מבנה ביצועים אמינות ועיצוב אופטימיזציה של ממרכי רוח

1 מבנה בסיסי, מאפיינים תפעוליים ודרישות מיוחדות של מתחממים עבור ייצור חשמל מהתפוח

1.1 מבנה בסיסי של מתחממים

(1) מבנה הליבה

מתחממים לייצור חשמל מהרוח משתמשים בחומרים בעלי ניקוז מגנטי גבוה כדי להפחית את ההפסדים באנרגיה. בשימוש, לרוב יש צורך בטיפול מיוחד בליבה כדי להתאים לסביבה הקשה של לחות גבוהה ומינרליות גבוהה לאורך זמן. במיוחד במתקני רוח ימיים, עמידת הליבה בפני הסתעפות היא חשובה במיוחד.

(2) מערכת הסיבוב

הסיבוב הוא מרכיב חשוב במתחממים לייצור חשמל מהרוח ונעטף לרוב עם חוטי נחושת או אלומיניום. לעיצוב הסיבוב של המתחממים לייצור חשמל מהרוח יש להתייחס לשינויים בתדר והזרם שנגרמים על ידי פליטת הרוח, תוך הבטחת פעילות יציבה לאורך זמן בהטענות גבוהות.

(3) מערכת התبريد והמסירה החמה

למחממים לייצור חשמל מהרוח דרושה מערכת תبريد יעילה כדי להבטיח שלא ייפגעו עקב חום יתר במהלך הפעולה בהטענות גבוהות. שיטות קירור נפוצות כוללות טיפוס נוזל-מעובד וטיפוס אוויר טבעי. מחממים בנוזל מעובד מוציאים חום באמצעות סיבוב הנוזל ומשתאים למתקנים גדולים של כוח רוח; בעוד שמחממים באוויר מתאימים יותר לתרחישים עם כוח קטן וסביבה עדינה יותר.

1.2 מאפיינים תפעוליים

מאפייני הפעילות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח: ייצור חשמל מהרוח אינו יציב, והיכולת לייצר חשמל משתנה בהתאם לשינויים במהירות הרוח. לכן, המתחמם צריך להיות בעל יכולת איזון טענות גבוהה ולהתאים לשינויים תכופים בטענות. בניגוד למתחממים רשת מסורתיים, מתחממים לייצור חשמל מהרוח הם לעיתים קרובות במצב טענות חלקיות, מה שמחייב דרישות מיוחדות ליעילות האנרגיה וליכולת הפיכת החום שלהם.

1.3 דרישות מיוחדות בסביבת ייצור החשמל מהרוח
(1) עמידה לשינויים במהירות הרוח

ייצור החשמל מהרוח משתנה בהתאם לשינויים במהירות הרוח, ושינוי זה עשוי להוביל לאיזון זרם לא יציב. לכן, המתחממים לייצור חשמל מהרוח צריכים להיות בעלי יכולת התאמה מתאימה כדי למנוע השפעות על הרשת החשמלית.

(2) התאמה לתנאי סביבה קשים

רוב מתקני הרוח נבנים בסביבות קשות. לכן, המתחממים לייצור חשמל מהרוח חייבים להיות בעמידות גבוהה נגד הסתעפות ועמידות גבוהה בפני לחות. עבור מתקני רוח בהרים, המתחממים לייצור חשמל מהרוח צריכים להתמודד עם תנאי אקלים קיצוניים כגון טמפרטורה נמוכה מהרגיל ומהירות רוח גבוהה.

(3) דרישות למעקב ותחזוקה מרוחקים

מכיוון שמתקני הרוח נמצאים בדרך כלל באזורים מרוחקים, עלות התחזוקה בשל התקלה במתחממים לייצור חשמל מהרוח היא גבוהה יחסית. לכן, יש להגדיר מערכת מעקב מרוחקת כדי לפקח באופן אמתני על מצב הפעילות של המתחמם.

2 ביצועים של מתחממים לייצור חשמל מהרוח
2.1 ניתוח ביצועים חשמליים
(1) יכולת איזון הזרם

אחד המשימות העיקריות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח הוא להעלות את הזרם הנמוך שיוצא מהטורבינות הרוח לזרם גבוה להעברת חשמל למרחקים ארוכים. לכן, יכולת איזון הזרם היא מדד מפתח להערכת הביצועים החשמליים של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. בדרך כלל, הטווח של העלאה מתוכנן להתאים לשינויים בתפוקה בהתאם לשינויים במהירות הרוח, תוך הבטחת יציבות הזרם היוצא והפחתת ההשפעות על הרשת החשמלית.

(2) trở ngại קצר והגנה על תקלה

ההתנגדות קצרה של מתחממים לייצור חשמל מהרוח משפיעה ישירות על היציבות במהלך תקלות קצרות. התנגדות קצרה נמוכה יכולה לשפר את מהירות התגובה של המערכת לתקלות, אך היא עשויה גם להוביל להגדלת תנודות הזרם של המערכת כשמהירות הרוח משתנה. אופטימיזציה של עיצוב ההתנגדות הקצרה不仅可以继续翻译，而且需要确保翻译的准确性和完整性。以下是希伯来语的翻译： (2) התנגדות קצרה ואבטחת תקלה ההתנגדות קצרה של מתחממים לייצור חשמל מהרוח משפיעה ישירות על היציבות במהלך תקלות קצרות. התנגדות קצרה נמוכה יכולה לשפר את מהירות התגובה של המערכת לתקלות, אך היא עשויה גם להוביל להגדלת תנודות הזרם של המערכת כשמהירות הרוח משתנה. אופטימיזציה של עיצוב ההתנגדות הקצרה אינה רק עוזרת להפחית את הזרם הקצר, אלא גם משפרת את הבטיחות של הפעילות של המתחמם והיציבות של הרשת החשמלית. (3) איבודים ויעילות האיבודים של מתחממים לייצור חשמל מהרוח מפצלים בעיקר לאיבודים נחושת ואיבודים ברזל. איבודי הנחושת הם איבוד אנרגיה חשמלית שנגרמים עקב התנגדות הסיבוב, בעוד שאיבודי הברזל קשורים לתהליך המגנטי של הליבה. בסצנת ייצור החשמל מהרוח, המתחמם צריך להיות בעל יכולת המרה יעילה של אנרגיה כדי להפחית איבודים במהלך העברת האנרגיה ולהמקסם את קצב השימוש באנרגיה הרוח. לכן, בחירת חומרים יעילים ואופטימיזציה של העיצוב יכולים להפחית משמעותית את האיבודים ולהגביר את היעילות הכללית. 2.2 ניתוח ביצועים תרמיים (1) איבוד חום והמסירה חמה מתחממים לייצור חשמל מהרוח מייצרים כמות גדולה של חום במהלך הפעילות, במיוחד בהטענות גבוהות. טמפרטורות גבוהות מדי עשויות להוביל להידרדרות חומרי ההבודדות של הסיבוב ואף לגרום לתאונות בטיחות. לכן, ניהול הביצועים התרמיים הוא קריטי לבטיחות הפעילות של המתחמם. מתחממים בנוזל מעובד מפזרים חום באמצעות סיבוב וקירור של שמן המתחמם ומשתאים לתרחישים של כוח גבוה; בעוד שמתחממים באוויר מפזרים חום באמצעות רוח טבעית ומשתאים למתקני רוח עם מהירות רוח גבוהה יחסית. אופטימיזציה של עיצוב מערכת הקירור כדי להבטיח שהחום יכול להפזר בזמן היא המפתח להארכת חיי המתחמם. (2) מתחים תרמיים ותחזית חיים בשל הטענות המשתנות בייצור חשמל מהרוח, המתחים התרמיים של מתחממים לייצור חשמל מהרוח משתנים מאוד, במיוחד כשיש שינויים קיצוניים בכוח. בסביבת מתחים תרמיים משתנים לאורך זמן, חומרי ההבודדות של המתחמם יזדקנו בהדרגה, מה שמשפיע על חיי המתחמם. באמצעות ניתוח סימולציה תרמית ומודלים של תחזית חיים, ניתן להעריך טוב יותר את האמינות של המתחמם בתנאים שונים ולהציע המלצות אופטימיזציה מתאימות. 2.3 ניתוח ביצועים של ההבודדות (1) בחירת חומרי ההבודדות ביצועי ההבודדות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח הם הבסיס להבטיח את פעילותם הבטוחה. מערכת ההבודדות של המתחמם כוללת חומרים מוצקים וחומרים נוזליים. במתקני רוח, ובמיוחד במתקני רוח ימיים, הסביבה של לחות גבוהה ומינרליות גבוהה עשויות להאיץ את הזקנה והכשל של חומרי ההבודדות. (2) פרץ חלקי ויכולת עמידות בלחץ פרץ חלקי הוא אחת הסיבות העיקריות לכשל בהבודדות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. בשל השינויים הגדולים בזרם בייצור חשמל מהרוח, המתחמם צריך להיות בעל יכולת עמידות חזקה, במיוחד כשהמהירות של הרוח משתנה במהירות, כדי למנוע את התרחשות הפרץ החלקי. באמצעות שימוש בחומרים חדשים של ההבודדות ואופטימיזציה של תכנון הסיבוב, ניתן לשפר משמעותית את יכולת העמידות של המתחמם ולהפחית את התרחשות תופעות הפרץ החלקי. 3 הערכה של אמינות, גורמים המשפיעים והפתרונות לתקלות נפוצות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח 3.1 מודלים להערכת אמינות (1) ניתוח מצב כשל והשפעות ניתוח מצב כשל והשפעות הוא כלי חשוב להערכת האמינות של מתחממים. על ידי ניתוח המצבים האפשריים של כשל במתחממים לייצור חשמל מהרוח בתנאים שונים, מעריכים את ההשפעה של זה על המערכת הכוללת. שימוש בניתוח מצב כשל והשפעות יכול לעזור לאנשי תפעול ותחזוקה של ייצור חשמל מהרוח לזהות סיכונים אפשריים מראש, לקחת צעדי מניעה בזמן ולהפחית את שיעור הכשל במתחממים. (2) מודל תחזית חיים חיי המתחממים לייצור חשמל מהרוח הם בדרך כלל מושפעים מגורמים מרובים כגון הזדקנות חומרים, מתחים תרמיים ורטט מכני. באמצעות מודל תחזית החיים, בשילוב עם נתונים ממוקד, ניתן לחזות את החיים הנותרים של המתחמם, ואז לגבש אסטרטגיות תחזוקה מתאימות. דיוק תחזית החיים קריטי לאמינות המתחמם ויכולה להפחית משמעותית את תדירות התקריות פתאומיות. 3.2 הגורמים המשפיעים העיקריים (1) השפעת הסביבה התפעולית הסביבה שבה נמצא מתקן הרוח יש השפעה משמעותית על האמינות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. בסביבת לחות גבוהה ומינרליות גבוהה במתקני רוח ימיים עשויים להאיץ את הסתעפות הציוד, בעוד שהשינויים הקיצוניים בטמפרטורה במתקני רוח פנים יבשתיים (כמו הטמפרטורה הנמוכה בהרים) יגדילו את מהירות הזקנה של חומרי ההבודדות. לכן, חשוב לתכנן אמצעי הגנה מיוחדים ובחירת חומרים לתנאים שונים. למשל, במתקני רוח ימיים, ניתן להשתמש במשחות אנטי-הרס ובחומרים עמידים לפיח כדי להגן על מרכיבי המתחמם. (2) תנועות טענות והתנגשות זרם תנועות הטענות בייצור חשמל מהרוח הן גדולות יחסית, והשינויים החדים במהירות הרוח יכולים לגרום לתנודות תכופות בזרם ובזרם, מה שגורם ללחצים מכניים ואלקטריים נוספים על המרכיבים הפנימיים של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. השינויים התכופים בטענות יגדילו את הרטט המכני של הסיבוב ואת הסיכון להגעה לספיגה מגנטית של הליבה, מה שמשפיע על חיי המתחמם והיציבות של הפעילות שלו. (3) הפרעות אלקטרומגנטיות והרמוניות מספר רב של הרמוניות עשוי להיווצר במערכות ייצור חשמל מהרוח. הרמוניות אלה יפריעו לפעילות הנורמלית של מתחממים לייצור חשמל מהרוח, במיוחד בהשפעתן על התאימות האלקטרומגנטית שלהן. המתחמם צריך להיות בעל יכולת עמידות חזקה כנגד הפרעות אלקטרומגנטיות כדי למנוע כשלים של הציוד שנגרמים כתוצאה מהרמוניות. 3.3 תקלות נפוצות ופתרונות (1) תקלה של חום עודף בהפעלה בהטענות גבוהות, אם החום שנוצר בתוך המתחמם לייצור חשמל מהרוח אינו מפוזר בזמן, הוא עשוי לגרום לסיבוב להתחרמן אפילו להבעיר את שכבות ההבודדות. כדי למנוע מצב זה, ניתן לאמץ מערכת קירור יעילה יותר להוסיף מערכת מעקב בזמן אמת כדי לפקח על טמפרטורת ההפעלה של המתחמם. (2) תקלה בהבודדות בגלל הזקנה או לחות של חומרי ההבודדות, ייתכן שתגרום לקצר בין הסיבובים או בין הסיבובים לליבה. באמצעות שימוש בחומרים חדשים עמידים לטמפרטורה גבוהה ועמידים בפני לחות, ניתן להאריך את חיי מערכת ההבודדות. באותו הזמן, ניתן לחזק את אמצעי ההגנה מפני לחות, כמו להגביר את הדichte של הקליפה ולהפעיל חומרים עמידים בפני לחות. (3) רטט מכני ופישוט מבני במהלך הפעילות של מתחממים לייצור חשמל מהרוח, הם מושפעים מפגיעות רטט מכני שנגרמות על ידי שינויים במהירות הרוח לאורך זמן, מה שיכול לגרום לפישוט של מרכיבים פנימיים. בדיקה תקופתית והחזרת מבנה פנימי של המתחמם ועיצוב אנטי-רטט יכולים להפחית בצורה יעילת את הסיכון לתקלות הנגרמות מרטט מכני. 4 תוכניות תכנון אופטימליות למתחממים לייצור חשמל מהרוח 4.1 אופטימיזציה של בחירת חומרים (1) שימוש בחומרים חדשניים של ההבודדות בעלות ביצועים גבוהים בשנים האחרונות, חומרים חדשניים של ההבודדות בעלות ביצועים גבוהים התחילו להתפתח לתכנון מתחממים לייצור חשמל מהרוח, כמו סרטים פוליאסטר וסיבי ארמד. החומרים הללו אינם רק בעמידות גבוהה לטמפרטורה ועמידות גבוהה בפני לחות, אלא גם יכולים להאריך משמעותית את חיי המתחמם, לשפר את הביצועים החשמליים של המתחמם ולהפחית את הסיכון לפרץ חלקי. (2) תכנון של ליבה בעלת איבוד נמוך האיבוד של הליבה במתחממים לייצור חשמל מהרוח משפיע ישירות על יעילות הציוד. באמצעות שימוש בלוחות ברזל בעלת איבוד נמוך או חומרים אמורפיים, ניתן להפחית משמעותית את איבוד הברזל ולהפחית את ייצור החום תוך שמירה על יעילות הפעילות של המתחמם. במיוחד במשתמשים במתחממים בתדר גבוה, חומרים אמורפיים של הליבה מראים תכונות תואמות אלקטרומגנטיות ומאפיינים של איבוד נמוך ומשתאים לאחד מהכיוונים החשובים לתכנון אופטימלי של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. 4.2 אופטימיזציה של תכנון המבנה (1) תכנון קומפקטי ומשקל קל מתקני רוח, במיוחד מתקני רוח ימיים, דורשים דרישות קפדניות בנפח ומשקל של מתחממים לייצור חשמל מהרוח. אימוץ תכנון קומפקטי ומבנה קל יכול לא רק להפחית את שטח הקרקע של הציוד, אלא גם להפחית את עלויות ההתקנה וההובלה. על ידי הפחתת גודל הליבה והסיבובים ואופטימיזציה של תכנון הקליפה של המתחמם, ניתן להגשים באופן יעיל את המיניאטורי והמשקל הקל של הציוד כדי לעמוד בדרישות המיוחדות של מתקני רוח. (2) אופטימיזציה של מערכת הקירור מחממים מסורתיים לייצור חשמל מהרוח משתמשים בעיקר בקירור בנוזל, אבל במתקני רוח ימיים, תחזוקת הקירור בנוזל היא מורכבת יחסית. לכן, חשוב במיוחד להשתמש במערכות קירור אוויר או מים יעילות. אופטימיזציה של מערכת הקירור יכולה לא רק לשפר את יעילות ההמסירה החמה, אלא גם להפחית את השימוש בחומרים לקירור, לשפר את האמינות והגנת הסביבה של הציוד. 4.3 אופטימיזציה של מערכת השליטה (1) טכנולוגיות מעקב חכם ותאخيص מרוחק עם התפתחות האינטרנט של הדברים וטכנולוגיות חכמות, מערכת השליטה של מתחממים לייצור חשמל מהרוח מתפתחת בהדרגה לכיוון חכם. על ידי הצגת מערכת מעקב נתונים בזמן אמת ותאخيص תקלות מרוחק, ניתן להגשים מעקב בזמן אמת על מצב הפעילות של המתחמם. כאשר נמצאת חריגה, המערכת יכולה לשלוח אות אזעקה בזמן לבצע תאخيص תקלות מרוחק, להפחית את זמן העצירה של הציוד. (2) תרגול כוח ואופטימיזציה של שליטה בטענה במערכות ייצור חשמל מהרוח, מתחממים לייצור חשמל מהרוח צריכים להתמודד עם שינויים בכוח שנגרמים על ידי שינויים במהירות הרוח. על ידי אופטימיזציה של אלגוריתם תרגול הכוח והצגת מערכת שליטה אופטימלית בטענה, ניתן להבטיח שהמתחמם תמיד יישאר במצב העבודה הטוב ביותר בצריכת רוח שונה. תרגול כוח דינמי יכול לא רק לשפר את יציבות העברת הכוח, אלא גם להאריך באופן יעיל את חיי המתחמם. 5 סיכום מתחממים לייצור חשמל מהרוח משחקים תפקיד חשוב באנרגיה נקיה מודרנית. הביצועים והאמינות שלהם משפיעים ישירות על יעילות מתקני הרוח והיציבות של הרשת החשמלית. בעתיד, עם התפתחות טכנולוגיות מעקב חכם ותאخيص מרוחק, מתחממים לייצור חשמל מהרוח יוכלו לשחק תפקיד גדול יותר בשיפור יעילות הפעולה של מתקני רוח והפחתת עלויות תחזוקה.