Tech-addict

bearbetning av vindkraftverk komponenter.

funktioner av vindturbindelar för att generera el.

här i den här artikeln har jag gett en översikt över de stora vindturbindelarna och hur fungerar vindkraftverk med dessa delar.

vindkraft är en av de snabbast växande energikällorna i världen. När det gäller alternativ ren kraft från förnybara resurser, vindkraft förväntas ockupera den näst största delen av marknaden i framtiden efter sol. Innan vi går in i arbetet med de stora vindkraftverk komponenter för att generera el låt oss först ta en titt på den grundläggande principen om hur vindkraftverk arbete för att utnyttja energi från vinden.

vindkraft är en fri, förnybar resurs. Oavsett hur mycket som används idag kommer det fortfarande att finnas samma utbud av vindkraft i framtiden. Till skillnad från konventionella kraftverk avger vindkraftverk inga luftföroreningar eller växthusgaser. Även om tekniken kräver en högre initial investering än fossila bränsledrivna generatorer, är kostnaderna för vindproduktionssystem mycket mer konkurrenskraftiga med andra genereringstekniker på en “livscykelkostnad” eftersom det inte finns något bränsle att köpa och driftskostnaderna är minimala.

hur fungerar vindkraftverk – grundprincipen

vindkraftverken, som fungerar på en enkel princip, genererar el genom att utnyttja vindkraften. Energin i vinden vrider två eller tre propellerliknande blad runt en rotor (som visas på bilden ovan). Rotorn är ansluten till turbinens huvudaxel. När vinden blåser på rotorns vinklade blad får den rotorn att snurra och omvandlar därmed vindens kinetiska energi till mekanisk energi. Eftersom rotoraxeln är ansluten till en generator genom en växellåda, när rotorn snurrar, så omvandlar generatorn och generatorn den mekaniska energin vid turbinens axel till elektrisk energi med hjälp av ett elektromagnetiskt fält.

låt oss nu titta på de roller som spelas av de viktigaste delarna av ett vindkraftverk för att få turbinen att fungera.

funktionerna hos större vindturbindelar

arbetet med de stora vindturbinkomponenterna beskrivs nedan för att förklara hur vindkraftverk fungerar för att producera el:

Nacellen

Nacellen är den viktigaste bland alla vindturbindelar. Den rymmer alla vindturbinkomponenter inklusive generator, växellåda och bromsenhet.

Nacellen sitter på toppen av tornet och rymmer låg-och höghastighetsaxlarna, växellådan, bromsen och generatorn. Den innehåller också en styrenhet som tar emot data från en vindmätare, som mäter vindhastighet, en skovel, som mäter vindriktning, ett Tonhöjdssystem som styr bladens vinkel och Yaw-drivenheten, som styr turbinens position i förhållande till vinden.

vindvingen ovanpå Nacellen berättar för regulatorn var vinden kommer ifrån. Vindriktningen bestämmer turbinernas konstruktion – oavsett om det är vind eller medvind. Motvindsturbinerna har rotorn framför nacellen mot vinden medan motvindsturbinerna har rotorn bakom nacellen och vänd bort från vinden. Effekten av rotororienteringen, dvs. medvind eller medvind, har en dominerande inverkan på vindturbinsystemets ostadiga belastningar. När vinden ändrar riktning följer Nacellen och rotorn. Rotorn ska alltid vara vänd mot vinden för att fånga vinden ordentligt. Vindturbinens styrenhet kommer alltid att se till att rotorn förvandlas till vinden. Nästan alla vindkraftverk är av en vindvind design.

funktioner hos Rotor-och turbinblad

rotorn är en av de viktigaste delarna i ett vindkraftverk som omvandlar vindens kinetiska energi till roterande mekanisk energi.

turbinbladen och navet bildar tillsammans rotorn i ett vindkraftverk. De flesta turbiner har antingen två eller tre propellliknande blad. Navet är en av de viktigaste vindturbindelarna som ansluter bladen till huvudaxeln och slutligen till resten av drivlinan som överför rotationsmekanisk kraft från rotornavet till elgeneratorn. Rotorn är ansluten till turbinens huvudaxel. Energin i vinden vrider turbinbladen runt rotorn, som snurrar kraftgeneratorn och generatorn omvandlar den mekaniska energin vid turbinens axel till elektrisk energi med hjälp av ett elektromagnetiskt fält. Således förklarar turbinrotorns Roll praktiskt taget, hur genererar en vindkraftverk El.

turbinbladens funktion

turbinbladen fungerar genom att generera lyft och dra på grund av deras skillnad i former när vinden blåser över dem, som ett flygplan.

de två primära aerodynamiska krafterna som arbetar i vindturbinrotorer är lift, som verkar vinkelrätt mot riktningen för vindflöde och drag, som verkar parallellt med flödesriktningen. Bladen på en vindkraftverk är formade med en sida (bak) mycket mer krökt än den andra sidan (fram). Denna varierade form orsakar en tryckskillnad när luften rör sig över bladen. Lågtrycksluftfickan på medvindssidan av bladet drar bladet mot det, vilket får rotorn att vända, vilket kallas Hiss. Vindens kraft mot bladets framsida kallas drag. Hissens kraft är faktiskt mycket starkare än vindens dragkraft. Nettoresultatet är en lyftkraft vinkelrätt mot luftens flödesriktning över turbinbladen som skapar vridmoment i vindturbinrotorn och får den att snurra som en propeller.

funktioner hos huvudaxeln

låghastighetsaxeln, som är turbinens huvudaxel, har viktiga funktioner. Den stöder rotorn (navet och bladen) och driver höghastighetsaxeln som är ansluten till den genom växellådan som är en av de viktigaste vindturbindelarna. Låghastighetsaxeln överför Rotorns roterande rörelse och vridmomentet till höghastighetsaxeln genom växellådan för att driva generatorn.

roll som växellådan spelar

kraften från rotationen av vindturbinrotorn överförs till generatorn genom drivlinan, dvs genom låghastighetsaxeln (huvudaxeln), växellådan och höghastighetsaxeln. Vindturbinens rotor roterar med relativt långsam hastighet. Med en växellåda omvandlas denna långsamt roterande, höga vridmomenteffekt från rotorn till hög hastighet, låg vridmomenteffekt, vilket behövs för generatorn ansluten till höghastighetsaxeln. Växellådan ökar generatorns rotationshastighet från cirka 15 till 20 rotationer per minut (rpm) för en stor turbin med en megawatt till cirka 1800 varv per minut som de flesta generatorer behöver för att generera el.

roll som styrenheten spelar

för att optimera funktionaliteten hos en vindkraftverk används en styrenhet, som är en av de viktigaste vindturbinkomponenterna. Styrenheten ökar kraftproduktionen och begränsar belastningarna på konstruktionsdelarna. Styrsystemet består av ett antal datorer som ständigt övervakar vindkraftverkets tillstånd och samlar in statistik över driften från sensorerna. Styrenheten optimerar kontinuerligt energiproduktionen baserat på kontinuerlig mätning av huvudsakligen vindriktning och Vindhastighet. Den startar maskinen vid vindhastigheter på cirka 8 till 16 miles per timme (mph) och stänger av maskinen vid cirka 55 mph. Turbiner fungerar inte vid vindhastigheter över cirka 55 km / h eftersom de höga vindarna kan skada turbinerna.

brytsystemet

brytsystemet är en av de viktigaste delarna av ett vindkraftverk. Detta system stoppar rotorn automatiskt när dess rotationshastighet överstiger dess utskärningspunkt för att förhindra mekanisk eller elektrisk skada. Det primära bromssystemet för de flesta moderna vindkraftverk är det aerodynamiska bromssystemet som stoppar turbinen i fråga om ett par rotationer. Dessutom erbjuder det aerodynamiska bromssystemet ett mycket skonsamt sätt att bryta turbinen utan större stress, riva och slitage på tornet och maskinen.

generatorns funktion

vindturbingeneratorn omvandlar den roterande mekaniska kraften som genereras av rotorbladen till elektrisk energi. Vinden skjuter direkt mot turbinens blad, som omvandlar vindens linjära rörelse till den roterande rörelse som krävs för att snurra generatorrotorn för att producera el med hjälp av ett elektromagnetiskt fält.

alla vindkraftverk har vissa egenskaper relaterade till Vindhastighet. Generatorn (eller generatorn) kommer inte att producera uteffekt förrän dess rotationshastighet är över dess inskärningsvindhastighet där vindkraften på rotorbladen är tillräcklig för att övervinna friktion och rotorbladen accelererar tillräckligt för att generatorn ska börja generera el. Ovanför denna inskärningshastighet skulle effekten från generatorn stiga som en kub med Vindhastighet (dvs. om vindhastigheten fördubblas ökar effekten åtta gånger) tills den når sin maximala nominella effekt. Om vindhastigheten fortsätter att öka, stannar vindturbingeneratorn automatiskt vid sin utskärningspunkt för att förhindra mekanisk eller elektrisk skada.

Pitch-systemets funktion

Pitch-systemet i ett vindkraftverk är ett slutet drivsystem som styr turbinbladens vinkel genom att rotera dem så att bladen använder rätt mängd tillgänglig vindenergi för att få mest effekt, samtidigt som man säkerställer att turbinen inte överskrider sin maximala rotationshastighet. Detta upprätthåller turbinens säkerhet vid kraftiga vindar, förlust av elektrisk belastning eller andra skadliga händelser.

roll som spelas av vindturbintornet

vindkraftverk är monterade på ett torn för att fånga energi från vinden. Huvudkroppen på turbinen sitter ovanpå tornet och bakom bladen. Tornet i en vindkraftverk stöder Nacellen och rotorn (Navet med tre bifogade blad). De högre tornen gör det möjligt för vindkraftverk att fånga mer energi och generera mer el eftersom vindhastigheten ökar längre bort från marken och vinden blåser mer stadigt i en högre atmosfär.

du kanske också vill läsa det här inlägget: vindkraft fördelar och nackdelar

Vanliga frågor

nu när funktionerna i de stora vindkraftverk delar har förklarats för att visa hur vindkraftverk fungerar låt mig också ta upp några av de relaterade frågor som ofta ställs av folket.

hur fungerar vindkraftverk när det inte blåser?

om atmosfären inte är blåsig eller om det är för lite vind och bladen rör sig långsamt, kan vindkraftverket inte producera någon el. Det finns en ‘cut-in hastighet’ vid vilken turbinen börjar producera el. Effekten fortsätter att växa när vindhastigheten ökar.

varför har vindkraftverk 3 blad?

färre blad i en turbin minskar motståndet. Men turbiner med två blad kommer att vibrera när de vänder sig mot vinden. Vinkelmomentet förblir konstant i en turbin med tre blad. Detta beror på att när ett blad är uppe pekar de andra två i en vinkel och turbinen kan rotera i vinden smidigt.

hur mycket energi kommer från Vind i USA?

vindkraft levererar cirka 6% av den totala amerikanska elproduktionen med en installerad kapacitet på över 80 GW, vilket är tillräckligt för att driva 24 miljoner hem.

du kanske också vill läsa det relaterade inlägget: Hur fungerar vindenergi

slutsats

förhoppningen är att efter att ha gått igenom funktionerna i de stora vindkraftverk delar förklaras ovan bör det inte finnas några svårigheter att förstå hur vindkraftverk arbetar för att utnyttja energi från vinden för att generera el.

arbetet med de viktigaste vindturbinkomponenterna kan sammanfattas enligt följande:

1. När vinden blåser på turbinens vinklade blad som är fästa vid en rotor, det får rotorn att snurra och omvandlar därmed vindens kinetiska energi till mekanisk energi;

2. Rotorn är ansluten till turbinens huvudaxel. Rotoraxeln är ansluten till en generator via en växellåda. Växellådan omvandlar drivaxelns låghastighetsrotation till höghastighetsrotation tillräckligt snabbt för att driva generatorn och omvandla den mekaniska energin vid turbinaxeln till elektrisk energi med hjälp av ett elektromagnetiskt fält;

3. Den elektriska strömmen som produceras av generatorn strömmar genom en kabel som löper ner genom turbintornets insida;

4. En step-up transformator omvandlar el till högre spänning så att den kan överföras till elnätet;