გლობალური ენერგიის ტრანზიცია ამძღვრებს შენახვით ქარიშხლის ენერგიის განვითარებას, თუმცა კომპლექსური ზღვის გარემოები წარმოადგენს ტურბინების ნადერების რელიაბილობის გამოწვევას. პად-მონტირე ტრანსფორმატორების კონტროლის კაბინეტების (PMTCCs) თერმორეგულირება კრიტიკულია — არაგადართული თეპლო იწვევს კომპონენტების დაზიანებას. PMTCC-ების თერმორეგულირების ოპტიმიზაცია უზრუნველყოფს ტურბინების ეფექტიურობის გაუმჯობესებას, თუმცა კვლევები ძირითადად არის მიმართული კერძო ქარიშხლის ფარმებზე, უფრო ნაკლებად შენახვით ქარიშხლის ფარმების მიმართ. ამიტომ, შენახვით პირობებისთვის განვითარებული PMTCC-ების დიზაინი უზრუნველყოფს უფრო დამატებით უსაფრთხოებას.
1 PMTCC-ების თერმორეგულირების ოპტიმიზაცია
1.1 თერმორეგულირების მოწყობილობების დამატება
შენახვით PMTCC-ებისთვის დაემატეთ/ოპტიმიზირებული იყოს სრულად დახურული თერმორეგულირების მოწყობილობები სალტის ფერისა და ẩmების წინააღმდეგ. ტრანსფორმატორების გვერდით დაყენებული, სპეციალური ინტერფეისებით დაკავშირებული, ისინი ქმნიან ეფექტურ გამცირების ციკლებს. ჰაერის ნაწილაკები მოწყობილობებში: იხილეთ განსახილველი 1.
შენახვით ქარიშხლის ფარების სპეციფიკური კლიმატური პირობების, როგორიცაა დიდი ტემპერატურის ფლუქტუაციები, მაღალი ความชื้น и солевой коррозии, предъявляются более строгие требования к тепловыделению трансформаторных шкафов управления. Для точной оптимизации дизайна радиатора в этом исследовании инновационно сочетаются ANSYS и MATLAB, используя генетические алгоритмы для оптимизации параметров ширины радиатора.
Из-за ограничений встроенного параметрического языка программирования ANSYS в прямом интегрировании оптимизационных алгоритмов используется MATLAB в качестве посредника. Через разработку вторичного интерфейса ANSYS достигается бесшовное соединение между ANSYS и MATLAB. Предполагается, что общая площадь радиатора составляет 0,36 м², и отношение задней ширины az и боковой ширины ac радиатора определено как:
Через детальные расчеты и симуляции оптимальная задняя ширина радиатора определена как 0,235 м, а ширина двух боковых радиаторов соответственно скорректирована до 1,532 м. Эта оптимизация не только сохраняет общую площадь радиатора, но и улучшает его теплорассеивающую способность.
1.2 Технология принудительного воздушного охлаждения
Принудительное воздушное охлаждение использует вентиляторы для ускорения циркуляции воздуха, увеличивая температурные различия через конвекцию воздуха, чтобы улучшить теплоотдачу. Оно контролирует температуру шкафа безопасным образом, но сталкивается с трением и местными потерями в воздуховодах. Оптимизации включают расширение ширины воздуховодов с 100 до 120 мм и уменьшение гидравлического диаметра, минимизируя энергетические потери и повышая эффективность. Охлажденное масло возвращается в резервуар через нижние трубы, образуя замкнутый цикл двойного охлаждения. См. Рисунок 2 для циркуляции.
Для оптимизации теплоотдачи выбран режим охлаждения масла естественным путем с принудительным воздушным охлаждением (ONAF). Вентиляторы создают поток воздуха, который проходит снизу вверх, эффективно покрывая всю поверхность радиатора.
1.3 Оптимизация входа и выхода в главной камере трансформатора
На основе потерь мощности шкафа управления трансформатором и ожидаемой разницы температур между входом и выходом, требуемый поток воздуха вычисляется с использованием термодинамики. Формула для потока воздуха V:
В формуле:
Учитывая возможное снижение эффективности вентиляции, измеренный расход воздуха установлен на уровне 1,6V. Формула для расчета эффективной площади входа A:
Где v представляет скорость воздуха на входе и выходе. После определения потерь мощности шкафа управления трансформатором и установления ожидаемой разницы температур между входом и выходом, требуемый поток воздуха V вычисляется с использованием термодинамических принципов. Наконец, конкретные размеры входа и выхода проектируются на основе потока воздуха V:
Анализ корреляции между потерями давления на входе и площадью отверстия показывает, что увеличение площади отверстия может эффективно снизить потери давления газа, тем самым улучшая эффективность теплоотдачи. При условии обеспечения структурной прочности шкафа управления, площадь отверстия входа установлена на уровне 0,066 м². Для усиления эффективной вентиляционной площади используется метод, сочетающий решетки и жалюзи, чтобы увеличить вентиляционные проходы, одновременно предотвращая попадание пыли и дождя. В нижней части главной камеры трансформатора установлен дополнительный входной оконный проем примерно на 40 см выше земли, чтобы еще больше расширить площадь входа.
На основе принципа забора воздуха снизу и выпуска сверху оптимизируется расположение входа и выхода. Вход установлен в нижней части главной камеры трансформатора, а выход расположен в верхней части, формируя естественную конвекцию. Это позволяет горячему воздуху подниматься плавно и выводиться через выход, в то время как холодный воздух входит через вход, создавая эффективную циркуляцию воздуха для улучшения теплоотдачи.
1.4 Оптимизация конструкции шкафа управления
Для решения уникальных проблем, связанных с солью, влажностью и коррозионными веществами в морских ветряных фермах, используются высокопроизводительные антикоррозийные материалы и передовые технологии герметизации, чтобы улучшить общую защиту шкафа управления.
Улучшенный дизайн теплоотдачи:
Оптимизация ввода кабелей и потока воздуха:
Эти оптимизации приводят к структурированной, хорошо разделенной кабельной разводке, которая улучшает как термическое управление, так и надежность системы.
2 Экспериментальная проверка
2.1 Экспериментальная установка
Для проверки жизнеспособности дизайна теплоотдачи была построена экспериментальная платформа, чтобы всесторонне смоделировать условия морской ветряной фермы. Два вентилятора были использованы для имитации скорости и направления ветра на море. Экспериментальное оборудование перечислено в таблице 1.
Для моделирования условий морской ветряной фермы, когда используются вентиляторы для имитации скорости и направления ветра, следует обратить внимание на равномерность скорости ветра и разнообразие направлений. Равномерная скорость ветра важна для точной оценки теплоотдачи шкафа управления, а разнообразие направлений ветра может более полно смоделировать изменения направления ветра на море. Таким образом, во время эксперимента необходимо точно контролировать вентиляторы, чтобы скорость и направление ветра соответствовали реальным характеристикам морской ветряной фермы.
2.2 Экспериментальные результаты и анализ
После оптимизации теплоотдачи шкафа управления блочного трансформатора морской ветряной фермы, были записаны значения эффективности теплоотдачи различных частей шкафа управления до и после оптимизации, как показано в таблице 2.
2.3 Результаты и обсуждение
На основании экспериментальных данных, представленных в таблице 2, эффективность теплоотдачи шкафа управления блочного трансформатора морской ветряной фермы значительно улучшилась после оптимизации:
3 Заключение
В этом исследовании был проведен анализ влияния суровых условий морской ветряной фермы на теплоотдачу шкафа управления. На основе принципов теплопередачи было предложено целевое решение по оптимизации, которое было экспериментально проверено. Оптимизированный дизайн не только улучшает эффективность теплоотдачи и снижает внутреннюю температуру, но также повышает коррозионную стойкость и продлевает срок службы. Эти меры предоставляют надежную техническую поддержку для устойчивой работы морских ветряных ферм.