Ուղղահայաց հողմային տուրբիններ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Թեև այսօր էներգիա ստանալու ավելի առաջադեմ եղանակներ կան, հողմային տուրբինները օգտագործվում էին գրեթե ամենուր: Իհարկե, դրանք կիրառվում են այսօր, սակայն դրանց թիվը զգալիորեն նվազել է։ Հասկանալու համար, թե ինչպես են դրանք աշխատում, կարևոր է իմանալ, որ քամին արևային էներգիայի ձև է:

Ընդհանուր նկարագրություն

Հողմատուրբիններն աշխատում են քամու հոսանքների միջոցով: Բայց ինչո՞ւ է քամին ունակ էլեկտրաէներգիա արտադրելու։ Այս երեւույթը տեղի է ունենում այն պատճառով, որ տեղի է ունենում երկրագնդի մթնոլորտի անհավասար տաքացում, մոլորակի մակերեսի կառուցվածքն անկանոն է, ինչպես նաև այն պատճառով, որ այն պտտվում է։ Հողմատուրբինները կամ քամու գեներատորները կարող են քամու կինետիկ էներգիան վերածել մեխանիկական էներգիայի, որը հետագայում կարող է օգտագործվել որոշ այլ խնդիրների համար։

Ինչպե՞ս են այս սարքերը արտադրում էլեկտրականություն սովորական քամու միջոցով: Իրականում ամեն ինչ բավականին պարզ է. Նման տուրբինի շահագործման սկզբունքը ուղղակիորեն հակառակ է օդափոխիչի աշխատանքին: Քամու ուժի ազդեցությամբ հողմատուրբինի շեղբերները պտտվում են, ինչը, իր հերթին, հանգեցնում է գեներատորին միացված լիսեռի պտտմանը:

Տուրբինների տեսակներ

Գոյություն ունեն տարբեր տեսակի տուրբիններ: Ինժեներները առանձնացնում են երկու հիմնական կատեգորիաներ, որոնք ներկայումս օգտագործվում են: Առաջին կատեգորիան հորիզոնական-առանցքային է, իսկ երկրորդը՝ ուղղահայաց-առանցքային: Հողմատուրբինի առաջին տեսակն ունի ամենատարածված դիզայնը, որը ներառում է երկու կամ երեք շեղբեր: Երեք շեղբերով ագրեգատներն աշխատում են «քամու դեմ» սկզբունքով։ Տարրերն իրենք են դրված այնպես, որ նրանք նայում են քամուն:

Աշխարհի ամենամեծ տուրբիններից մեկը GE Wind Energy-ն է: Այս սարքի հզորությունը 3,6 մեգավատ է։ Այստեղ հարկ է նշել, որ որքան մեծ է տուրբինը, այնքան ավելի արդյունավետ է այն: Բացի այդ, օգուտ-գին հարաբերակցությունը նույնպես բարելավվում է ագրեգատի չափով:

Տուրբինի ընդհանուր թիվը

Առաջին ցուցիչը, որով ընտրվում է սարքը, հզորությունն է: Եթե վերցնենք «ծառայողական» տուրբիններ, ապա դրանց հզորությունը կարող է սկսվել 100 կՎտ-ից ու հասնել մի քանի ՄՎտ-ի։ Կարևոր է նաև նշել, որ ինչպես ուղղահայաց, այնպես էլ հորիզոնական հողմատուրբինները կարող են խմբավորվել միասին: Նման խմբերն առավել հաճախ կոչվում են հողմակայաններ: Նման կայքերի նպատակը ցանկալի օբյեկտին էլեկտրաէներգիայի մեծածախ մատակարարումն է։

Եթե խոսենք փոքր միայնակ տուրբինների մասին, որոնց հզորությունը 100 կՎտ-ից պակաս է, ապա դրանք առավել հաճախ օգտագործվում են մասնավոր տներին, հեռահաղորդակցության ալեհավաքներին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու կամ ջրի փոխանցման պոմպերին էներգիա մատակարարելու համար։ Հարկ է նշել, որ փոքր տուրբինները կարող են օգտագործվել նաև դիզելային շարժիչների հետ համատեղ։գեներատորներ, մարտկոցներ կամ արևային մարտկոցներ: Նման համակարգը կոչվում է հիբրիդային համակարգ: Դրանք օգտագործվում են այն վայրերում, որտեղ էլեկտրական ցանցին միանալու այլ հնարավորություն չկա։

Ուղղահայաց տուրբինների առավելությունները

Ներկայումս շատ ավելի հաճախ օգտագործվում է ուղղահայաց տիպի սարքեր։ Դա հիմնավորվում է նրանով, որ ուղղահայաց տեսակը մի շարք առավելություններ ունի հորիզոնականների նկատմամբ։

Ուղղահայաց տիպի աշտարակների վրա բեռը կգործի ավելի հավասարաչափ, ինչը հեշտացնում է ավելի մեծ կառուցվածք ստեղծելն իր չափսերով: Բացի այդ, այս տեսակի տուրբինի վրա ռոտորը տեղադրելու համար լրացուցիչ սարքավորումների կարիք չկա: Աշխատանքի արդյունավետությունը բարձրացնող կարևոր առավելությունն այն է, որ ուղղահայաց տուրբինների շեղբերները կարող են ոլորված լինել՝ պարույրի տեսքով: Սա շատ կարևոր է, քանի որ այս դեպքում քամու էներգիան կազդի դրանց վրա և՛ մուտքի, և՛ ելքի մոտ, ինչը, իհարկե, բարձրացնում է տեղադրման արդյունավետությունը։

Ուղղահայաց տուրբինների ամենակարևոր առավելություններից մեկն այն է, որ երբ դրանք տեղադրվում են, իմաստ չունի առանցքը հարմարեցնել քամու հոսքին: Այս տեսակի սարքը կաշխատի քամու հոսքի դեպքում, որը փչում է երկու կողմից:

Բոլոտովի հողմատուրբին

Այս միավորը առանձնանում է այլ սարքերից: Տուրբինի բնականոն աշխատանքի համար կարիք չկա այն հարմարեցնել տարբեր եղանակային պայմաններին։ Այս դիզայնի քամու ուժային տարրը ունակ է քամին ընկալել ցանկացած կողմից, առանց որևէ մեկիգործառնությունների կարգավորում: Բացի այդ, այս տիպի կայանը չի պահանջում, որ աշտարակը շրջվի, երբ քամու ուղղությունը փոխվի: Ուղղահայաց հողմային տուրբինների մեկ այլ առավելություն (VAWT - հողմային էլեկտրակայան ուղղահայաց գեներատորի լիսեռով) այն է, որ դրանք ունեն հատուկ դիզայն, որը թույլ է տալիս աշխատել ցանկացած հզորության քամու հոսքերի հետ: Գործողությունը հնարավոր է նույնիսկ փոթորիկների ժամանակ։ Հնարավոր է ընտրել տեղադրման մոդուլների քանակը։ Տուրբինի ելքային հզորությունը կախված կլինի դրանց քանակից։ Այսինքն՝ փոխելով մոդուլների քանակը՝ կարող եք փոխել ագրեգատի հզորությունը, ինչը շատ հարմար է։ Մեկ այլ առավելություն այն է, որ քամու ուժի տարրը հավաքված է այնպես, որ այն թույլ է տալիս բարձր արդյունավետությամբ կինետիկ էներգիան վերածել մեխանիկական էներգիայի:

Բիրյուկովի և Բլինովի հողմատուրբինի չափերը

Այս սարքն ունի 0,75 մ տրամագծով երկհարկանի ռոտոր: Այս տարրի բարձրությունը 2 մ է: Թարմ քամու ազդեցության տակ այդպիսի ռոտորը կարողացավ ամբողջությամբ պտտել ասինխրոն ռոտորը: լիսեռ մինչև 1,2 կՎտ հզորությամբ: Տուրբինը կարող է դիմակայել քամու ուժգնությանը մինչև 30 մ/վ առանց ձախողման:

Արժե խոսել այն մասին, թե ինչու է հողմատուրբինը համարվում երկու գիտնականների ձեռքբերումը: Բանն այն է, որ 60-ական թթ. ԽՍՀՄ-ում գիտնական Բիրյուկովը KIEV-ով 46% արտոնագրել է կարուսելային քամու գեներատոր: Այնուամենայնիվ, մի փոքր ավելի ուշ, ինժեներ Բլինովը կարողացավ օգտագործել նույն դիզայնը, բայց ԿԻԵՎ-ի 58% ցուցանիշով:

Տուրբիններհիպերբոլոիդ տեսակ

Հիպերբոլոիդ տիպի հողմատուրբինները հիմնված էին այնպիսի ինժեների գաղափարների վրա, ինչպիսին Շուխով Վլադիմիր Գրիգորևիչն էր:

Այս տեսակի տուրբինի առանձնահատկությունները ներառում են այն փաստը, որ այն ունի քամու հոսքի ավելի մեծ աշխատանքային տարածք: Եթե համեմատենք այս ցուցանիշը սարքերի այլ կատեգորիաների հետ, ապա հիպերբոլոիդ տիպը ցույց է տալիս 7-8% ավելի լավ արդյունքներ, եթե հաշվում ենք մաքրված տարածքից։ Այս ցուցանիշը վավեր է այն տեսակների համար, որոնցում քամու հոսքի աշխատանքային տարածքը ցրված է: Եթե համեմատենք այս տեսակը, օրինակ, Darrieus և Savonius տուրբինների հետ, ապա տարբերությունը կկազմի 40-45%..

Այս կատեգորիայի ագրեգատների հատուկ հատկությունները ներառում են նաև այն փաստը, որ դրանք ի վիճակի են աշխատել վերընթաց օդային հոսքերի հետ: Շատ արդյունավետ է, եթե գեներատորը տեղադրեք լճի, ճահճի, բլրի մոտ և այլն:

Նման տուրբինների առավելությունները ներառում են այն փաստը, որ օդի ակտիվ շերտի շփման գիծը, որը լվանում է հիպերբոլոիդը, 1,6 անգամ ավելի երկար կլինի, քան պտտվող քամու գեներատորի նման պտտվող նմանատիպ գլան: Բնականաբար, այստեղից էլ եզրակացությունը, որ արդյունավետությունը նույնքանով ավելի մեծ կլինի։

Թերություններ

Չնայած այս տուրբինների բազմաթիվ առավելություններին և առանձնահատկություններին, նրանք ունեն նաև որոշ թերություններ:

Բացասական գործոնները ներառում են այն փաստը, որ երբ գեներատորի շեղբերները պտտվում են քամու հոսանքների հակառակ, գեներատորի այս տեսակը զգալի կորուստներ կունենա, ինչը, իր հերթին, կհանգեցնի աշխատանքի արդյունավետության մոտ կիսով չափ նվազմանը:Այս ցուցանիշի նվազումը շատ նկատելի է, եթե համեմատենք ուղղահայաց տուրբինները հորիզոնականների հետ, որոնք նման կորուստներ չունեն։

Մյուս թերությունն այն է, որ ուղղահայաց հողմատուրբինը պետք է շատ երկար լինի: Եթե այն տեղադրեք գետնին մոտ, որտեղ քամու արագությունը շատ ավելի ցածր է, քան բարձր բարձրության վրա, ապա կարող են խնդիրներ առաջանալ ռոտորը գործարկելու հետ, որը պետք է մղել՝ աշխատելու համար: Ինքնին դա ընդհանրապես չի սկսվում։ Դուք, իհարկե, կարող եք տեղադրել հատուկ աշտարակներ՝ շեղբերն ավելի բարձր բարձրացնելու համար, բայց ռոտորի ստորին հատվածը դեռ շատ ցածր կլինի։

Մյուս թերությունները ներառում են այն փաստը, որ ձմռանը հողմային տուրբինների շեղբերին սառցալեզվակներ են գոյանալու: Հարկ է նշել նաև այն մեծ քանակությամբ աղմուկը, որը տուրբիններն արձակում են շահագործման ընթացքում: Որոշ կայանքներ նույնիսկ ունակ են իրենց շահագործման ընթացքում վնասակար ինֆրաձայն արտադրել: Այն առաջացնում է թրթռում, որը կարող է առաջացնել ապակիների, պատուհանների, սպասքի դղրդոց։

Զվարճալի փաստ․ RimWorld-ի հողմային տուրբիններն օգտագործվել են որպես էներգիայի աղբյուր։