Как шаг ветряной турбины

Aug 27, 2023

В настоящее время во всем мире используется более 350 000 ветряных турбин, и ветер продолжает оставаться одним из самых быстрорастущих видов возобновляемой энергии. В 2021 году 93,6 ГВт новых установок довели глобальную совокупную мощность ветроэнергетики до 837 ГВт, показав годовой рост на 12%. В Глобальном отчете о ветроэнергетике за 2022 год отмечается, что в ближайшие пять лет будет добавлено 557 ГВт новых мощностей — более 110 ГВт новых установок каждый год до 2026 года.

Вопрос:Мы знаем, что ветряные турбины являются источником возобновляемой энергии, но сколько энергии производится одной турбиной?

Буччи: Сегодняшние ветряные турбины представляют собой высокотехнологичные точные машины, в которых используются новейшие цифровые и компьютерные технологии для максимизации мощности при каждом порыве ветра. Ветряная турбина среднего размера мощностью 2 МВт может генерировать достаточно электроэнергии для снабжения около 1000 домохозяйств. Работая круглосуточно и без выходных, с ожидаемой эксплуатационной готовностью 98% в течение 20 лет, ветряные турбины работают в чрезвычайно динамичных условиях, где надежность имеет первостепенное значение.

Вопрос:Будут ли ветряные турбины продолжать дополнять глобальную цель нулевых выбросов в ближайшие годы?

Буччи: Ветровые турбины играют ключевую роль в достижении цели Международного энергетического агентства по достижению нулевых выбросов к 2050 году. Это означает, что вся производимая электроэнергия будет иметь нулевые выбросы углекислого газа и поможет ограничить повышение глобальной температуры до 1,5°C. По мере увеличения размеров ветряных турбин растет и их выходная мощность, а системы с регулируемым шагом становятся стандартным выбором для повышения эффективности.

Вопрос:Можете ли вы рассказать нам больше о системах управления шагом?

Буччи: Благодаря лопастям определенной формы, которые регулируются и вращаются для максимизации производительности, активное управление шагом позволяет настроить ветряную турбину для эффективной работы при любой скорости ветра. Активно управляя углом наклона лопастей, операторы могут оптимизировать энергию вращения ветра независимо от скорости ветра.

Расположенный внутри привода шага ветряной турбины гидравлический цилиндр шага управляет движением, слегка вращая лопасти ротора турбины и регулируя шаг для изменения скорости ветра. Если скорость ветра низкая, цилиндр наклона регулирует угол наклона лопасти, увеличивая площадь поверхности лопасти и улавливая энергию ветра. По мере увеличения скорости ветра лопасти поворачиваются под углом, чтобы уменьшить площадь поверхности, контактирующей с ветром, предотвращая чрезмерную скорость вращения и защищая целостность системы. Сопротивление при более высоких скоростях ветра также отрицательно влияет на эффективность системы, а изменение шага лопастей может значительно улучшить производительность.

Вопрос:Какие конфигурации уплотнений необходимы для цилиндра шага?

Буччи: Система уплотнений должна быть способна работать при давлении 3625 фунтов на квадратный дюйм (250 бар) с постоянным линейным давлением на уплотнения штока и поршня и дифференциальными боковыми нагрузками, которые контролируют позиционирование. При удержании лопатки турбины под углом при выдвижении и втягивании штока делительного цилиндра система уплотнений не должна иметь никакого смещения или проскальзывания. Это может привести к ухудшению шага лопастей и резкому снижению эффективности. Уплотнения также должны легко освобождаться от удерживающего положения с минимальной вибрацией и трением или прерывистым движением и двигаться плавно и линейно. Для этого требуются уплотнительные материалы с низким коэффициентом трения.

Кроме того, уплотнения должны демонстрировать минимальные характеристики износа и обеспечивать непрерывное динамичное движение с короткими ходами. Они происходят в среднем 900 раз в час и могут вызвать особенно агрессивный износ, поскольку уплотнение не может полностью изгибаться и снимать напряжение, как это было бы при работе с длинным ходом.

Вопрос:Какие материалы используются для герметизации ветряных турбин?

Буччи:Стандартных материалов уплотнений гидроцилиндров может быть недостаточно, и для продления срока службы необходимы износостойкие материалы, такие как компаунды на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), наполненные противоизносными присадками, и твердый твердомер, стабильный уретан.