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


Desain Optimalisasi Termal untuk Kotak Kontrol Trafo Pad-Mounted pada Turbin Angin Lepas Pantai

Dyson
Dyson
Bidang: Standar Listrik
China

Transisi energi global meningkatkan penggunaan tenaga angin lepas pantai, namun lingkungan laut yang kompleks menantang keandalan turbin. Penyebaran panas pada kotak kontrol transformator pad-mounted (PMTCCs) sangat penting—panas yang tidak tersebar menyebabkan kerusakan komponen. Mengoptimalkan penyebaran panas PMTCC meningkatkan efisiensi turbin, tetapi penelitian sebagian besar fokus pada taman angin darat, mengabaikan taman angin lepas pantai. Oleh karena itu, rancang PMTCC untuk kondisi lepas pantai untuk meningkatkan keamanan.

1 Optimasi Penyebaran Panas PMTCC
1.1 Tambah Perangkat Penyebaran Panas

Untuk PMTCC lepas pantai, tambahkan/optimalkan perangkat penyebaran panas yang sepenuhnya tertutup untuk menahan semprotan garam/kelembaban. Ditempatkan di samping transformator, terhubung melalui antarmuka khusus, mereka membentuk loop pendinginan yang efisien. Aliran udara dalam perangkat: lihat Gambar 1.

Karena spesifik iklim maritim di taman angin lepas pantai, seperti fluktuasi suhu yang besar, kelembaban tinggi, dan korosi semprotan garam, persyaratan yang lebih ketat diberlakukan pada kinerja penyebaran panas kotak kontrol transformator. Untuk mencapai optimasi desain heatsink yang tepat, studi ini inovatif menggabungkan ANSYS dengan MATLAB, memanfaatkan algoritma genetik untuk mengoptimalkan parameter lebar heatsink.

Oleh karena keterbatasan bahasa pemrograman parametrik bawaan ANSYS dalam mengintegrasikan algoritma optimasi secara langsung, MATLAB diadopsi sebagai perantara. Melalui pengembangan antarmuka pengembangan sekunder ANSYS, koneksi tanpa hambatan antara ANSYS dan MATLAB direalisasikan. Diasumsikan bahwa luas total heatsink adalah 0,36 m², dan hubungan antara lebar belakang az dan lebar tepi samping ac heatsink didefinisikan sebagai:

Melalui perhitungan dan simulasi yang detail, lebar belakang heatsink optimal ditentukan sebesar 0,235 m, dengan lebar dua heatsink samping disesuaikan menjadi 1,532 m. Optimasi ini tidak hanya mempertahankan luas total heatsink tetapi juga meningkatkan kinerja penyebaran panasnya.

1.2 Teknologi Pendinginan Udara Paksa

Pendinginan udara paksa menggunakan kipas untuk mempercepat sirkulasi udara, memperluas perbedaan suhu melalui konveksi udara untuk meningkatkan penyebaran panas. Ini mengontrol suhu kabinet dengan aman tetapi menghadapi kerugian gesekan/dalam saluran. Optimasi termasuk memperluas lebar saluran dari 100 ke 120 mm dan mengurangi diameter hidrolik, meminimalkan kerugian energi dan meningkatkan efisiensi. Minyak yang didinginkan kembali ke tangki melalui pipa bawah, membentuk loop tertutup untuk pendinginan ganda. Lihat Gambar 2 untuk sirkulasinya.

Untuk mengoptimalkan penyebaran panas, mode pendinginan Oil Natural Air Forced (ONAF) dipilih. Kipas menggerakkan aliran udara sehingga udara pendingin mengalir dari bawah ke atas, secara efektif menutupi seluruh permukaan radiator.

1.3 Optimasi Inlet dan Outlet di Ruang Transformator Utama

Berdasarkan kerugian daya kotak kontrol transformator dan perbedaan suhu yang diharapkan antara inlet dan outlet, aliran udara yang dibutuhkan dihitung menggunakan termodinamika. Rumus untuk aliran udara V adalah:

Dalam rumus:

  • Q adalah penyebaran panas per unit waktu;

  • ρ adalah densitas udara;

  • b adalah kapasitas panas spesifik;

  • ΔT adalah perbedaan suhu antara inlet dan outlet.

Mengingat potensi penurunan efisiensi ventilasi, laju aliran udara yang diukur ditetapkan menjadi 1,6V. Rumus untuk menghitung area inlet efektif A adalah:

Di mana v mewakili kecepatan udara di kedua inlet dan outlet. Setelah menjelaskan kerugian daya kotak kontrol transformator dan menentukan perbedaan suhu yang diharapkan antara inlet dan outlet, aliran udara yang dibutuhkan V dihitung menggunakan prinsip termodinamika. Akhirnya, dimensi spesifik inlet dan outlet dirancang berdasarkan aliran udara V:

  • Inlet: lebar 0,200 m dan tinggi 0,330 m;

  • Outlet: lebar 0,250 m dan tinggi 0,264 m.

Analisis korelasi antara kerugian tekanan inlet dan area bukaan menunjukkan bahwa meningkatkan area bukaan dapat secara efektif mengurangi kerugian tekanan gas, sehingga meningkatkan efisiensi penyebaran panas. Dengan prasyarat memastikan kekuatan struktural kabinet kontrol, area bukaan inlet ditetapkan menjadi 0,066 m². Untuk meningkatkan area ventilasi efektif, metode kombinasi gril dan tutup louver digunakan untuk meningkatkan jalur ventilasi sambil mencegah intrusi debu dan hujan. Di bagian bawah ruang transformator utama, jendela inlet udara tambahan dipasang sekitar 40 cm di atas tanah untuk lebih memperluas area inlet.

Berdasarkan prinsip masuk udara dari bawah dan keluar udara dari atas, layout inlet dan outlet dioptimalkan. Inlet diletakkan di bagian bawah ruang transformator utama, dan outlet terletak di bagian atas, membentuk konveksi alami. Ini memungkinkan udara panas naik dengan lancar dan dikeluarkan dari outlet, sementara udara dingin masuk dari inlet, menciptakan sirkulasi udara yang efektif untuk meningkatkan efisiensi penyebaran panas.

1.4 Optimasi Struktur Kabinet Kontrol

Untuk mengatasi tantangan unik garam, kelembaban, dan zat korosif di taman angin lepas pantai, material anti-korosi berkinerja tinggi dan teknologi penyegelan canggih digunakan untuk meningkatkan perlindungan keseluruhan kabinet kontrol.

Desain Penyebaran Panas yang Ditingkatkan:

  • Jendela Ventilasi yang Dioptimalkan: Untuk menyelesaikan penyebaran panas yang tidak memadai akibat kurangnya jendela pembuangan, ventilasi tambahan ditempatkan secara strategis di bagian atas dan samping. Perhitungan menentukan ukuran dan jumlah optimal untuk memaksimalkan aliran udara sambil mempertahankan integritas struktural:

    • 80 ventilasi atap (1,0 m × 0,2 m masing-masing);

    • 20 ventilasi samping (2,0 m × 0,15 m masing-masing).

Masuk Kabel dan Optimalisasi Aliran Udara:

  • Inlet Berbentuk Segi Empat: Port masuk kabel segi empat dikerjakan ke baja saluran dasar rangka, menyederhanakan pemasangan kabel dan meningkatkan jalur aliran udara.

  • Papan Dasar Geser: Papan dasar geser memfasilitasi rute kabel ke terminal sambil mempertahankan penyegelan efektif, memastikan komponen internal tetap terlindungi.

Optimalisasi ini menghasilkan tata letak kabel yang terstruktur dan terpisah dengan baik, yang meningkatkan manajemen termal dan keandalan sistem.

2 Verifikasi Eksperimental
2.1 Persiapan Eksperimental

Untuk memvalidasi kelayakan desain penyebaran panas, platform eksperimental dibangun untuk mensimulasikan lingkungan taman angin lepas pantai secara komprehensif. Dua kipas digunakan untuk mereplikasi kecepatan dan arah angin lepas pantai. Daftar peralatan eksperimental tertera dalam Tabel 1.

Untuk mensimulasikan lingkungan taman angin lepas pantai, ketika menggunakan kipas untuk meniru kecepatan dan arah angin, perhatian harus diberikan pada seragamnya kecepatan angin dan variasi arah. Kecepatan angin yang seragam sangat penting untuk evaluasi akurat kinerja penyebaran panas kabinet kontrol, dan variasi arah angin dapat lebih komprehensif mensimulasikan perubahan arah angin lepas pantai. Oleh karena itu, selama eksperimen, kipas perlu dikontrol dengan tepat untuk memastikan kecepatan dan arah angin sesuai dengan karakteristik taman angin lepas pantai yang sebenarnya.

2.2 Hasil Eksperimental dan Analisis

Setelah mengoptimalkan penyebaran panas kotak kontrol transformator jenis kotak di taman angin lepas pantai, efisiensi penyebaran panas bagian-bagian kabinet kontrol sebelum dan setelah optimasi dicatat, seperti terlihat dalam Tabel 2.

2.3 Hasil dan Pembahasan

Berdasarkan data eksperimental dalam Tabel 2, efisiensi penyebaran panas kotak kontrol transformator jenis kotak di taman angin lepas pantai menunjukkan peningkatan signifikan setelah optimasi:

  • Peningkatan Wilayah Kunci:

    • Jendela ventilasi atas: Efisiensi meningkat dari 772 W·℃⁻¹ menjadi 1.498 W·℃⁻¹;

    • Jendela ventilasi samping: Efisiensi meningkat dari 735 W·℃⁻¹ menjadi 1.346 W·℃⁻¹;

    • Area masuk kabel: Efisiensi meningkat dari 892 W·℃⁻¹ menjadi 1.683 W·℃⁻¹.
      Hasil ini memvalidasi efektivitas sistem udara dingin paksa dan desain inlet/outlet yang dioptimalkan.

  • Peningkatan Maksimal pada Radiator:
    Efisiensi radiator internal meningkat paling signifikan—dari 980 W·℃⁻¹ menjadi 1.975 W·℃⁻¹—menunjukkan peran kritis parameter sirip yang dioptimalkan dan struktur kabinet dalam meningkatkan kinerja termal.

3 Kesimpulan

Studi ini menganalisis dampak lingkungan taman angin lepas pantai yang keras terhadap penyebaran panas kabinet kontrol. Dengan panduan prinsip transfer panas, skema optimasi yang ditargetkan diajukan dan divalidasi secara eksperimental. Desain yang dioptimalkan tidak hanya meningkatkan efisiensi penyebaran panas dan mengurangi suhu internal tetapi juga meningkatkan ketahanan korosi dan memperpanjang masa layanan. Langkah-langkah ini memberikan dukungan teknis yang kuat untuk operasi berkelanjutan taman angin lepas pantai.

Berikan Tip dan Dorong Penulis
Direkomendasikan
Tegangan Operasi Minimum untuk Pemutus Sirkuit Vakum
Tegangan Operasi Minimum untuk Pemutus Sirkuit Vakum
Tegangan Operasional Minimum untuk Operasi Trip dan Close pada Pemutus Sirkuit Vakum1. PendahuluanKetika Anda mendengar istilah "pemutus sirkuit vakum," mungkin terdengar asing. Namun, jika kita katakan "pemutus sirkuit" atau "sakelar listrik," sebagian besar orang akan tahu apa artinya. Faktanya, pemutus sirkuit vakum adalah komponen kunci dalam sistem tenaga modern, bertanggung jawab untuk melindungi rangkaian dari kerusakan. Hari ini, mari kita jelajahi konsep penting — tegangan operasional m
Dyson
10/18/2025
Optimasi Sistem Hibrid Angin-PV yang Efisien dengan Penyimpanan
Optimasi Sistem Hibrid Angin-PV yang Efisien dengan Penyimpanan
1. Analisis Karakteristik Pembangkitan Energi Angin dan Tenaga Surya FotovoltaikMenganalisis karakteristik pembangkitan energi angin dan tenaga surya fotovoltaik (PV) merupakan dasar untuk merancang sistem hibrid yang saling melengkapi. Analisis statistik data kecepatan angin tahunan dan radiasi surya untuk suatu wilayah tertentu menunjukkan bahwa sumber daya angin memiliki variasi musiman, dengan kecepatan angin lebih tinggi di musim dingin dan semi, dan lebih rendah di musim panas dan gugur. P
Dyson
10/15/2025
Sistem IoT Berbasis Hibrid Angin-Surya untuk Pemantauan Pipa Air Waktu Nyata
Sistem IoT Berbasis Hibrid Angin-Surya untuk Pemantauan Pipa Air Waktu Nyata
I. Status Saat Ini dan Masalah yang AdaSaat ini, perusahaan penyedia air memiliki jaringan pipa air yang luas yang terpasang di bawah tanah di area perkotaan dan pedesaan. Pemantauan data operasi pipa secara real-time sangat penting untuk pengendalian dan kontrol efektif produksi dan distribusi air. Oleh karena itu, banyak stasiun pemantauan data harus dibangun sepanjang pipa. Namun, sumber daya listrik yang stabil dan andal dekat dengan pipa-pipa tersebut jarang tersedia. Bahkan ketika listrik
Dyson
10/14/2025
Cara Membangun Sistem Gudang Cerdas Berbasis AGV
Cara Membangun Sistem Gudang Cerdas Berbasis AGV
Sistem Logistik Gudang Cerdas Berbasis AGVDengan perkembangan cepat industri logistik, kelangkaan lahan yang semakin meningkat, dan biaya tenaga kerja yang naik, gudang—sebagai pusat logistik kunci—menghadapi tantangan signifikan. Seiring gudang menjadi lebih besar, frekuensi operasi meningkat, kompleksitas informasi bertambah, dan tugas pemilihan pesanan menjadi lebih menuntut, mencapai tingkat kesalahan rendah dan mengurangi biaya tenaga kerja sambil meningkatkan efisiensi penyimpanan secara k
Dyson
10/08/2025
Pertanyaan
Unduh
Dapatkan Aplikasi Bisnis IEE-Business
Gunakan aplikasi IEE-Business untuk menemukan peralatan mendapatkan solusi terhubung dengan ahli dan berpartisipasi dalam kolaborasi industri kapan saja di mana saja mendukung sepenuhnya pengembangan proyek dan bisnis listrik Anda