120x240


120x240


120x240


120x240


120x240





648x60
468x60

قالب پره توربین بادی 2

توربین های بادی، یك كارخانه كامل تولید الكتریسیته هستند كه از اجزای بسیاری تشكیل شده اند. روتور در یك توربین بادی اصلی ترین و مهم ترین جایگاه را دارد؛ عضو گردنده ای كه وظیفه جذب انرژی از باد و انتقال آن به گیربكس ژنراتور و… را به عهده دارد. در میان اجزاء و سیستم های روتور، پره به جهت شكل ویژه آیرودینامیكی، مهم ترین جزء است. امروزه پره توربین ها با توجه به اصول پیشرفتۀ علم آیرودینامیك ساخته میشوند تا هرچه بهتر و بیشتر انرژی باد را جذب كنند. هندسه حاكم بر پره ها بسیار پیچیده تر از هندسه حاكم بر بال هواپیما و یا پره بالگرد است به گونه ای كه دارای باریك شوندگی و پیچش مقطعی برای برآورد بازده بالای آیرودینامیكی است.

به علت ویژگی متغیر باد و بازه وسیع نیروهای وارد بر یك توربین بادی، این ماشین ها و به ویژه پره آنها همواره در معرض بارهای مداوم و تغییر پذیر قرار دارند. یكی از مهم ترین بارهای وارده به اجزای توربین به ویژه پره، بارهای تناوبی است كه باعث تخریب از نوع خستگی میشود. این نوع تخریب بسیار خطرناك تر از تخریب استاتیكی است، زیرا رشد ترك در آنها قابل مشاهده نبوده و تخریب در یك لحظه رخ میدهد. بنابراین در طراحی و ساخت این پره ها باید تمهیدات لازم برای ازبین بردن این مشكل درنظر گرفته شود. هزینه بسیار بالای تعویض و تعمیر پره های خسته شده و همچنین بالا بودن هزینه استخراج انرژی الكتریكی از انرژی باد، موجب میشود تا به این امر دقت بیشتری معطوف شود.

استفاده از فناوری پیشرفتۀ ساخت كامپوزیت ها در این عرصه گام مهمی در جهت چیره شدن بر مشكل خستگی در سازه پره بوده است، زیرا این مواد عمر خستگی طولانی تری نسبت به فلزات دارند. به طور كلی آزمایش های انجام شده بر روی خستگی سازه های كامپوزیتی بیانگر این مطلب بوده اند كه این سازه ها از نمونه های همتای فلزی خود در برابر پدیده خستگی مقاوم تر بوده و هستند.

اجزای یك توربین بادی برای یك عمر خستگی 20 ساله طراحی میشوند. این به آن معنی است كه این اجزا بایستی بیش از 120 هزار ساعت كاری را در شرایط طوفانی و باد متغیر تحمل كنند. اگر چنین چیزی با یك موتور خودرو مقایسه شود. اجزای خودرو تنها باید حدود 5000 ساعت كاری را تحمل كنند. مواد مركب از آغاز طراحی توربین های نوین جایگاه ویژه ای داشته اند. نتایج یك پژوهش انجام شده نشان میدهد كه بیش از 89 درصد توربین های ساخته شده در دهه 80 از ماده مركب الیاف شیشه استفاده كرده اند. افزون بر مسئله خستگی، مسائلی همچون شكل دهی، هزینه تولید و سرویس های پس از تولید و به كارگیری، ازجمله مواردی هستند كه صاحبان این صنعت را به سوی استفاده از كامپوزیت ها سوق داده است.

هرچند هزینه اولیه تولید به وسیله كامپوزیت ها بیشتر از مواد موجود كنونی است، اما كاهش هزینه های بعدی ناشی از نگهداری، سرویس و مقاومت آن در برابر پدیده خوردگی و به ویژه هزینه پایین فرایند تولید و سادگی مراحل تولید پره های با شكل پیچیده حاكم بر آنها، همه مواردی هستند كه سبب شده كامپوزیت ها از جایگاه ویژه ای در این صنعت برخوردار باشند.

یكی دیگر از مزایای منحصر به فرد استفاده از این فناوری در طراحی و ساخت پره ها، كاهش وزن سازه به میزان بسیار قابل توجهی است كه خود باعث كاهش بارهای گریز از مركز و بارهای خستگی میشود. این كاهش از آنجا ناشی میشود كه طبیعت این مواد به گونه ای است كه میتوان آنها را در جهت مورد نظر تقویت كرد و بدین ترتیب از تقویت در جهاتی كه نیاز به مقاوم سازی ندارند و بالطبع از افزایش وزن سازه جلوگیری كرد. معماری قابل تغییر شیوۀ ساخت كامپوزیت ها باعث شده است كه در موارد مشابه وزن سازه از نمونه های موجود بسیار كمتر باشد. نتایج یك پژوهش انجام شده كه به تحلیل سازه ای پره یك توربین بادی 300 كیلوواتی پرداخته، نشان میدهد كه در مقایسه با پره ساخته شده از فلز، پره كامپوزیتی برتری های بسیاری دارد.

همانگونه كه نتایج نشان میدهند، سازۀ پره كامپوزیتی وزن بسیار كم تری نسبت به نمونه همتای فلزی خود دارد (29 درصد وزن سازه فلزی) و این در حالی است كه سازه در برابر بارهای خمشی و پیچشی نسبت به نمونه فلزی، سفتی و مقاومت بیشتری داشته و همچنین جابجایی نوك آن نیز كمتر است. بسامد طبیعی ارتعاشات آزاد پره كامپوزیتی كمتر از پره فلزی است، یعنی برای رساندن پره كامپوزیتی به حالت ارتعاشات رزونانس به انرژی بیشتری نسبت به نمونه فلزی نیاز است.

امروزه با گسترش كاربرد این مواد در توربین های بادی علاوه بر پره آن در برج، محفظه ماشین خانه (ناسل) و توپی روتور (هاب) نیز استفاده از مواد مركب افزایش یافته است به گونه ای كه در بسیاری از توربین های بادی به ویژه توربین های كلاس متوسط و بزرگ از برج های استوانه ای مخروطی با پوشش مواد كامپوزیت، توپی روتور كامپوزیتی و محفظه ماشین خانه تمام كامپوزیتی استفاده شده و میشود. همچنین مواد مركب با الیاف كربن در ترمزهای نوك پره به جای فولاد زنگ نزن (Stainless Steel) كاربردهای روزافزونی می یابند.

 

برگرفته از وبسایت  انجمن کامپوزیت ایران

 


Notify via Email Only if someone replies to My Comment



دعوت به همکاری

1- از کلیه علاقمند به همکاری در بخش آموزش دعوت بعمل می‌آید رزومه فعالیتهای آموزشی خود را به آدرس info [at] danyar.ir ارسال فرمایند.

2- از کلیه علاقمندان به انرژی های تجدیدپذیر دعوت به همکاری می‌گردد. چنانچه تمایل دارید در کار ترجمه اخبار و مطالب روز با دانیار همکاری نمایید با آدرس ایمیل info [at] danyar.ir مکاتبه فرمایید.

×