazariyasidan foydalanilsa, asosiy GF pichoqning uzunlamasına yo'nalishi bo'yicha joylashtirilishi mumkin, bunda pichoqning engil bo'lishi mumkin.

2 aerofotning oson shakllanishi, maksimal aerodinamik samaradorlikka erishish Pichoqning murakkab aerodinamik shakli yordamida eng yaxshi aerodinamik ta'sirga erishish uchun shamol tekisidagi turli radiuslarda turli pichoqni bo'yashlik uzunligini, qalinligini, burilish burchagi va patnisni loyihalash. metall ishlab chiqarish juda qiyin. Shu bilan birga, GFRP pichoqlar ommaviy ishlab chiqarilishi mumkin.

Foydalanish muddati 20 yilgacha bo'lgan, 108dan ortiq charchoqning o'zgaruvchan yukiga qarshi tura oladi. GFRP charchoq kuchi yuqori, past chuqurlik sezgirligi, katta ichki siqilish va yaxshi seysmik ko'rsatkichga ega.

4 Yaxshi korroziya qarshiligi GFRP kislota, gidroksidi va suv bug'lariga qarshilikka ega bo'lgani uchun, fanni ochiq havoda o'rnatish mumkin. Ayniqsa, so'nggi yillarda ishlab chiqarilgan offshore shamol xo'jaliklari uchun shamol turbinalari dengizga o'rnatilishi mumkin, shamol turbinalari va ularning pichoqlari turli iqlimlarni sinab ko'ring.

GFRP samaradorligini oshirish uchun GF shuningdek sirtni tozalash, o'lchash va qoplama bilan ham o'zgartirilishi mumkin. Amerika Qo'shma Shtatlaridagi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, radiochastota plazmasining E-GF qoplamini ishlatish, uning tortishish va charchoq qarshiligi uglerod tolasi (CF) darajasiga yetishi mumkin.

GFRPning kuchlanish xususiyati GF yo'nalishida yuqori kuchlanish stressiga chidash bo'lishi, boshqa yo'nalishdagi kuch esa nisbatan kichik.

Blade teridan va asosiy nurdan iborat. Terini silliqlashadi, o'rta qavat qattiq ko'pik yoki Balsa daraxtidir va yuqori va quyi qatlamlar GFRP hisoblanadi. Yuqori qatlam bir tomonlama qatlam va ± 45 ° qatlamdan iborat. Bir tomonlama qatlam bitta yo'naltiruvchi mato yoki yagona yo'naltiruvchi GF bilan, odatda 7 yoki 4GF mato bilan, markazlashtiruvchi kuch va pnevmatik bükme momenti tomonidan ishlab chiqarilgan eksenel bosimga chidamli bo'lishi mumkin; qoliplash jarayonini soddalashtirish uchun ± 45 ° GF qatlami olib tashlanishi mumkin. 1: 1GF mato ishlatiladi va ular eksa yo'nalishi bo'ylab asosan tork tufayli yuzaga kelgan kesma stressga chidamli bo'ladi va odatda bitta tomonlama qatlamning tashqarisiga yotqiziladi. Nurning strukturaviy shakli yoki sendvich tuzilishi yoki qattiq GFRP tuzilishi bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, terining qo'shma qismi va asosiy nur, ya'ni tishli qopqoq, qattiq GFRP tuzilishi bo'lishi kerak. Buning sababi, nurning bir qismi teriga ta'sir qiladi va stress katta bo'lib, terining mustahkamligi va qat'iyligi ta'minlanishi kerak.

1.2CFRP

Shamol turbinasi pichoqni loyihalash texnologiyasini takomillashtirish bilan shamol energiyasi ishlab chiqarish yuqori quvvat va uzoq pichoqlar yo'nalishida rivojlanmoqda. Pichoqning uzunligi ortishi pichoqning sifatini oshiradi. Pichoqning uzunligi 10 dan 60 m gacha bo'lgan statistik ma'lumotlarga qaraganda, pichoq massasi uzunlikning ko'pligi bilan oshib boradi. Pichoqning engilligi operatsiya, charchoq muddati va energiya chiqimiga muhim ta'sir ko'rsatadi. Pichoq og'irligi tufayli o'zgaruvchan yuk hosil qilar ekan, pichoqning o'zi va birlik charchaydi. Pichanning og'irligini pasaytirish markazning, naselning, minora va shunga o'xshash narsalarning sifatini pasaytirishi mumkin.

Katta pichoqlar uchun qattiqlik katta muammo hisoblanadi. Pichoqning uchi shamolning og'ir yuklari ostida minoraga tegmasligini ta'minlash uchun pichoqning etarli darajada qattiqligi bo'lishi kerak. Pichoqning sifatini pasaytirish va kuch va qat'iylik talablarini qondirish uchun samarali usul uglerodli tolali duxovkali plastmassadan (CFRP) foydalanish hisoblanadi. CFRP ning valentlik moduli GFRPning 2 dan 3 baravarigacha. CF bilan mustahkamlangan katta pichoqlar ularning yuqori egiluvchanligi va engilligidan to'liq foydalanishlari mumkin. Tahlillarga ko'ra, CF / GFRP gibridini yaxshilash sxemasi barglarning og'irligini 20% ~ 40% ga kamaytirishi mumkin. Evropa Evropa Ittifoqi kompaniyasi tomonidan moliyalashtiriladigan tadqiqot rejasiga muvofiq, 120 M pichoqli rotorga CF qo'shilishi umumiy sifatni 38% gacha pasaytirishi va dizayn qiymatini GF bilan taqqoslaganda 14% kamayishi mumkin. Yana bir shunga o'xshash tadqiqotlar, shuningdek, CF qo'shilishi natijasida ishlab chiqilgan fan pichog'ining sifati GF bilan taqqoslaganda 32% gacha kamaytirilishiga ishora qilmoqda.

Hozirgi kunda dunyodagi eng yirik CF / GFRP gibrid fan pichog'i - Nodeks tomonidan 5 MVt dan ortiq offshor shamol energiyasi uchun ishlab chiqilgan 56 m uzunlikdagi pichoq. Nodex shuningdek, quruqlikdagi 2,5 MVt uchun 43m (9,6t) CF / GFRP fan pichoqlarini ishlab chiqdi. Enercon, 4,5 MW'lık shamol türbinlerinde foydalanish uchun CFRP pichoqlar ishlab chiqardi. Katta pichoqlar uchun CF ishlab chiqilganmi, hali ham tortishuvsiz. Ba'zi odamlar shamol energetikasi sohasidagi CF texnologiyasini joriy etish "o'ziga xos" va qimmat bo'lgan deb hisoblaydilar va iloji boricha ulardan qochish kerak. Biroq, ko'plab tizimli muhandislar tabiiy o'lchov qoida pichoqning uzunligi oshgani sayin, massa energiyani ekstraktsiyadan tezroq ko'tarilishini ko'rsatadi. Shuning uchun, CF yoki CF / GF gibrid liflerinin foydalanish massa o'sishini bostirish uchun zarur. Shu bilan birga, shamol energetikasining narxini pasaytirish uchun, shuningdek, etarli darajada qattiqlikdagi uzun pichoqlar ishlab chiqish kerak.

CFRP ni fan pichog'ida katta miqdorda ishlatish qobiliyati CF narxiga bog'liq. CFRP ning ishlashi GFRP ga qaraganda ancha yaxshi bo'lsa-da, pichoq yoki butun shamol turbinasi eng engil hisoblanadi, narx ham eng qimmat. CF narxi 11 dollar / kg ga tushsa ham, CFRP bilan tayyorlangan pichoqning narxi hali ham yuqori. Shuning uchun biz CFRP narxini pasaytirish uchun endi xomashyo, texnologiya, sifat nazorati va boshqalaridan chuqur o'rganmoqdamiz.

Umuman olganda, kichik pichoq turi (masalan, uzunligi 22 m) katta miqdordagi arzon E-GFRPdan tayyorlanadi va qatron matrisi asosan to'yinmagan poliesterdan iborat va vinilester qobig'i yoki epoksi qatroni ham ishlatilishi mumkin. Keyinchalik katta pichoqlar (42 m uzunligi kabi) odatda CFRP yoki CF / GFRP dan foydalanadi va qatronlar matrisi asosan epoksi qatron hisoblanadi.