• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


طراحی بهینه‌سازی حرارتی برای کابینهای کنترل ترانسفورماتورهای پادمونت در توربین‌های بادی دریایی

Dyson
Dyson
فیلد: استانداردهای برق
China

گذار جهانی به انرژی‌های تجدیدپذیر باعث افزایش قدرت بادی دریایی شده است، اما محیط‌های دریایی پیچیده چالش‌هایی برای قابلیت اطمینان توربین‌ها ایجاد می‌کنند. خنک‌سازی کابین‌های کنترل ترانسفورماتورهای پد-مونتاژ (PMTCCs) حیاتی است - حرارت غیرقابل تبدیل باعث آسیب به قطعات می‌شود. بهینه‌سازی خنک‌سازی PMTCCs باعث افزایش کارایی توربین‌ها می‌شود، اما تحقیقات عمدتاً روی مزارع بادی ساحلی تمرکز دارد و مزارع بادی دریایی را نادیده می‌گیرد. بنابراین، طراحی PMTCCs برای شرایط دریایی برای افزایش امنیت ضروری است.

۱ بهینه‌سازی خنک‌سازی PMTCC
۱.۱ افزودن دستگاه‌های خنک‌سازی

برای PMTCCهای دریایی، دستگاه‌های خنک‌سازی کاملاً مسدود شده را اضافه/بهینه کنید تا مقاومت در برابر اسپری نمک/رطوبت داشته باشند. این دستگاه‌ها کنار ترانسفورماتور نصب شده و از طریق رابط‌های ویژه به آن متصل می‌شوند و حلقه‌های خنک‌سازی مؤثری را تشکیل می‌دهند. جریان هوا در دستگاه‌ها: شکل ۱ را ببینید.

به دلیل ویژگی‌های خاص آب و هوای دریایی در مزارع بادی دریایی، مانند نوسانات دما، رطوبت بالا و فرسایش اسپری نمک، نیازهای سخت‌گیرانه‌تری برای عملکرد خنک‌سازی کابین‌های کنترل ترانسفورماتور وجود دارد. برای بهینه‌سازی دقیق طراحی رادیاتور، این مطالعه به طور نوآورانه ANSYS را با MATLAB ترکیب می‌کند و از الگوریتم‌های ژنتیک برای بهینه‌سازی پارامترهای عرض رادیاتور استفاده می‌کند.

به دلیل محدودیت‌های زبان برنامه‌نویسی پارامتریک داخلی ANSYS در ادغام مستقیم الگوریتم‌های بهینه‌سازی، MATLAB به عنوان واسطه انتخاب شده است. از طریq توسعه رابط ثانویه ANSYS، اتصال بی‌وقفه بین ANSYS و MATLAB فراهم شده است. فرض شده است که مساحت کل رادیاتور ۰.۳۶ متر مربع است و رابطه بین عرض پشت az و عرض لبه‌های جانبی ac رادیاتور به صورت زیر تعریف شده است:

از طریق محاسبات و شبیه‌سازی‌های دقیق، عرض بهینه پشت رادیاتور به ۰.۲۳۵ متر تعیین شده و عرض دو رادیاتور جانبی به ۱.۵۳۲ متر تنظیم شده است. این بهینه‌سازی نه تنها مساحت کل رادیاتور را حفظ می‌کند بلکه عملکرد خنک‌سازی آن را نیز افزایش می‌دهد.

۱.۲ فناوری خنک‌سازی هوا اجباری

خنک‌سازی هوا اجباری از طریق موتورهای بادگیر برای شتاب دادن به گردش هوا استفاده می‌کند، تفاوت دما را از طریق همرفت هوا گسترش می‌دهد و خنک‌سازی را افزایش می‌دهد. این روش دمای کابین را به صورت ایمن کنترل می‌کند اما با افت‌های اصطکاکی/محلي در لوله‌ها مواجه است. بهینه‌سازی‌ها شامل گسترش عرض لوله از ۱۰۰ به ۱۲۰ میلی‌متر و کاهش قطر هیدرولیکی است، که افت انرژی را کاهش می‌دهد و کارایی را افزایش می‌دهد. روغن خنک شده از طریق لوله‌های پایین به مخزن بازمی‌گردد و حلقه بسته‌ای برای خنک‌سازی دوگانه تشکیل می‌دهد. جریان را در شکل ۲ مشاهده کنید.

برای بهینه‌سازی خنک‌سازی، حالت خنک‌سازی هوا اجباری با روغن طبیعی (ONAF) انتخاب شده است. موتورهای بادگیر جریان هوا را از پایین به بالا هدایت می‌کنند و به طور موثر تمام سطح رادیاتور را پوشش می‌دهند.

۱.۳ بهینه‌سازی ورودی و خروجی در اتاق ترانسفورماتور اصلی

بر اساس تلفات انرژی کابین کنترل ترانسفورماتور و اختلاف دمای مورد انتظار بین ورودی و خروجی، جریان هوا با استفاده از اصول ترمودینامیکی محاسبه می‌شود. فرمول جریان هوا V به صورت زیر است:

در این فرمول:

  • Q تلفات حرارتی در واحد زمان است؛

  • ρ چگالی هوا است؛

  • b ظرفیت گرمایی خاص است؛

  • ΔT اختلاف دما بین ورودی و خروجی است.

با توجه به احتمال کاهش کارایی تهویه، نرخ جریان هوا به ۱.۶V تنظیم شده است. فرمول محاسبه مساحت ورودی مؤثر A به صورت زیر است:

که در آن v سرعت هوا در ورودی و خروجی را نشان می‌دهد. پس از مشخص کردن تلفات انرژی کابین کنترل ترانسفورماتور و تعیین اختلاف دمای مورد انتظار بین ورودی و خروجی، جریان هوا V با استفاده از اصول ترمودینامیکی محاسبه می‌شود. در نهایت، ابعاد خاص ورودی و خروجی بر اساس جریان هوا V طراحی می‌شوند:

  • ورودی: عرض ۰.۲۰۰ متر و ارتفاع ۰.۳۳۰ متر؛

  • خروجی: عرض ۰.۲۵۰ متر و ارتفاع ۰.۲۶۴ متر.

تحلیل همبستگی بین افت فشار ورودی و مساحت باز شده نشان می‌دهد که افزایش مساحت باز شده می‌تواند افت فشار گاز را به طور مؤثر کاهش دهد و در نتیجه کارایی خنک‌سازی را افزایش دهد. با توجه به حفظ قدرت ساختاری کابین کنترل، مساحت باز شده ورودی به ۰.۰۶۶ متر مربع تنظیم شده است. برای افزایش مساحت تهویه مؤثر، روشی ترکیبی از گریل‌ها و پوشش‌های لوزی شکل استفاده شده است که مسیرهای تهویه را گسترش می‌دهد و ورود گرد و باران را جلوگیری می‌کند. در قسمت پایین اتاق ترانسفورماتور اصلی، یک پنجره ورودی هوا اضافی در حدود ۴۰ سانتی‌متر بالای زمین نصب شده است تا مساحت ورودی را بیشتر کند.

بر اساس اصل ورود هوا از پایین و خروج از بالا، طرح ورودی و خروجی بهینه شده است. ورودی در قسمت پایین اتاق ترانسفورماتور اصلی و خروجی در قسمت بالایی قرار گرفته و همرفت طبیعی را تشکیل می‌دهند. این امر اجازه می‌دهد تا هوا گرم به طور صاف از خروجی خارج شود و هوا سرد از ورودی وارد شود و گردش هوا مؤثری را برای بهبود کارایی خنک‌سازی ایجاد کند.

۱.۴ بهینه‌سازی ساختار کابین کنترل

برای مقابله با چالش‌های منحصر به فرد نمک، رطوبت و مواد فرسایشی در مزارع بادی دریایی، مواد ضد فرسایش با عملکرد بالا و فناوری‌های مهر و موم پیشرفته برای افزایش محافظت کلی کابین کنترل استفاده شده است.

طراحی خنک‌سازی بهبود یافته:

  • پنجره‌های تهویه بهینه شده: برای حل مشکل خنک‌سازی ناکافی ناشی از پنجره‌های خروجی ناکافی، دهانه‌های تهویه اضافی به صورت استراتژیک در بالا و اطراف قرار داده شده‌اند. محاسبات برای تعیین اندازه و تعداد بهینه برای بیشینه کردن جریان هوا در حال حفظ تمامیت ساختاری انجام شده است:

    • ۸۰ دهانه تهویه بالایی (۱.۰ متر × ۰.۲ متر هر یک)؛

    • ۲۰ دهانه تهویه جانبی (۲.۰ متر × ۰.۱۵ متر هر یک).

ورود کابل و بهینه‌سازی جریان هوا:

  • دهانه‌های مستطیلی: دهانه‌های ورود کابل به صورت مستطیلی در فولاد کانال پایه تراشیده شده‌اند که نصب کابل را ساده‌تر می‌کند و مسیرهای جریان هوا را بهبود می‌بخشد.

  • صفحه پایین لیز: صفحه پایین لیز امکان راه‌اندازی کابل به ترمینال‌ها را فراهم می‌کند و در عین حال مهر و موم مؤثر را حفظ می‌کند و اجزای داخلی را محافظت می‌کند.

این بهینه‌سازی‌ها منجر به یک طرح کابلی ساختاری و جدا شده می‌شود که مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.

۲ تأیید آزمایشی
۲.۱ راه‌اندازی آزمایش

برای تأیید امکان‌پذیری طراحی خنک‌سازی، یک پلتفرم آزمایشی ساخته شده است تا به طور کامل محیط مزرعه بادی دریایی را شبیه‌سازی کند. دو موتور بادگیر برای تقلید سرعت و جهت باد دریایی استفاده شده‌اند. تجهیزات آزمایشی در جدول ۱ فهرست شده‌اند.

برای شبیه‌سازی محیط مزرعه بادی دریایی، هنگام استفاده از موتورهای بادگیر برای تقلید سرعت و جهت باد، باید به یکنواختی سرعت باد و تنوع جهت باد توجه شود. یکنواختی سرعت باد برای ارزیابی دقیق عملکرد خنک‌سازی کابین کنترل مهم است و تنوع جهت باد می‌تواند تغییرات جهت باد دریایی را به طور کامل‌تری شبیه‌سازی کند. بنابراین، در طول آزمایش، موتورهای بادگیر باید به طور دقیق کنترل شوند تا سرعت و جهت باد با ویژگی‌های واقعی مزرعه بادی دریایی همخوانی داشته باشند.

۲.۲ نتایج آزمایشی و تحلیل

پس از بهینه‌سازی خنک‌سازی کابین کنترل ترانسفورماتور نوع جعبه‌ای مزرعه بادی دریایی، کارایی خنک‌سازی بخش‌های مختلف کابین کنترل قبل و بعد از بهینه‌سازی ثبت شده است، مانند جدول ۲.

۲.۳ نتایج و بحث

بر اساس داده‌های آزمایشی در جدول ۲، کارایی خنک‌سازی کابین کنترل ترانسفورماتور جعبه‌ای مزرعه بادی دریایی پس از بهینه‌سازی به طور قابل توجهی بهبود یافته است:

  • بهبود مناطق کلیدی:

    • پنجره تهویه بالایی: کارایی از ۷۷۲ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ به ۱,۴۹۸ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ افزایش یافته است؛

    • پنجره تهویه جانبی: کارایی از ۷۳۵ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ به ۱,۳۴۶ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ بهبود یافته است؛

    • منطقه ورودی کابل: کارایی از ۸۹۲ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ به ۱,۶۸۳ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ افزایش یافته است.
      این نتایج مؤثر بودن سیستم هوا خنک اجباری و طراحی بهینه ورودی و خروجی را تأیید می‌کند.

  • بیشترین بهبود در رادیاتور:
    کارایی رادیاتور داخلی به طور قابل توجهی از ۹۸۰ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ به ۱,۹۷۵ وات·درجه سانتی‌گراد⁻¹ افزایش یافته است که نقش حیاتی پارامترهای بهینه شده سوپاپ و ساختار کابین در بهبود عملکرد حرارتی را نشان می‌دهد.

۳ نتیجه‌گیری

این مطالعه تأثیر محیط سخت مزرعه بادی دریایی بر خنک‌سازی کابین کنترل را تحلیل کرده و با الهام از اصول انتقال حرارت، یک طرح بهینه‌سازی هدفمند پیشنهاد و توسط آزمایش تأیید شده است. طراحی بهینه شده نه تنها کارایی خنک‌سازی را افزایش می‌دهد و دمای داخلی را کاهش می‌دهد، بلکه مقاومت در برابر فرسایش را نیز افزایش می‌دهد و عمر مفید را افزایش می‌دهد. این اقدامات پشتیبانی فنی قوی برای عملیات پایدار مزارع بادی دریایی فراهم می‌کنند.

هدیه دادن و تشویق نویسنده
توصیه شده
ولتاژ کاری حداقل برای قطعکننده‌های خلأ
ولتاژ کاری حداقل برای قطعکننده‌های خلأ
ولتیژن کاری حداقل برای عملیات قطع و بسته شدن در دیود های مدار قطع کننده خلأ۱. مقدمهوقتی اصطلاح "مدار قطع کننده خلأ" را می‌شنوید، ممکن است ناآشنا به نظر برسد. اما اگر بگوییم "مدار قطع کننده" یا "سوئیچ برق"، بیشتر مردم می‌دانند که چه معنی می‌کند. در واقع، مدار قطع کننده‌های خلأ جزء مهمی از سیستم‌های برق مدرن هستند که مسئول محافظت از مدارها از آسیب هستند. امروز، مفهوم مهمی را که والتیژن کاری حداقل برای عملیات قطع و بسته شدن است، بررسی خواهیم کرد.اگرچه این مفهوم فنی به نظر می‌رسد، اما فقط به ولتاژ پ
Dyson
10/18/2025
سیستم بهینه‌سازی ترکیبی باد-فتوولتایی کارآمد با ذخیره‌سازی
سیستم بهینه‌سازی ترکیبی باد-فتوولتایی کارآمد با ذخیره‌سازی
1. تحلیل ویژگی‌های تولید برق از باد و فتوولتائیک خورشیدیتحلیل ویژگی‌های تولید برق از باد و فتوولتائیک (PV) خورشیدی برای طراحی یک سیستم هیبریدی مکمل ضروری است. تحلیل آماری داده‌های سالانه سرعت باد و تابش خورشیدی برای منطقه خاصی نشان می‌دهد که منابع بادی تغییرات فصلی دارند، با سرعت باد بالاتر در زمستان و بهار و سرعت پایین‌تر در تابستان و پاییز. تولید برق بادی متناسب با مکعب سرعت باد است که باعث نوسانات خروجی قابل توجه می‌شود.منابع خورشیدی از طرف دیگر الگوهای روزانه و فصلی واضحی دارند—ساعات روشن‌تر
Dyson
10/15/2025
سیستم IoT ترکیبی باد-آفتاب برای نظارت زنده روی لوله‌های آب
سیستم IoT ترکیبی باد-آفتاب برای نظارت زنده روی لوله‌های آب
I. وضع موجود و مشکلات موجوددر حال حاضر، شرکت‌های تأمین آب شبکه‌های گسترده‌ای از لوله‌های آب را در زیر زمین شهرها و مناطق روستایی نصب کرده‌اند. نظارت به‌موقع بر داده‌های عملیاتی این لوله‌ها برای فرماندهی و کنترل مؤثر تولید و توزیع آب ضروری است. بنابراین، باید تعداد زیادی ایستگاه نظارت بر داده‌ها در طول این لوله‌ها ایجاد شود. با این حال، منابع تغذیه پایدار و قابل اعتماد نزدیک این لوله‌ها به ندرت در دسترس هستند. حتی وقتی تغذیه در دسترس است، نصب خطوط تغذیه اختصاصی هزینه‌بر، آسیب‌پذیر و شامل هماهنگی
Dyson
10/14/2025
چگونه می‌توان یک سیستم انبار هوشمند مبتنی بر AGV ساخت
چگونه می‌توان یک سیستم انبار هوشمند مبتنی بر AGV ساخت
سیستم هوشمند لجستیک انبار بر اساس AGVبا پیشرفت سریع صنعت لجستیک، کمبود زمین و افزایش هزینه‌های نیروی کار، انبارها به عنوان مراکز لجستیک کلیدی با چالش‌های قابل توجهی مواجه شده‌اند. با بزرگتر شدن انبارها، افزایش فرکانس عملیاتی، پیچیدگی اطلاعات و افزایش درخواست‌های جمع‌آوری، دستیابی به خطاهای کم و کاهش هزینه‌های نیروی کار در حالی که کارایی کلی انبار را بهبود می‌بخشد، هدف اصلی بخش انبارداری شده است که شرکت‌ها را به سمت خودکارسازی هوشمند می‌برد.این مقاله روی یک سیستم لجستیک انبار هوشمند بر اساس AGV ت
Dyson
10/08/2025
درخواست قیمت
دانلود
دریافت برنامه کاربردی تجاری IEE-Business
با استفاده از برنامه IEE-Business تجهیزات را پیدا کنید راه حل ها را دریافت کنید با متخصصان ارتباط برقرار کنید و در همکاری صنعتی شرکت کنید هر زمان و مکانی کاملاً حمایت از توسعه پروژه ها و کسب و کارهای برق شما