CẤU TẠO BÊN TRONG TUABIN GIÓ

CẤU TẠO BÊN TRONG TUABIN GIÓ

1. Rotor & Stator: Bộ phận này nằm phía cuối trục tuabin, Rotor được gắn trên thân trục và phía đầu kia là bộ cánh quạt. Khi gió thổi tác động lên cánh quạt ở vận tốc nhất định nhờ áp dụng nguyên tắc nâng tựa như hoạt động của cánh máy bay thì cánh quạt quay, đồng thời Rotor quay trong lòng Stator tạo ra từ trường sinh ra dòng điện. Chúng là thành phần chính trong máy phát điện (Generator) của tuabin gió có chức năng chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện năng.

Máy phát điện của tuabin gió thường có hai loại là Máy phát điện không đồng bộ và Máy phát điện đồng bộ.

Rotor và Stator của tuabin điện gió

2. Hộp số: Là trung tâm chuyển động quay của Rotor được kết nối với máy phát thông qua hộp số ba cấp, có tỉ số truyền phụ thuộc vào đường kính Rotor (đường kính càng lớn thì tỉ số truyền càng cao). Tỉ số truyền theo thiết kế của máy phát điện yêu cầu, thường thì chuyển đổi chuyển động từ 18-50 vòng/phút thành khoảng 1.500 vòng/phút.

Như vậy, hộp số đảm nhận nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ quay của Rotor sao cho đúng với yêu cầu tốc độ quay của máy phát. Đây cũng là phần quan trọng trong cấu tạo bên trong tuabin gió.

Cấu tạo của tuabin điện gió

3. Khớp nối & phanh:

Khớp nối: Là phần khớp nối giữa trục chính và hộp số. Do momen xoắn của trục lớn lên khớp nối này thường ở dạng khớp nối cứng.

Phanh: Có hai loại phanh trong tuabin gió là phanh khí động học và phanh cơ khí

- Phanh khí động học là phần điều chỉnh một phần lưỡi cắt gió hoặc điều chỉnh toàn bộ cánh quạt để dừng khi sự cố.

- Phanh cơ khí là hệ thống phanh đĩa cơ. Loại này thường được dùng khi phanh khí động học bị hỏng hoặc khi dừng để sửa chữa các phần liên quan trong Nacelle. Nó phụ thuộc vào cách điều khiển công suất của tuabin. 

4. Hub - Đầu trục: Được đúc bằng gang hoặc thép, là trung tâm đầu trục Rotor gắn liên kết giữa 3 cánh, hướng năng lượng từ bộ cánh vào máy phát điện bởi trục dẫn của Rotor.

Bộ đầu HUB của Vestas chuẩn bị lắp ráp

Thêm vào đó có Power control để kiểm soát gió mà tuabin gió hấp thụ qua trục Rotor. Trường hợp gió quá mạnh nó sẽ phải giảm công suất để tránh quá tải hệ thống. Cơ bản sẽ được chia ra thành: 

- Pitch control: là bộ điều khiển giám sát liên tục sản lượng điện của Tuabin. Nếu gió mạnh quá, mỗi cánh quạt riêng lẻ có thể được điều chỉnh quay dọc theo trục thoát lực đẩy của gió. Điều này làm giảm tốc độ quay của trục do đó tạo ra công suất ổn định ở định mức cho phép.

- Stall control (Điều khiển bằng cách tách dòng): Các cánh quạt được thiết kế để gây ra sự phân tách chảy (ngừng hoạt động) ở một tốc độ gió nhất định. Công suất đầu vào được giảm xuống mặc dù cánh quạt không nghiêng. Cánh quạt được ngừng hoạt động ở một góc cố định, đồng thời khi gió quá mạnh máy phát điện không đồng bộ để hạn chế tự động phát điện. Nó còn được hạn chế tốc độ của hệ thống với tần số lưới điện để cánh quạt không quay nhanh hơn khi gió thổi mạnh hơn.

Mô phỏng hoạt động tuabin gió của GE

5. Thiết bị điện tử: Bao gồm cả phần máy phát điện, hệ thống cung cấp điện lên lưới, cảm biến điều khiển, giám sát máy phát điện,..

- Hệ thống cung cấp điện lên lưới: Sau khi biến đổi từ hoạt động cơ năng thành điện năng thì dòng điện được tạo ra là dòng điện xoay chiều tuy nhiên nó biến động không ngừng về tần số và sản lượng. Qua bộ chỉnh lưu, lọc nó được biến đổi thành dòng điện 1 chiều. Tiếp đó sử dụng biến tần để biến đổi trở lại dòng điện xoay chiều. Cuối cùng nó được kết nối Máy biến áp với cấp điện lưới đồng bộ cho phép để hòa cùng lưới điện truyền tải.

- Cảm biến điều khiển: Khung trục có gắn các cảm biến hoặc thiết bị đo liên tục để ghi lại các thông số như tốc độ gió và hướng gió, tốc độ cánh quạt và máy phát điện, nhiệt độ môi trường và các thành phần riêng lẻ, áp suất dầu, cao độ và góc phương vị... cùng các giá trị điện, dao động hoặc rung động trong vận hành. Từ đó nó có thể điều khiển hoặc cảnh báo để mang lại sự vận hành trơn tru, an toàn nhất.

Cẩu bánh xích 800 tấn lắp trụ điện gió

6. Cấu tạo bên trong tuabin gió còn có Các thiết bị khác:

a. Theo dõi hướng gió (Yaw drive): Từ một cánh gió thời tiết gắn phía đuôi của Nacelle sẽ cung cấp thông tin về phương vị. Các động cơ nằm trên vòng phương vị sẽ trượt trục quay vào vị trí tối ưu được điều khiển bởi các động cơ điều chỉnh.

b. Hệ thống làm mát: Nhiệt độ trong quá trình hoạt động bên trong Nacelle có thể tăng lên khá cao do nhiệt thải ra từ hộp số, máy phát hay bất kỳ thiết bị nào đó. Vì vậy bên trong có các quạt thông gió đặc biệt được lắp đặt trong ống gió luôn giữ cho nhiệt độ đảm bảo vận hành các thiết bị. Hộp số có bộ làm mát riêng biệt.

Nếu ở những vùng băng giá, có thể tuy chọn thêm bộ sưởi ấm do nhiệt độ của các thiết bị bị xuống quá thấp gây khó hoạt động hay kẹt cứng do dầu trong hộp số đặc quánh.

c. Cần trục, thang máy: Trong quá trình lắp đặt hoàn thiện đến duy tu, sửa chữa, bảo trì thì mọi hoạt động đều diễn ra trong trụ đỡ (tower). Bởi thế mà các nhà thiết kế đã tạo ra các hành lang để mọi hoạt động bên trong được diễn ra như thang trèo, lan can, cần trục, cần trục xoay, cần trục gian thậm chí cả thang máy loại nhỏ. Tuy nhiên nó tùy thuộc vào công suất, độ cao và giá thành đầu tư.

d. Chữa cháy: Trong hệ thống chữa cháy tự động có hệ thống cảnh báo và dập lửa tự động. Đồng thời cũng có những bình chữa cháy thông thường được trang bị bên trong cá tuabin gió để xử lý khi cần. Tuy nhiên tùy chọn này được áp dụng theo mức độ. 

Trên đây là bài mô tả qua về Cấu tạo bên trong tuabin gió. Rất mong được sự đóng góp và góp ý bổ sung kiến thức của anh chị em, bạn bè, đồng nghiệp. Trân trọng!

Điện gió ngoài khơi - Offshore

Xem thêm https://hoangsonltd.com/thong-tin-cong-trinh/cau-tao-ben-ngoai-tuabin-gio.html