Šķidruma optimizācijas dizains kontroļu kabinetiem padu montētajos pārveidotājos jūras vēja ģeneratoros

Globālais enerģijas pārejas process veicina jūras piekrastes vēja enerģijas attīstību, taču sarežģītās jūras vides izaicinājumi ietekmē dzelzgabjauku uzticamību. Padmā montēto transformatoru vadības kabinetu (PMTCC) siltuma izplatīšana ir būtiska — nesamazināts sildums rada daļu bojājumus. PMTCC siltuma izplatīšanas optimizācija uzlabo dzelzgabjaukas efektivitāti, bet pētījumi galvenokārt koncentrējas uz zemes dzelzgabjaukām, ignorējot jūras piekrastes dzelzgabjaukas. Tāpēc ir jāprojektē PMTCC jūras apstākļiem, lai uzlabotu drošību.

1 PMTCC Siltuma Izplatīšanas Optimizācija
1.1 Siltuma Izplatīšanas Ierīču Pievienošana

Jūras piekrastes PMTCC, pievienojiet/optimizējiet pilnībā nomazgātas siltuma izplatīšanas ierīces, lai cīnītos pret sāls sprādziena/mitrums. Uzstādītas blakus transformatoriem, tās savienotas ar īpašiem saskariem, veido efektīvas dzesēšanas smagumslīpes. Gāzes plūsma ierīcēs: skat. Att. 1.

Tā kā jūras piekrastes vēja parkos specifiskās klimata īpašības, piemēram, lielas temperatūras svārstības, augsts mitruma līmenis un sāls sprādziena korozija, uz siltuma izplatīšanas transformatoru vadības kabinetu tiek uzliktas stingrākas prasības. Lai sasniegtu precīzu siltuma izplatītāju dizaina optimizāciju, šajā pētījumā inovatīvi kombinē ANSYS un MATLAB, izmantojot ģenētiskos algoritmus, lai optimizētu siltuma izplatītāju platumu parametrus.

Tā kā ANSYS iebūvētā parametrisko programmu valoda nav spējīga tieši integrēt optimizācijas algoritmus, izmanto MATLAB kā starpnieku. Izstrādājot ANSYS sekundāro izstrādes saskarni, tika realizēta bezsekmju savienojums starp ANSYS un MATLAB. Pieņemsim, ka siltuma izplatītāja kopējā laukums ir 0,36 m², un siltuma izplatītāja aizmugura platuma a_z un malas malas platuma a_c attiecība ir definēta kā:

Pēc detalizētām aprēķinām un simulācijām, optimālais siltuma izplatītāja aizmugura platums tika noteikts 0,235 m, un divu malas siltuma izplatītāju platumi tika pielāgoti 1,532 m. Šī optimizācija ne tikai saglabā siltuma izplatītāja kopējo laukumu, bet arī uzlabo tā siltuma izplatīšanas efektivitāti.

1.2 Spiesta Gaisa Dzesēšanas Tehnoloģija

Spiesta gaisa dzesēšana izmanto ventilatorus, lai paātrinātu gaisa cirkulāciju, paplašinot temperatūras atšķirības ar gaisa konvekciju, lai uzlabotu siltuma izplatīšanu. Tas droši kontrolē kabinetu temperatūru, bet saskaras ar frikcionālām/vietējām zudējumiem caurās. Optimizācijas ietver cauru platuma paplašināšanu no 100 līdz 120 mm un hidrauliskā diametra samazināšanu, minimizējot enerģijas zudējumu un uzlabojot efektivitāti. Dzesēta nafta atgriežas rezervuārā caur apakšējiem caurumiem, veidojot slēgtu smagumslīpi dubultai dzesēšanai. Skat. Att. 2 par cirkulāciju.

Lai optimizētu siltuma izplatīšanu, izvēlas Naftas Naturālu Spiešo Gaisu (ONAF) dzesēšanas režīmu. Ventilatori pārvadā gaisa plūsmu, lai dzesējošais gaisa plūst no apakšas uz augšu, efektīvi segot visu radiators virsmu.

1.3 Galvenā Transformatora Kamerā Ieejas un Iziejas Optimizācija

Balstoties uz transformatoru vadības kabinetu enerģijas zudējumiem un gaidāmajām temperatūras atšķirībām starp ieeju un izieju, nepieciešamā gaisa plūsma tiek aprēķināta, izmantojot termodinamiku. Gaisa plūsmas V formula ir:

Formulā:

• Q ir siltuma izplatīšana vienā laikā;

• ρ ir gaisa blīvums;

• b ir specifiskā siltuma kapacitāte;

• ΔT ir temperatūras atšķirība starp ieeju un izieju.

Ņemot vērā potenciālo ventilācijas efektivitātes samazināšanos, mērītā gaisa plūsma tika iestatīta 1,6V. Efektīvā ieejas laukuma A aprēķina formula ir:

Kur v pārstāv gaisa ātrumu gan ieejā, gan iziejā. Pēc transformatoru vadības kabinetu enerģijas zudējumu un gaidāmajām temperatūras atšķirībām starp ieeju un izieju noskaidrošanas, nepieciešamā gaisa plūsma V tiek aprēķināta, izmantojot termodinamikas principus. Visbeidzot, ieejas un iziejas konkrētie izmēri tiek izstrādāti, balstoties uz gaisa plūsmu V:

• Ieeja: platums 0,200 m un augstums 0,330 m;

• Izieja: platums 0,250 m un augstums 0,264 m.

Analizējot saistību starp ieejas spiediena zudējumiem un atvērtā laukuma izmēru, atklāj, ka atvērtā laukuma palielināšana var efektīvi samazināt gāzes spiediena zudējumus, tādējādi uzlabojot siltuma izplatīšanas efektivitāti. Ņemot vērā kontroles kabineta strukturālās stipruma garantijas, ieejas atvērtā laukuma izmērs tika iestatīts 0,066 m². Lai uzlabotu efektīvo ventilācijas laukumu, tika izmantota metode, kas kombinē grilles un louver covers, lai palielinātu ventilācijas ceļus, samazinot pulksteņa un lietus ieplūšanu. Galvenā transformatora kameras apakšdaļā tika instalēts papildu gaisa ievades logs aptuveni 40 cm virs zemes, lai vēl vairāk paplašinātu ieejas laukumu.

Balstoties uz apakšējā gaisa ievades un augšējā gaisa izdošanas principu, ieejas un iziejas izmantošana tika optimizēta. Ieeja tika iestatīta galvenā transformatora kameras apakšdaļā, un izieja tika novietota augšdaļ, veidojot dabisku konvekciju. Tas ļauj karstam gaisam viegli pacelties un iziet caur izieju, kamēr salens gaisa ieplūst caur ieeju, radot efektīvu gaisa cirkulāciju, lai uzlabotu siltuma izplatīšanas efektivitāti.

1.4 Kontroles Kabineta Struktūras Optimizācija

Lai risinātu unikālos izaicinājumus, ko rada sāls, mitruma un korozijas vielas jūras piekrastes vēja parkos, tiek izmantotas augstas veiktspējas anti-korozijas materiāli un modernas nomazgāšanas tehnoloģijas, lai uzlabotu kontroles kabineta kopējo aizsardzību.

Uzlabota Siltuma Izplatīšanas Izstrāde:

• Optimizētas Ventilācijas Logas: Lai atrisinātu nepietiekamu siltuma izplatīšanu, kas rada nepietiekamas izdošanas logas, tika stratēģiski novietoti papildu ventilācijas ceļi augšējā un malās. Aprēķini nosaka optimālo izmēru un daudzumu, lai maksimizētu gaisa plūsmu, saglabājot strukturālo integritāti:

• 80 augšēji novietoti ventilācijas ceļi (katrs 1,0 m x 0,2 m);

• 20 malās novietoti ventilācijas ceļi (katrs 2,0 m x 0,15 m).

Kabeļu Ievade un Gaisa Plūsma Optimizācija:

• Taisnstūrveida Ieejas: Taisnstūrveida kabeļu ievades porti tika apstrādāti kanāla stāla pamata rāmī, lai strukturētu kabeļu instalāciju un uzlabotu gaisa plūsmas ceļus.

• Kustināms Pamats: Kustināms apakšējais plāksne palīdz kabeļu maršrutēšanai pie termināļiem, saglabājot efektīvu nomazgāšanu, nodrošinot iekšējo komponentu aizsardzību.

Šīs optimizācijas rezultātā tiek iegūta strukturēta, labi sadalīta kabeļu izvietošana, kas uzlabo gan termālo pārvaldību, gan sistēmas uzticamību.

2 Eksperimentālais Apstiprinājums
2.1 Eksperimentālā Izkārtojuma Izveide

Lai apstiprinātu siltuma izplatīšanas dizaina iespējamību, tika izveidots eksperimentālais platforma, lai visaptveroši simuliētu jūras piekrastes vēja parka vidi. Divi ventilatori tika izmantoti, lai atspoguļotu jūras piekrastes vēju ātrumu un virzienus. Eksperimentālais aprīkojums ir uzskaitīts Tabulā 1.

Lai simuliētu jūras piekrastes vēja parka vidi, izmantojot ventilatorus, lai atspoguļotu vēja ātrumu un virzienus, ir jāpievērš uzmanība vēja ātruma vienmērībai un virziena daudzveidībai. Vienmērīgs vēja ātrums ir būtisks precīzai kontroles kabineta siltuma izplatīšanas efektivitātes novērtēšanai, un daudzveidīgi vēja virzieni var plašāk simuliēt jūras piekrastes vēja virziena maiņas. Tāpēc eksperimentā ventilatoriem ir jābūt precīzi kontrolētiem, lai vēja ātrums un virzieni atbilstu patiesajiem jūras piekrastes vēja parka raksturojumiem.

2.2 Eksperimentālie Rezultāti un Analīze

Pēc jūras piekrastes vēja parka vēja dzelzgabjaukas padmā montētā transformatora kontroles kabineta siltuma izplatīšanas optimizācijas, tika ierakstīta kontroles kabineta dažādu daļu siltuma izplatīšanas efektivitāte pirms un pēc optimizācijas, kā redzams Tabulā 2.

2.3 Rezultāti un Diskusija

Balstoties uz eksperimentālajiem datiem Tabulā 2, jūras piekrastes vēja dzelzgabjaukas padmā montētā transformatora kontroles kabineta siltuma izplatīšanas efektivitāte pēc optimizācijas parāda būtiskus uzlabojumus:

• Galveno Reģionu Uzlabojumi:

• Augšējā ventilācijas loga: efektivitāte paaugstināta no 772 W·℃⁻¹ līdz 1,498 W·℃⁻¹;

• Malas ventilācijas loga: efektivitāte uzlabota no 735 W·℃⁻¹ līdz 1,346 W·℃⁻¹;

• Kabeļu ieejas laukums: efektivitāte paaugstināta no 892 W·℃⁻¹ līdz 1,683 W·℃⁻¹.
  Šie rezultāti apstiprina spiešā gaisa sistēmas un optimizētās ieejas/iziejas dizaina efektivitāti.

• Maksimālais Radiatora Uzlabojums:
  Iekšējā radiatora efektivitāte paaugstināta visvairāk - no 980 W·℃⁻¹ līdz 1,975 W·℃⁻¹, demonstrējot optimizēto finu parametru un kabineta struktūras kritisko lomu termālās veiktspējas uzlabošanā.

3 Secinājumi

Šajā pētījumā tika analizēta jūras piekrastes vēja parka drudzīgās vides ietekme uz kontroles kabineta siltuma izplatīšanu. Vadīties no siltuma pārnesešanas principiem, tika piedāvāts mērķtiecīgs optimizācijas plāns un eksperimentāli apstiprināts. Optimizētais dizains ne tikai uzlabo siltuma izplatīšanas efektivitāti un samazina iekšējos temperatūras līmeņus, bet arī uzlabo korozijas noturību un pagarina darbības laiku. Šie pasākumi sniedz spēcīgu tehnisko atbalstu jūras piekrastes vēja parku ilgtspējīgai darbībai.