01. مفهوم الخطوة الهيدروليكية المتغيرة وتكوينها ووظيفتها
باعتباره أحد الأجزاء الأساسية لنظام التحكم في توربينات الرياح الكبيرة، فإن نظام الملعب المتغير لطاقة الرياح هو تقنية تقوم بضبط زاوية ميل الشفرة، وضبط الزاوية بين الشفرة واتجاه الرياح تلقائيًا وفقًا لسرعة الرياح، ثم التحكم في عزم الدوران الديناميكي الهوائي والطاقة الديناميكية الهوائية التي تلتقطها توربينات الرياح لتحسين كفاءة التقاط طاقة الرياح وأداء تشغيل مجموعة المولدات. يهدف نظام الميل المتغير إلى تحقيق دوران الشفرة وتغيير زاوية الميل وضمان توازن الطاقة لتوربينات الرياح أعلى من سرعة الرياح المقدرة. في الحالات القصوى، سيقوم نظام الميل المتغير بإكمال عملية الترجيع تلقائيًا لتقليل مقاومة الشفرة للرياح، وبالتالي تقليل سرعة وحمل توربينات الرياح. وهذا يمكن أن يمنع بشكل فعال توربينات الرياح من التلف في الظروف القاسية ويحمي سلامة توربينات الرياح. يلعب نظام الملعب المتغير دورًا مهمًا في التشغيل الآمن والمستقر والفعال للوحدة.
يمكن تقسيم نظام ميل الرياح المتغير إلى نظام هيدروليكي متغير ونظام كهربائي متغير. يستخدم نظام الخطوة الهيدروليكية المتغيرة المحرك لتشغيل المضخة الهيدروليكية كقوة عمل، والزيت الهيدروليكي كوسيط نقل، وصمام الملف اللولبي كعنصر تحكم. يتم تحقيق الدرجة المتغيرة عن طريق تحويل حركة قضيب المكبس الأسطواني إلى الحركة الدائرية للشفرة.
مخطط القيادة الهيدروليكية المتغيرة
مخطط محرك المروحة الكهربائية المتغيرة
في النظام الهيدروليكي ذو الميل المتغير، تعد محطة المضخة الهيدروليكية وحلقة الانزلاق الهيدروليكية ومجموعة الصمامات ذات الميل المتغير والصمام النسبي والمراكم والأسطوانة كلها مكونات مهمة لضمان التشغيل الطبيعي للنظام.
توفر محطة المضخة الهيدروليكية طاقة هيدروليكية مستقرة للنظام الهيدروليكي بأكمله وهي مصدر الطاقة للنظام. يتم استخدام حلقة الانزلاق الهيدروليكية لتوصيل محطة المضخة الهيدروليكية داخل غرفة المحرك بقسم الشفرة الدوارة، مما يضمن النقل السلس للزيت عالي الضغط إلى مجموعة الصمامات المتغيرة والأسطوانة. وفقًا لتعليمات نظام التحكم، تتحكم مجموعة الصمامات المتغيرة بدقة في توسيع الأسطوانة وتحقق تعديل زاوية الشفرة. يلعب المركم مجموعة متنوعة من الأدوار في النظام الهيدروليكي المتغير، بما في ذلك العمل كمصدر طاقة إضافي، والحفاظ على النظام عند ضغط ثابت، وتوفير مصدر طاقة الطوارئ، وامتصاص الصدمات الهيدروليكية، وما إلى ذلك. في حالة الطوارئ، مثل الفقدان المفاجئ لضغط النظام أو انقطاع التيار الكهربائي، يمكن للمراكم تحرير الزيت الهيدروليكي المخزن بسرعة، مما يضمن إمكانية إعادة الشفرة بأمان إلى الموضع المقصود. أسطوانة الزيت هي الآلية التنفيذية التي تحقق تعديل زاوية الشفرة حسب تعليمات نظام التحكم وضبط مجموعة صمامات المجداف.
02. مزايا الأداء الهيدروليكي المتغير ومزايا القيمة
مع التطوير المستمر لتكنولوجيا توليد طاقة الرياح، فإن النظام الهيدروليكي المتغير، كجزء مهم من توربينات الرياح، يبرز أداءه ومزايا قيمته تدريجياً. فيما يلي أداء وقيمة جانبين من النظام الهيدروليكي المتغير في-التحليل العميق.
1. ميزة الأداء
- موثوقية عالية ومعدل فشل منخفض
يعتمد النظام الهيدروليكي المتغير تكنولوجيا هيدروليكية ناضجة ومستقرة، والتي تتمتع بموثوقية عالية ومعدل فشل منخفض. وهذا يعني أن توربينات الرياح يمكن أن تحافظ على تشغيل مستقر لفترة طويلة أثناء التشغيل، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل الناجم عن الأعطال ويحسن كفاءة توليد الطاقة.
- استجابة سريعة وتعديل دقيق
يتمتع النظام الهيدروليكي المتغير بسرعة استجابة سريعة ودقة ضبط عالية. عندما تتغير سرعة الرياح، يمكن للنظام الهيدروليكي المتغير ضبط زاوية شفرة المروحة بسرعة للتكيف مع ظروف سرعة الرياح المختلفة، وبالتالي ضمان التشغيل الفعال لتوربينات الرياح.
- ارتفاع الناتج عزم الدوران
يمكن للنظام الهيدروليكي المتغير أن يوفر خرج عزم دوران كبير، مما يمكّن توربينات الرياح من الحفاظ على حالة تشغيل مستقرة في مواجهة بيئة حقل الرياح المعقدة. وفي الوقت نفسه، يعمل عزم الدوران العالي أيضًا على تحسين القدرة على التكيف والموثوقية لتوربينات الرياح.
- مخزن مؤقت ممتص للصدمات-.
إن وجود التخميد الهيدروليكي يمكن أن يمتص عزم الدوران الناتج عن عمود دوران الشفرة، ويلعب تأثير تخميد جيد على الشفرة والمروحة نفسها.
- تبسيط الصيانة والقضاء على الحاجة إلى تزييت سطح الأسنان
يستخدم نظام المروحة الهيدروليكي المتغير محامل أبسط، مما يلغي الحاجة إلى تشحيم التروس ويقلل عدد نقاط التشحيم للتزييت المركزي. في أنظمة التروس التقليدية، يعد تشحيم سطح الأسنان أمرًا ضروريًا لتقليل الاحتكاك والتآكل بين التروس. ومع ذلك، فإن الأنظمة الهيدروليكية ذات الميل المتغير تنقل القوة باستخدام الزيت الهيدروليكي، وبالتالي تلغي الحاجة إلى تشحيم سطح الأسنان. وهذا لا يؤدي إلى تبسيط إجراءات الصيانة فحسب، بل يقلل أيضًا من المشكلات المحتملة الناجمة عن عدم كفاية التشحيم أو الإفراط فيه.
- محرك بدون تروس لحل مشكلة تآكل التروس
لا توجد تروس، ولا استجابة لتردد رد الفعل العكسي، ولا توجد مشاكل في تآكل التروس: تفشل محركات التروس تدريجيًا بسبب الاحتكاك والتآكل أثناء فترات التشغيل الطويلة، مما يتطلب الاستبدال والصيانة المنتظمة. يقوم نظام المروحة الهيدروليكية المتغيرة مباشرة بتشغيل الشفرة للدوران من خلال الأسطوانة الهيدروليكية، بدون نقل التروس، لذلك لا توجد مشكلة في تآكل التروس. وهذا يقلل بشكل كبير من تكلفة الصيانة ومعدل فشل النظام ويحسن الموثوقية وعمر الخدمة للنظام.
- ريش الطوارئ، وعمر طويل، واستجابة سريعة
باستخدام المجمع كطاقة مجداف للطوارئ، يمكن تحقيق التريش في حالات الطوارئ في حالة انقطاع التيار الكهربائي بالكامل. عمر خدمة طويل، استجابة سريعة في حالات الطوارئ.
2. ميزة القيمة
- تحسين كفاءة توليد الطاقة
تعمل الأنظمة الهيدروليكية ذات الدرجات المتغيرة على تمكين توربينات الرياح من التقاط طاقة الرياح بشكل أفضل وتحويلها إلى كهرباء من خلال الاستجابة بسرعة وضبط زاوية شفرات المروحة بدقة. وهذا يساعد على تحسين كفاءة توليد الطاقة لتوربينات الرياح وتقليل تكاليف توليد الطاقة.
- تقليل تكاليف التشغيل والصيانة
إن الموثوقية العالية ومعدل الفشل المنخفض للنظام الهيدروليكي المتغير يقلل من تكاليف تشغيل وصيانة توربينات الرياح. في الوقت نفسه، نظرًا لسهولة صيانة وتجديد النظام الهيدروليكي المتغير، فإنه يمكنه تقليل تكاليف التشغيل والصيانة وتحسين توفر المعدات. في الأنظمة الموجهة، عندما يتآكل الترس إلى حد معين، قد تكون هناك حاجة لعمليات الرفع لاستبدال الترس أو صيانته. وهذا لا يزيد من تعقيد وتكلفة الصيانة فحسب، بل قد يؤثر أيضًا على التشغيل العادي لتوربينات الرياح. لا يتطلب النظام الهيدروليكي ذو الميل المتغير نقل التروس، وبالتالي فإن عمليات الرفع هذه غير مطلوبة، مما يقلل من صعوبة وتكلفة الصيانة.
- تحسين الأمن
يستخدم النظام الهيدروليكي ذو الخطوة المتغيرة المركم كخطوة متغيرة للطوارئ، والتي يمكن أن تدعم بسرعة عملية التزيين الكاملة للأسطوانة الهيدروليكية ذات الخطوة المتغيرة في حالات الطوارئ، وبالتالي تحسين سلامة توربينات الرياح. بالإضافة إلى ذلك، فإن استقرار وموثوقية النظام الهيدروليكي المتغير يساعد أيضًا على تقليل حوادث السلامة الناجمة عن الأعطال.
- مستقر وموثوق، ومضاد للتداخل-البرق، ويقلل من خطر التوقف عن العمل
نظرًا لأن النظام الهيدروليكي ذو الميل المتغير يعتمد بشكل أساسي على الزيت الهيدروليكي لنقل الطاقة، بدلاً من الخطوط الكهربائية المعقدة والمكونات الكهربائية، فهو ليس عرضة للتأثير المباشر للبرق، والتداخل الكهرومغناطيسي، وما إلى ذلك. حتى في ظل ظروف الطقس البرق الشديدة، يمكن للنظام الهيدروليكي ذو الميل المتغير الحفاظ على استقرار وموثوقية جيدين، مما يقلل من وقت التوقف عن العمل.
