กังหันลมอุตสาหกรรมที่ทรงพลังทำงานอย่างไร

ปฏิกิริยาตามธรรมชาติของชั้นบรรยากาศต่อความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นต่างๆ คือลม ผลที่ตามมาของความกดอากาศที่ลดลงทำให้ลมพัดจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ และยิ่งความแตกต่างของความดันมากขึ้น ลมก็จะยิ่งแรงขึ้น—ความเร็วของลมก็จะยิ่งสูงขึ้น ในทางทฤษฎี คาดว่ารังสีดวงอาทิตย์มากถึง 2% จะถูกแปลงเป็นพลังงานลมเชิงกล เนื่องจากการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติของอากาศในชั้นบรรยากาศ

เป็นที่ทราบกันดีว่าภูมิประเทศของพื้นที่บางแห่งสามารถขยายลมหรือจำกัดการไหลของอากาศได้ ดังนั้นในพื้นที่ของเทือกเขา ทางผ่าน ใกล้หุบเขาแม่น้ำ เงื่อนไขในการติดตั้งกังหันลมจึงเหมาะอย่างยิ่ง และถ้าเราจำได้ว่าพลังงานที่สามารถได้รับจากลมนั้นเป็นสัดส่วนกับมวลของอากาศที่ไหลผ่านกังหันและลูกบาศก์ของความเร็ว มันก็ง่ายที่จะเข้าใจถึงโอกาสที่เปิดอย่างรวดเร็วในทิศทางนี้

ลมเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานธรรมชาติที่มีแนวโน้มมากที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัยไม่ใช่เพื่ออะไรในหลายๆ ประเทศ ปีแล้วปีเล่ามีการสร้างฟาร์มกังหันลมเพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟาร์มกังหันลม โดยเฉพาะบริเวณชายฝั่งทะเล มหาสมุทร และที่ราบ

ลักษณะลมกระโชกแรงไม่ได้มีส่วนช่วยให้เครือข่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพดังนั้นการสะสมพลังงานเพื่อวัตถุประสงค์ในการใช้งานต่อไปจึงกลายเป็นงานที่สำคัญ แต่งานนี้กำลังได้รับการแก้ไข — กำลังสร้างระบบจัดเก็บแบตเตอรี่สำหรับอุตสาหกรรมและส่วนตัว มีการดำเนินมาตรการต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง

และตอนนี้เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าเครื่องกำเนิดลมอุตสาหกรรมที่ทรงพลัง (เช่น Enercon E-126) ที่มีความจุ 6-8 เมกะวัตต์ซึ่งรวมอยู่ในระบบจ่ายไฟของเมืองเล็ก ๆ จะสามารถตอบสนองความต้องการของผู้อยู่อาศัยได้ และความต้องการโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม มาดูกันที่อุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดลมอุตสาหกรรม ท้ายที่สุด เครื่องกำเนิดลมแต่ละเครื่องเป็นผลิตภัณฑ์จากความคิดทางวิศวกรรมที่พิถีพิถัน ซึ่งเป็นผลมาจากการคำนวณที่แม่นยำและการออกแบบที่ยาวนานเพื่อให้ได้เครื่องแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทุกรายละเอียดของโครงสร้างขนาดใหญ่จึงไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ . ตัวอย่างเช่น เราจะอ้างถึงการออกแบบเครื่องกำเนิดลม Enercon E-126 และดูที่ชิ้นส่วนหลัก

หอคอย

หอคอย (7) สูงหลายสิบเมตรเป็นที่รองรับเครื่องกำเนิดลมอุตสาหกรรม ทำจากคอนกรีตเสริมเหล็กทั้งหมดโดยการหล่อแบบต่อเนื่องในแบบหล่อหรือประกอบจากวงแหวนคอนกรีตเสริมเหล็กสั้นที่ติดตั้งตามลำดับบนกันและกันและเชื่อมต่อด้วยการดึงสายเคเบิลของโครงผ่านคอนกรีตเสริมเหล็กมีความแข็งแรงมากพอที่จะยึดกังหันที่มีน้ำหนักมากและเพดานที่ยกขึ้นได้ รวมทั้งทนทานต่อภาระที่เกิดจากการทำงานของกังหันลม ป้องกันไม่ให้โครงสร้างพลิกคว่ำ

ฐานของหอคอยวางอยู่บนฐานคอนกรีตเสริมเหล็ก (8) ซึ่งน้ำหนักจะแปรผันตามน้ำหนักของหอคอย ตัวอย่างเช่น กังหันลม Enercon E-126 มีน้ำหนักรวมประมาณ 6,000 ตัน ส่วนรองรับไม่ได้มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก มีรูปร่างใกล้เคียงกับกรวยที่ถูกตัดมากกว่าทรงกระบอก หอคอยที่ขยายออกที่ฐานช่วยให้โครงสร้างทั้งหมดอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องอย่างแน่นหนา

ใบมีดและโรเตอร์

ใบพัด (6) และใบพัด (5) ของกังหันลมอุตสาหกรรมทำจากเส้นใยผสมพิเศษที่มีพื้นฐานมาจากเหล็ก ใบพัดจะประกอบจากส่วนต่างๆ แยกกันหรือทำเป็นเสาหิน ขึ้นอยู่กับขอบเขต ตามกฎแล้วจะใช้สลักเกลียวและฮับเพื่อติดใบมีดเข้ากับโรเตอร์ ใบมีดนั้นติดอยู่กับฮับและติดฮับเข้ากับโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยตรง

การหมุนของกังหันรอบหอคอย

ในการหมุนกังหันรอบหอคอยก เครื่องยนต์แบบอะซิงโครนัส (3) ต่อด้วยเฟืองเข้ากับวงแหวนที่ฐานของสะดือ เครื่องยนต์ดังกล่าวอาจมีได้ตั้งแต่หนึ่งถึงสามเครื่องทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่องกำเนิดลมและกำลัง

เครื่องปั่นไฟ

หากหน่วยก่อนหน้าที่ออกแบบคล้ายกันกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสมาตรฐานถูกนำมาใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับกังหันลม ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 นวัตกรรมเช่นเครื่องกำเนิดวงแหวน (1) ก็ปรากฏขึ้น ที่นี่โรเตอร์เทอร์ไบน์ที่เชื่อมต่อกับฮับก็เป็นโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเช่นกัน

ขดลวดกระตุ้นอิสระตั้งอยู่บนวงแหวนโรเตอร์ ก่อตัวเป็นขั้วแม่เหล็ก และตามลำดับบนสเตเตอร์ของขดลวดสเตเตอร์ ขดลวดสเตเตอร์แบ่งออกเป็นส่วน ๆ (ในกรณีของ Enercon E -126 - เป็นสี่ส่วน) ซึ่งแต่ละส่วนจะเชื่อมต่อกับวงจรเรียงกระแสแยกต่างหาก ตัวควบคุมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ในห้องเครื่องยนต์ (2) ของส่วนท้าย

อินเวอร์เตอร์

หลังจากแก้ไขแล้ว แรงดันไฟฟ้าตรง 400 โวลต์จะถูกส่งไปยังอินเวอร์เตอร์ (4) ซึ่งติดตั้งที่ฐานของหอคอย ซึ่งพลังงานจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับและหลังจากการแปลงแล้วจะถูกส่งไปยังสายไฟ

เราดูส่วนประกอบสำคัญของกังหันลมอุตสาหกรรมสมัยใหม่โดยใช้ตัวอย่างรุ่น Enercon E-126 ซึ่งติดตั้งครั้งแรกใกล้กับเมือง Emden ของเยอรมันในปี 2550 ปัจจุบันกำลังการผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ที่ 7.58 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับวิลล่า 4,500 หลัง มีไฟฟ้าใช้ตลอดทั้งปี

จนถึงปัจจุบัน Enercon ได้สร้างกังหันลมดังกล่าวแล้วกว่า 13,000 ตัวทั่วโลก โดยมีกำลังการผลิตติดตั้งรวมแล้วในปี 2553 เกินกว่า 2,846 เมกะวัตต์