آفتابی توانائی کے چبوترے پر مونٹ کردہ ترانس فارمرز کے کنٹرول کابینوں کے لئے گرمائشی متعادل سازی ڈیزائن

عالمی توان مبدلی کے ذریعہ سمندری ہوائی تربیت کو فروغ دیا جاتا ہے، لیکن پیچیدہ بحری ماحول تربین کی قابلیت کو چیلنج کرتا ہے۔ پیڈ-ماؤنٹڈ ٹرانسفارمر کنٹرول کیبائن (PMTCCs) کی گرمی کو ڈسپیشن کرنے کا کردار اہم ہوتا ہے— ناڈسپیشن گرمی کام کرنے والے حصوں کو نقصان پہنچاتی ہے۔ PMTCC گرمی کو ڈسپیشن کرنے کی آپٹیماائز کرنے سے تربین کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، لیکن تحقیق زیادہ تر بر سر زمین ہوائی فارمز پر مرکوز ہوتی ہے، سمندری کو نظر انداز کرتی ہے۔ اس لیے، سمندری شرائط کے لیے PMTCCs کا ڈیزائن کر کے سلامتی کو بہتر بنائیں۔

1 PMTCC گرمی کو ڈسپیشن کرنے کی آپٹیماائز
1.1 گرمی کو ڈسپیشن کرنے والے ڈیوائسز کو شامل کرنا

سمندری PMTCCs کے لیے، نمک کے اسپرے/رطوبت کے خلاف مکمل طور پر بند گرمی کو ڈسپیشن کرنے والے ڈیوائسز کو شامل کریں/آپٹیماائز کریں۔ ٹرانسفارمر کے پاس لگایا گیا، وہ خاص انٹرفیس کے ذریعے منسلک ہوتے ہیں، جس سے موثر تبرید لوپ تشکیل دیا جاتا ہے۔ ڈیوائسز میں ہوا کا روانہ: مثال کے طور پر دیکھیں۔

سمندری ہوائی فارمز کے ماریٹائم موسم کی خصوصیات کی وجہ سے، جیسے کہ بڑی درجہ حرارت کی تبدیلیاں، زیادہ رطوبت، اور نمک کے اسپرے کی کورروژن، ٹرانسفارمر کنٹرول کیبائن کی گرمی کو ڈسپیشن کرنے کی کارکردگی پر مزید سخت مطالبہ کیا جاتا ہے۔ ہیٹ سنک ڈیزائن کی درست آپٹیماائز کے لیے، یہ مطالعہ ANSYS کو MATLAB کے ساتھ نئی طرح سے جوڑتا ہے، جینیٹک الگورتھم کا استعمال کرتا ہے تاکہ ہیٹ سنک کے عرض کے پیرامیٹرز کو آپٹیماائز کرے۔

ANSYS کے داخلی پیرامیٹرک پروگرامنگ لینگویج کی محدودیتوں کی وجہ سے الگورتھم کو مستقیم طور پر تکامل کرنے میں، MATLAB کو ایک میڈیٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ANSYS کے ثانوی ترقی کے انٹرفیس کی ترقی کے ذریعے، ANSYS اور MATLAB کے درمیان بے وقفہ کنکشن کو عملی بنایا جاتا ہے۔ یہ مفروضہ کیا جاتا ہے کہ ہیٹ سنک کا کل رقبہ 0.36 مربع میٹر ہے، اور ہیٹ سنک کے پیچھے کے عرض a_z اور ہیٹ سنک کے سائیڈ ایج کے عرض a_c کے درمیان تعلق کو تعریف کیا گیا ہے:

تفصیلی کالکیلیشنز اور سمیولیشنز کے ذریعے، ہیٹ سنک کا بہترین پیچھے کا عرض 0.235 میٹر تعین کیا گیا ہے، دو سائیڈ ہیٹ سنک کے عرض 1.532 میٹر تک تبدیل کیے گئے ہیں۔ یہ آپٹیماائز صرف ہیٹ سنک کے کل رقبہ کو برقرار رکھتی ہے بلکہ اس کی گرمی کو ڈسپیشن کرنے کی کارکردگی کو بھی بہتر بناتی ہے۔

1.2 مجبور ہوا کی تبرید کا تکنالوجی

مجبر ہوا کی تبرید فین کا استعمال کرتی ہے تاکہ ہوا کا دورہ تیز کیا جا سکے، ہوا کے کانویکشن کے ذریعے درجہ حرارت کے فرق کو بڑھا کر گرمی کو ڈسپیشن کرنے کو بہتر بنائے۔ یہ کابین کے درجہ حرارت کو سیف طور پر کنٹرول کرتا ہے لیکن ڈکٹس میں فرکشنل/مقامی نقصانات کا سامنا کرتا ہے۔ آپٹیماائزشنز میں ڈکٹ کے عرض کو 100 سے 120 ملی میٹر تک بڑھانا اور ہائیڈرولک ڈائیمیٹر کو کم کرنا شامل ہے، تاکہ توان کے نقصان کو کم کر کے کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے۔ ٹینک کے ذریعے کولڈ آئل کو بازگشت کے ذریعے کولڈ آئل کو بازگشت کے ذریعے کلوسنگ لوپ بناتا ہے۔ دائرہ چلن کے لیے مثال کے طور پر دیکھیں۔

گرمی کو ڈسپیشن کرنے کی آپٹیماائز کے لیے، آئل نیچرل ائر فورسڈ (ONAF) کولنگ مود منتخب کیا جاتا ہے۔ فین کا استعمال کرتے ہوئے ہوا کا دورہ کرنے سے کولنگ ہوا کو نیچے سے اوپر کی طرف کرنے کا دورہ کیا جاتا ہے، جس سے ریڈی ایٹر کے پورے سطح کو موثر طور پر کور کیا جاتا ہے۔

1.3 مین ٹرانسفارمر چیمبر میں اینٹی اور آؤٹ لیٹ کی آپٹیماائزشن

ٹرانسفارمر کنٹرول کیبائن کے پاور لوس اور اینٹی اور آؤٹ لیٹ کے درمیان متوقع درجہ حرارت کے فرق کے بنیاد پر، ہوا کے دورہ کی ضرورت کو ٹھرمودائنامکس کے ذریعے کالکیل کیا جاتا ہے۔ ہوا کے دورہ V کا فارمولہ ہے:

فارمولہ میں:

• Q ہر وقت کی گرمی کو ڈسپیشن ہوتی ہے؛

• ρ ہوا کی کثافت ہے؛

• b خصوصی گرمی کی قدرت ہے؛

• ΔT اینٹی اور آؤٹ لیٹ کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ہے۔

وینٹیلاشن کی کارکردگی کے کم ہونے کی ممکنہ حالت کے نظیر، میسر ہوا کے دورہ کی رفتار کو 1.6V تک سیٹ کیا جاتا ہے۔ موثر اینٹی علاقہ A کا کالکیل کرنے کا فارمولہ ہے:

جہاں v اینٹی اور آؤٹ لیٹ دونوں پر ہوا کی رفتار کو ظاہر کرتا ہے۔ ٹرانسفارمر کنٹرول کیبائن کے پاور لوس کو واضح کرنے کے بعد اور اینٹی اور آؤٹ لیٹ کے درمیان متوقع درجہ حرارت کے فرق کو تعيین کرنے کے بعد، ہوا کے دورہ V کو ٹھرمودائنامک اصول کے ذریعے کالکیل کیا جاتا ہے۔ آخر کار، ہوا کے دورہ V کے بنیاد پر اینٹی اور آؤٹ لیٹ کے مخصوص ابعاد کو ڈیزائن کیا جاتا ہے:

• اینٹی: 0.200 میٹر کی عرض اور 0.330 میٹر کی اونچائی؛

• آؤٹ لیٹ: 0.250 میٹر کی عرض اور 0.264 میٹر کی اونچائی۔

انٹری پریشان کے درمیان رشتہ کا تجزیہ کرتے ہوئے اور اوپننگ علاقے کو ظاہر کرتا ہے کہ اوپننگ علاقے کو بڑھا کر گیس کے دباؤ کے نقصان کو موثر طور پر کم کیا جا سکتا ہے، جس سے گرمائش کی کشادگی کارکردگی میں بہتری لائی جا سکتی ہے۔ کنٹرول کیبین کی ساختی قوت کو یقینی بنانے کے تحت، انٹری آپننگ علاقے کو 0.066 مربع میٹر تک رکھا گیا ہے۔ موثر وینٹیلیشن علاقے کو بڑھانے کے لیے، ڈسٹ اور برسات کے داخل ہونے سے روکنے کے لیے گریلز اور لوور کاورز کو ملایا گیا ہے۔ مین ٹرانسفارمر کیم کے نیچے کے حصے میں زمین سے تقریباً 40 سم کے اوپر ایک اضافی ایئر انلیٹ ونڈو لگایا گیا ہے تاکہ انٹری علاقے کو مزید بڑھا سکیں۔

نچلے حصے سے ہوا کا داخلہ اور اوپری حصے سے ہوا کا باہر نکلنے کے مبدأ کے مطابق، انٹری اور آؤٹلیٹ کی ترتیب کو بہتر بنایا گیا ہے۔ انٹری کو مین ٹرانسفارمر کیم کے نیچے کے حصے میں رکھا گیا ہے، اور آؤٹلیٹ کو اوپری حصے میں رکھا گیا ہے، جس سے طبیعی کانوکشن کی تشکیل ہوتی ہے۔ یہ گرم ہوا کو آرام سے اوپر کی طرف بڑھنے اور آؤٹلیٹ سے باہر نکلنے کی اجازت دیتی ہے، جبکہ نرم ہوا انٹری سے داخل ہوتی ہے، جس سے موثر ہوا کا دورہ ہوتا ہے اور گرمائش کی کشادگی کارکردگی میں بہتری لاتا ہے۔

1.4 کنٹرول کیبین کی ساختی بہتری

سمندری ہوائی فارم کی نمک، نمی اور کوروزیوں والی مادوں کے منفرد چیلنجز کو حل کرنے کے لیے، کنٹرول کیبین کی کلیہ حفاظت کو بہتر بنانے کے لیے عالی کارکردگی کے ضد کوروزن مصنوعات اور متقدمة ختم کرنے کی تکنیکیں استعمال کی گئی ہیں۔

موثر گرمائش کی کشادگی کا ڈیزائن:

• بہتری یافتہ وینٹیلیشن ونڈوز: کم گرمائش کی کشادگی کو حل کرنے کے لیے، اوپری اور سائیڈز پر اضافی وینٹس کو استراتیجک طور پر رکھا گیا ہے۔ کیلکولیشن کے ذریعے ساختی تمامیت کو برقرار رکھتے ہوئے ہوا کے دورے کو زیادہ کرنے کے لیے مطلوبہ سائز اور مقدار کا تعین کیا گیا ہے:

• 80 اوپری وینٹ (1.0 میٹر × 0.2 میٹر ہر ایک);

• 20 سائیڈ وینٹ (2.0 میٹر × 0.15 میٹر ہر ایک)۔

کیبل انٹری اور ہوا کے دورے کی بہتری:

• مستطیل انٹری: فریم کے بیس کے چینل سٹیل میں مستطیل کیبل انٹری پورٹس کو مشین کیا گیا ہے، جس سے کیبل کی نصبی کو سادہ کیا گیا ہے اور ہوا کے دورے کو بہتر بنایا گیا ہے۔

• سلائیڈنگ بیس پلیٹ: ایک سلائیڈنگ بیس پلیٹ کیبل کو ٹرمینلز تک رائٹنگ کو آسان بناتا ہے جبکہ موثر ختم کو برقرار رکھتا ہے، جس سے اندر کے کمپوننٹس کی حفاظت کی گارنٹی ہوتی ہے۔

یہ بہتریاں کیبل کی ساختی، خوبصورتی سے الگ کردہ ترتیب کو بہتر بناتی ہیں جس سے گرمائش کی کشادگی اور سسٹم کی قابلیت کو بہتر بناتی ہیں۔

2 تجرباتی تصدیق
2.1 تجرباتی سیٹ اپ

گرمائش کی کشادگی کے ڈیزائن کی عملیت کو تصدیق کرنے کے لیے، سمندری ہوائی فارم کے ماحول کو مکمل طور پر محاکا کرنے کے لیے ایک تجرباتی پلیٹ فارم تعمیر کی گئی ہے۔ دو فین کو استعمال کیا گیا ہے تاکہ سمندری ہوا کی رفتار اور سمت کو دہرایا جا سکے۔ تجرباتی معدات کی فہرست میں مذکور ہے۔

سمندری ہوائی فارم کے ماحول کو محاکا کرنے کے لیے، فین کو ہوا کی رفتار اور سمت کو دہرائے کرتے وقت، ہوا کی رفتار کی یکساںیت اور سمت کی تنوع پر توجہ دینا ضروری ہے۔ یکساں ہوا کی رفتار کنٹرول کیبین کی گرمائش کی کشادگی کی کارکردگی کے صحیح جائزے کے لیے ضروری ہے، اور مختلف ہوا کی سمت سمندری ہوا کی سمت کے تبدیلیوں کو مکمل طور پر محاکا کرتی ہے۔ اس لیے، تجربے کے دوران، فین کو ہوا کی رفتار اور سمت کو سمندری ہوائی فارم کے حقیقی خصوصیات کے مطابق صحت سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

2.2 تجرباتی نتائج اور تجزیہ

سمندری ہوائی فارم کے ونڈ ٹربائن بکس - ٹائپ ٹرانسفارمر کنٹرول کیبین کی گرمائش کی کشادگی کو بہتر بنانے کے بعد، کنٹرول کیبین کے مختلف حصوں کی گرمائش کی کشادگی کی کارکردگی کو قبل اور بعد میں ریکارڈ کیا گیا ہے، جس کو ٹیبل 2 میں دکھایا گیا ہے۔

2.3 نتائج اور بحث

ٹیبل 2 میں موجود تجرباتی معلومات کے مطابق، سمندری ہوائی ٹربائن پیڈ-ماؤنٹڈ ٹرانسفارمر کنٹرول کیبین کی گرمائش کی کشادگی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے بعد کافی بہتری ہوئی ہے:

• کلیدی علاقوں کی بہتریاں:

• اوپری وینٹیلیشن ونڈو: کارکردگی 772 واط·℃⁻¹ سے 1,498 واط·℃⁻¹ تک بڑھ گئی ہے؛

• سائیڈ وینٹیلیشن ونڈو: کارکردگی 735 واط·℃⁻¹ سے 1,346 واط·℃⁻¹ تک بہتر ہوئی ہے؛

• کیبل انٹری علاقہ: کارکردگی 892 واط·℃⁻¹ سے 1,683 واط·℃⁻¹ تک بڑھ گئی ہے۔
  ان نتائج کے ذریعے مجبور کردہ نرم ہوا کے نظام اور بہتری یافتہ انٹری/آؤٹلیٹ ڈیزائن کی موثرگی کی تصدیق ہوتی ہے۔

• راڈیئیٹر میں زیادہ سے زیادہ بہتری:
  اندرونی راڈیئیٹر کی کارکردگی کا سب سے زیادہ اضافہ ہوا ہے - 980 واط·℃⁻¹ سے 1,975 واط·℃⁻¹ تک - جس سے فن پارامیٹرز اور کیبین کی ساخت کی بہتری کے کردار کی تصدیق ہوتی ہے جو گرمائش کی کشادگی کو بہتر بناتے ہیں۔

3 نتیجہ

اسٹڈی میں آف شور ونڈ فارم کے کڑے ماحول کا کنٹرول کابینٹ کی گرمی خالی کرنے پر اثرات کا تجزیہ کیا گیا ہے۔ گرمی منتقلی کے اصولوں کے تحت، ایک نشانہ بنانے والے بہتر بنانے کا منصوبہ تجویز کیا گیا اور تجرباتی طور پر درست ثابت کیا گیا ہے۔ بہتر بنانے کا ڈیزائن صرف گرمی خالی کرنے کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے اور اندر کی درجہ حرارت کو کم کرتا ہے بلکہ روسیت کی قابلیت کو بھی بہتر بناتا ہے اور خدمات کی مدت کو بڑھاتا ہے۔ یہ اقدامات آف شور ونڈ فارموں کے مستدام کارکردگی کے لئے مضبوط فنی سپورٹ فراہم کرتے ہیں۔