Ofshore turbinlarning qutb joylashtirilgan transformatorlarining boshqaruv shkafchalarining issiqlik optimallashtirish dizayni

Dünya miqyosidagi energiya o‘tish jarayoni qirg‘oqda joylashgan shamol energetikasini rivojlantiradi, lekin murakkab dengizgi mohiyat turbinlarning ishonchiligi uchun muammolarga sabab bo‘ladi. Pedal - montajlangan transformator boshqaruv shkafchalarining (PMTCCs) issiqtinchilik xususiyati muhimdir—issiqtinchilikni tashkil etmagan holda komponentlar zarar ko‘radi. PMTCC issiqtinchiligini optimallashtirish turbin effektivligini yaxshilaydi, ammo tadqiqotlar asosan qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari ustida, qirg‘oqda joylashganlarni e'tiborga olmasdan o‘tkaziladi. Shuning uchun, qirg‘oq sharoitlari uchun PMTCClarni dizayn qilib, xavfsizlikni oshiring.

1 PMTCC Issiqtinchiligini Optimallashtirish
1.1 Issiqtinchilik Qurilmalarini Qo‘shish

Qirg‘oqda joylashgan PMTCC uchun to‘liq yopilgan issiqtinchilik qurilmalarini qo‘shish/yaxshilash kerak, bu qurilmalar shorva/mistlikka qarshi kuchlanishga erishadi. Transformatorlarin yaniga o‘rnatilgan, maxsus interfeyslar orqali ulangan, ular samarali sovuqlov zanjirlarini tashkil etadi. Qurilmadagi havoz harakati: Fig. 1 ga qarang.

Qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari dengizgi havo-sharoiti, masalan, katta darajada temperaturaning o‘zgarishi, yuqori namlik va shorva korroziyasi kabi xususiyatlari sababli, transformator boshqaruv shkafchalarining issiqtinchilik xususiyatiga aniqroq talablar qo‘yiladi. Issiqtinchilik dizaynini aniqroq optimallashtirish maqsadida, bu izoh ANSYS va MATLAB ni innovatsion ravishda biriktiradi, genetik algoritmlar orqali issiqtinchilik maydonlarining eni parametrini yaxshilaydi.

ANSYS ichki parametrli dasturlash tillarining optimallashtirish algoritmlarini to‘g‘ridan-to‘g‘ri integratsiya qilishda cheklanishlari sababli, MATLAB ushbu vazifani amalga oshirish uchun o‘rta hisoblanadi. ANSYS ikkinchi bosqichli rivojlanish interfeysi yaratilishi orqali, ANSYS va MATLAB orasida samarali bog‘lanish amalga oshiriladi. Issiqtinchilik maydonining jami maydoni 0.36 m² deb faraz qilindi, issiqtinchilik maydonining orqa eni a_z va yon tomon eni a_c orasidagi munosabat quyidagicha aniqlanadi:

Aniq hisob-kitoblar va modellashtirish orqali, issiqtinchilik maydonining optimal orqa eni 0.235 m deb aniqlandi, ikki yon tomon issiqtinchilik maydonining eni esa 1.532 m ga moslashti. Bu optimallashtirish issiqtinchilik maydonining jami maydonini saqlaydi, hamda uning issiqtinchilik xususiyatini yaxshilaydi.

1.2 Majbur Havoz Sovuqlashish Texnologiyasi

Majbur havoz sovuqlashish fandarlarni ishlatib, havoz aylanishini tezlashtiradi, havoz konveksiyasi orqali temperatura farqlarini kattalashtirib, issiqtinchilikni yaxshilaydi. U shkafning temperaturasini xavfsiz ravishda boshqaradi, ammo kanallarda sur‘atlanish va lokal yo‘qotmalar bilan kurashishi kerak. Optimallovlar odatiy kanal enisini 100 dan 120 mm gacha kattalashtrish va gidravlik diametrni kamaytirish orqali energiya yo‘qotishni minimallashtiradi va samaradorlikni oshiradi. Sovuqlangan yog‘ tankga pastki trubalar orqali qaytariladi, shundan sovuqlov va yog‘ sovuqlovning ikki bosqichli tsikli hosil bo‘ladi. Aylanishni Figura 2 da ko‘ring.

Issiqtinchilikni optimallashtirish uchun Yog‘ Tabiiy Havoz Majbur (ONAF) sovuqlov rejimi tanlanadi. Fandarlar havoz aylanishini tezlashtiradi, sovuqlov havozini pastidan tepaga qamrab, radiatori butun sathida samarali qilib o‘tkazadi.

1.3 Asosiy Transformator O‘rindagi Kirish va Chiqishni Yaxshilash

Transformator boshqaruv shkafchasi quvvat yo‘qotishiga va kirish va chiqish orasidagi kutarilgan temperatura farqiga asosan, termodynamika orqali talab etilgan havoz hajmi hisoblanadi. Havoz hajmi V formulasi quyidagicha:

Formulada:

• Q birlik vaqt ichidagi issiqtinchilik;

• ρ havoz nisbatligi;

• b o‘zgaruvchan issiqtinchilik;

• ΔT kirish va chiqish orasidagi temperatura farqi.

Shamollash samaradorligi pasayishi mumkinligi sababli, o‘lchanadigan havoz hajmi 1.6V ga belgilanadi. Effektiv kirish maydoni A hisoblash formulasi quyidagicha:

Bu yerda v kirish va chiqishda havoz tezligini ifodalaydi. Transformator boshqaruv shkafchasi quvvat yo‘qotishini va kirish va chiqish orasidagi kutarilgan temperatura farqini aniqlovchi, talab etilgan havoz hajmi V termodinamik printsiplar asosida hisoblanadi. Nihoyat, havoz hajmi V asosida kirish va chiqishning aniq o‘lchamlari dizayn qilinadi:

• Kirish: 0.200 m eni va 0.330 m balandligi;

• Chiqish: 0.250 m eni va 0.264 m balandligi.

Kirish bosim yo‘qotishi va ochilish maydoni orasidagi bog‘liqlik tahlili orqali, ochilish maydonini oshirish gazli bosim yo‘qotishini samarali ravishda kamaytirishi, shunda issiqtinchilik samaradorligini yaxshilaydi. Boshqaruv shkafchasi qurilmasining struktura kuchini ta'minlash shart-qulayligi bilan, kirish ochilish maydoni 0.066 m² ga belgilanadi. Samarali shamollash maydonini oshirish uchun parde va louver qoplamalarni birlashtirish usuli qo‘llaniladi, bu shamollash yo‘llarini oshirish va tozalash va yomg‘ir kirishini oldini olishga imkon beradi. Asosiy transformator o‘rindagi pastki qismga, yerdekdan yigirma santimetr yuqorida qo‘shimcha havoz kirish oynasi o‘rnatiladi, shunda kirish maydoni oshadi.

Pastdan kirish va tepadan chiqish printsipiga asosan, kirish va chiqish joylashuvi yaxshilangan. Kirish asosiy transformator o‘rindagi pastki qismda, chiqish esa tepa qismda joylashtiriladi, bu tabiiy konveksiya hosil qiladi. Bu juda issiqtinchilik havozini oqilona tepaga chiqaradi va chiqish orqali tortib boradi, keyin esa kirish orqali sovuq havoz kiradi, shunda samarali havoz aylanishi hosil bo‘ladi va issiqtinchilik samaradorligi yaxshilaydi.

1.4 Boshqaruv Shkafchasi Qurilmasini Yaxshilash

Qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari uchun shor, namlik va korroziv materiallar kabi xususiyatlarga qarshi, boshqaruv shkafchasi umumiy himoyasini oshirish uchun yuqori samaradorlik korrozivsiz materiallar va qilingan texnologiyalar qo‘llaniladi.

Yaxshilangan Issiqtinchilik Dizayni:

• Yaxshilangan Shamollash Oynalari: Yetersiz chiqish oynalari sababli yuz bergan issiqtinchilikni hal qilish uchun, tepa va tomonga strategik joylashuvda qo‘shimcha oynalar o‘rnatiladi. Hisob-kitoblar yordamida, struktura integritetini saqlaydigan eng optimal o‘lcham va soni aniqlanadi:

• 80 tepa o‘rnatilgan oyna (har biri 1.0 m × 0.2 m);

• 20 tomonga o‘rnatilgan oyna (har biri 2.0 m × 0.15 m).

Kabel Kirish va Havoz Optimallashtirish:

• To‘rtburchak Kirishlar: Kabel kirish portlari qozon profilining kanal bazasiga mebel qilinadi, bu kabel o‘rnatish jarayonini osonlashtiradi va havoz yo‘llarini yaxshilaydi.

• Suvchan Pastki Plita: Suvchan pastki plita kabele terminalga utqazishni osonlashtiradi, samarali sig‘ishni ta'minlaydi va ichki komponentlarni himoya qiladi.

Bu yaxshilashlar tuzilishga ega, juda ajratilgan kabel joylashuvi hosil qiladi, bu esa issiqtinchilikni boshqarish va tizim ishonchini yaxshilaydi.

2 Amaliy Tekshiruv
2.1 Amaliy Tuzilish

Issiqtinchilik dizaynin mavjudligini tekshirish uchun, qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari mohiyatini to‘liq modellashtiradigan amaliy platforma yaratildi. Ikki fandar qirg‘oqda joylashgan shamollar tezligi va yo‘nalishi ni takrorlash uchun ishlatildi. Amaliy vositalar Jadvallar 1 da ko‘rsatilgan.

Qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari mohiyatini modellashtirish uchun, fandarlarni shamol tezligi va yo‘nalishini takrorlash uchun ishlatishda, shamol tezligi bir xil bo‘lishiga va yo‘nalish aniqlikka e’tibor berilishi kerak. Bir xil shamol tezligi boshqaruv shkafchasi issiqtinchilik xususiyatini aniq baholash uchun muhim, aniq shamol yo‘nalishi esa qirg‘oqda joylashgan shamol yo‘nalishini to‘liq modellashtiradi. Shunday qilib, amaliy jarayonda fandarlarni aniq boshqarish orqali, shamol tezligi va yo‘nalishi haqiqiy qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari xususiyatiga mos kelishi kerak.

2.2 Amaliy Natijalar va Tahlil

Qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari turbin box-turi transformator boshqaruv shkafchasi issiqtinchiligini optimallashtirdan keyin, boshqaruv shkafchasi turli qismlaridagi issiqtinchilik samaradorligi rekord qilindi, bu natijalar Jadvallar 2 da ko‘rsatilgan.

2.3 Natijalar va Muvozanat

Jadvallar 2 da ko‘rsatilgan amaliy ma'lumotlar asosida, qirg‘oqda joylashgan shamol turbin pedal-montajlangan transformator boshqaruv shkafchasi issiqtinchilik samaradorligi optimallashtirishdan keyin o‘zgartirildi:

• Asosiy Sohalardagi Yaxshilashlar:

• Tepa shamollash oynasi: Samaradorlik 772 W·℃⁻¹ dan 1,498 W·℃⁻¹ gacha oshdi;

• Tomon shamollash oynasi: Samaradorlik 735 W·℃⁻¹ dan 1,346 W·℃⁻¹ gacha oshdi;

• Kabel kirish maydoni: Samaradorlik 892 W·℃⁻¹ dan 1,683 W·℃⁻¹ gacha oshdi.
  Bu natijalar majbur sovuq havoz tizimining va optimallashtirilgan kirish-chiqish dizaynining samaradorligini tasdiqlaydi.

• Radiatorning Eng Yaxshi Yaxshilashlari:
  Ichki radiator sifatida samaradorlik eng ko‘p oshdi—980 W·℃⁻¹ dan 1,975 W·℃⁻¹ gacha, bu optimallashtirilgan fin parametrlari va shkafchasi tuzilishi ning issiqtinchilik xususiyatini oshirishda muhim rolini ko‘rsatadi.

3 Xulosa

Bu izoh qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari qattiq mohiyatining boshqaruv shkafchasi issiqtinchilikka ta'sirini tahlil qiladi. Issiqtinchilik asoslari asosida, maqsadli optimallashtirish rejasini taklif etib, amaliy jarayon orqali tasdiqlaydi. Optimallashtirilgan dizayn issiqtinchilik samaradorligini yaxshilaydi, ichki temperaturani kamaytiradi, korroziv barqarorligini oshiradi va xizmat davrigini uzaytiradi. Bu choralar qirg‘oqda joylashgan shamol fermalari davomiyligida ishlash uchun kuchli texnik yordam beradi.