โครงสร้างพื้นฐานของกังหันลม

ส่วนสำคัญของกังหันลม

ทาวเวอร์ของกังหันลม

ทาวเวอร์เป็นส่วนที่สำคัญมากของกังหันลมที่รองรับส่วนต่างๆ ทั้งหมด มันไม่เพียงแค่รองรับกังหันแต่ยังทำให้กังหันสูงขึ้นเพื่อให้ใบพัดอยู่ในระดับความสูงที่ปลอดภัยขณะหมุน นอกจากนี้ยังต้องรักษาความสูงของทาวเวอร์เพื่อให้ได้รับลมที่แรงพอ ความสูงของทาวเวอร์ขึ้นอยู่กับกำลังการผลิตของกังหันลม ทาวเวอร์ของกังหันลมในสถานีผลิตไฟฟ้าจากลมมักจะมีความสูงระหว่าง 40 เมตรถึง 100 เมตร ทาวเวอร์เหล่านี้อาจเป็นทาวเวอร์เหล็กกลวง ทาวเวอร์แบบโครงหรือทาวเวอร์คอนกรีต เราใช้ทาวเวอร์เหล็กกลวงสำหรับกังหันลมขนาดใหญ่ ทาวเวอร์เหล่านี้มักจะผลิตเป็นส่วนๆ ความยาวประมาณ 30 ถึง 40 เมตร แต่ละส่วนมีฝาครอบและรู ส่วนเหล่านี้จะประกอบเข้าด้วยกันโดยใช้น็อตและสกรูที่ไซต์งาน เพื่อสร้างทาวเวอร์ที่สมบูรณ์ ทาวเวอร์ที่สมบูรณ์มีรูปทรงกรวยเล็กน้อยเพื่อให้ความเสถียรทางกลไก เราประกอบทาวเวอร์แบบโครงด้วยสมาชิกเหล็กหรือมุมเหล็กเคลือบสังกะสีหรือท่อ สมาชิกทั้งหมดจะเชื่อมต่อด้วยน็อตหรือเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างทาวเวอร์ที่มีความสูงตามต้องการ ค่าใช้จ่ายของทาวเวอร์เหล่านี้น้อยกว่าทาวเวอร์เหล็กกลวง แต่ไม่สวยงามเท่าทาวเวอร์เหล็กกลวง แม้ว่าการขนส่ง การประกอบ และการบำรุงรักษามีความสะดวก แต่การใช้ทาวเวอร์แบบโครงในสถานีผลิตไฟฟ้าจากลมสมัยใหม่ถูกหลีกเลี่ยงเนื่องจากความสวยงาม อีกประเภทหนึ่งของทาวเวอร์ที่ใช้สำหรับกังหันลมขนาดเล็กคือทาวเวอร์เสาเดียวที่มีสายพยุง ทาวเวอร์เสาเดียวที่มีสายพยุงเป็นเสาแนวตั้งเดียวที่มีสายพยุงมาจากหลายด้าน เนื่องจากจำนวนสายพยุง การเข้าถึงพื้นที่ฐานของทาวเวอร์จึงยาก ดังนั้นเราหลีกเลี่ยงการใช้ทาวเวอร์ประเภทนี้ในพื้นที่เกษตรกรรมมีอีกประเภทหนึ่งของทาวเวอร์กังหันลมที่ใช้สำหรับสถานีผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ซึ่งคือทาวเวอร์ไฮบริด ทาวเวอร์ไฮบริดเป็นทาวเวอร์ที่มีสายพยุง แต่แตกต่างตรงที่แทนที่จะใช้เสาเดียวตรงกลาง จะใช้ทาวเวอร์แบบโครงที่บางและสูง ทาวเวอร์ไฮบริดเป็นการผสมผสานระหว่างทาวเวอร์แบบโครงและทาวเวอร์ที่มีสายพยุง

มีอีกประเภทหนึ่งของทาวเวอร์กังหันลมที่ใช้สำหรับสถานีผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก ซึ่งคือทาวเวอร์ไฮบริด ทาวเวอร์ไฮบริดเป็นทาวเวอร์ที่มีสายพยุง แต่แตกต่างตรงที่แทนที่จะใช้เสาเดียวตรงกลาง จะใช้ทาวเวอร์แบบโครงที่บางและสูง ทาวเวอร์ไฮบริดเป็นการผสมผสานระหว่างทาวเวอร์แบบโครงและทาวเวอร์ที่มีสายพยุง

นาเซลของกังหันลม

นาเซลเป็นกล่องหรือห้องขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่บนทาวเวอร์และบรรจุส่วนประกอบทั้งหมดของกังหันลม มันบรรจุเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวแปลงไฟฟ้า เกียร์ ตัวควบคุมกังหัน สายเคเบิล และระบบขับเคลื่อนการหมุน

ใบพัดของกังหันลม

ใบพัดเป็นส่วนกลไกหลักของกังหันลม ใบพัดเปลี่ยนพลังงานลมให้เป็นพลังงานกลที่สามารถใช้งานได้ เมื่อลมกระทบใบพัด ใบพัดจะหมุน การหมุนนี้จะถ่ายทอดพลังงานกลไปยังเพลา เราออกแบบใบพัดให้มีลักษณะคล้ายปีกเครื่องบิน ใบพัดของกังหันลมอาจยาวตั้งแต่ 40 เมตรถึง 90 เมตร ใบพัดควรมีความแข็งแรงทางกลเพียงพอที่จะทนทานต่อลมแรงแม้ในช่วงพายุ ในขณะเดียวกัน ใบพัดของกังหันลมควรทำให้เบาที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้การหมุนของใบพัดราบรื่น เราผลิตใบพัดด้วยวัสดุเสริมแรงแบบสังเคราะห์และใยแก้วคาร์บอน

ในกังหันลมสมัยใหม่ ปกติแล้วจะมีใบพัดสามใบที่เหมือนกันติดตั้งบนฮับกลางโดยใช้น็อตและสลักเกลียว ใบพัดแต่ละใบจะวางอยู่ในมุม 120^o ต่อกัน กระบวนการนี้ทำให้มวลกระจายได้ดีขึ้นและให้ระบบหมุนได้เรียบเนียนมากขึ้น

เพลาของกังหันลม

เพลาที่เชื่อมต่อกับฮับตรงเป็นเพลาความเร็วต่ำ เมื่อใบพัดหมุน เพลานี้จะหมุนด้วยรอบต่อนาที (RPM) เดียวกับฮับที่หมุน เราเชื่อมต่อเพลานี้โดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในกรณีที่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วต่ำ แต่ในกรณีส่วนใหญ่ เพลาความเร็วต่ำจะเชื่อมต่อกับเพลาความเร็วสูงผ่านเกียร์บ็อกซ์ ด้วยวิธีนี้ ใบพัดจะถ่ายทอดพลังงานกลไปยังเพลา ซึ่งในที่สุดจะเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เกียร์บ็อกซ์

กังหันลมไม่หมุนด้วยความเร็วสูง แต่หมุนอย่างช้าๆ ด้วยความเร็วต่ำ แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่ต้องการความเร็วสูงในการสร้างกระแสไฟฟ้าที่ระดับแรงดันที่ต้องการ ดังนั้นจึงต้องมีการเพิ่มความเร็วให้เหมาะสม เกียร์บ็อกซ์ของกังหันลมทำหน้าที่นี้ เกียร์บ็อกซ์เพิ่มความเร็วให้สูงขึ้นมาก ตัวอย่างเช่น หากอัตราส่วนของเกียร์บ็อกซ์คือ 1:80 และหาก RPM ของเพลาความเร็วต่ำคือ 15 เกียร์บ็อกซ์จะเพิ่มความเร็วของเพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็น 15 × 80 = 1200 RPM

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานกลจากเพลาเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทั่วไปเราใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำในกังหันลมสมัยใหม่ ในอดีตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสได้รับความนิยมสำหรับจุดประสงค์นี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวร DC ก็ใช้ในบางกังหันลม การเร่งความเร็วของเพลาสามารถทำได้โดยใช้ชุดเกียร์ แต่เราไม่สามารถทำให้ความเร็วของเพลาคงที่ได้ เพราะอาจมีการผันผวนของความเร็วของเพลาเนื่องจากขึ้นอยู่กับความเร็วลม ดังนั้นความเร็วของโรเตอร์ก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่อความถี่และแรงดันของไฟฟ้าที่สร้างขึ้น เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ เราใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำเป็นหลัก

เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำจะสร้างไฟฟ้าที่ประสานกับระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโดยไม่คำนึงถึงความเร็วของโรเตอร์ ถ้าเราใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสสามเฟส เราจะแปลงเอาต์พุตเป็นไฟฟ้ากระแสตรงก่อนแล้วแปลงกลับเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแรงดันและความถี่ที่ต้องการโดยใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ เนื่องจากไฟฟ้ากระแสสลับที่สร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสไม่คงที่ในแรงดันและความถี่ แต่เปลี่ยนแปลงตามความเร็วของโรเตอร์ ดังนั้นในบางกรณีเราใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกระแสตรงสำหรับจุดประสงค์นี้ ในกรณีเหล่านี้ ไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแรงดันและความถี่ที่ต้องการก่อนที่จะส่งเข้าสู่ระบบไฟฟ้า

ตัวแปลงพลังงาน

เนื่องจากลมไม่คงที่เสมอไป ดังนั้นศักยภาพไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงไม่คงที่ แต่เราต้องการแรงดันที่มั่นคงมากเพื่อส่งเข้าสู่ระบบไฟฟ้า ตัวแปลงพลังงานเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าสลับที่ส่งเข้าสู่ระบบไฟฟ้าคงที่

ตัวควบคุมกังหัน

ตัวควบคุมกังหันเป็นคอมพิวเตอร์ (PLC) ที่ควบคุมกังหันทั้งหมด มันเริ่มและหยุดกังหัน และทำงานตรวจสอบตนเองในกรณีที่มีข้อผิดพลาดในกังหัน

เครื่องวัดความเร็วลม

มันวัดความเร็วลมและส่งข้อมูลความเร็วนั้นไปยัง PLC เพื่อควบคุมกำลังของกังหัน

เข็มทิศลม

มันตรวจจับทิศทางของลมและส่งทิศทางนั้นไปยัง PLC จากนั้น PLC จะปรับใบพัดให้ตัดลมได้มากที่สุด

มอเตอร์ปรับมุมใบพัด

มอเตอร์ปรับมุมใบพัดควบคุมมุมของใบพัดเมื่อลมเปลี่ยนแปลง มันหมุนมุมของใบพัดเพื่อตัดลมได้มากที่สุด ซึ่งเรียกว่าการปรับมุมใบพัด

มอเตอร์หมุนหัวกังหัน

ใบพัดและส่วนประกอบอื่นๆ ในกังหันลมถูกบรรจุอยู่ในหัวกังหัน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางของลม หัวกังหันจะต้องหมุนมาตามทิศทางของลมเพื่อดึงพลังงานจากลมได้มากที่สุด สำหรับวัตถุประสงค์นี้ มอเตอร์หมุนหัวกังหันถูกใช้ในการหมุนหัวกังหัน มันถูกควบคุมโดย PLC ที่ใช้ข้อมูลจากเข็มทิศลมเพื่อตรวจจับทิศทางของลม

คำชี้แจง: เคารพ ต้นฉบับ บทความ ที่ดี ควรแชร์ หากมีการละเมิด โปรดติดต่อ ลบ