Ngày nay, tuabin gió được sử dụng rộng rãi để tạo ra điện nhưng không phải ai cũng có thể nắm rõ thông tin cụ thể về thiết bị này. Hãy cùng tìm hiểu thêm về cấu tạo tuabin gió và cách thức hoạt động của nó trong bài viết dưới đây.
Giới thiệu tuabin điện gió
Tuabin điện gió là gì?
Tuabin điện gió được hiểu đơn giản là một thiết bị cơ khí có cấu tạo tương đối đơn giản, thực hiện chức năng mượn năng lượng gió để chuyển đổi động năng thành cơ năng và cuối cùng thành điện năng để cung cấp điện cho các hoạt động sản xuất và đời sống.
Nguyên lý hoạt động
Để có thể điều khiển và sử dụng tuabin gió một cách hiệu quả, đừng bỏ qua những thông tin về nguyên lý hoạt động của tuabin gió:
Gió sau khi đi qua tuabin sẽ làm cho các cánh của tuabin gió bao quanh rôto. Vì rôto được nối với trục chính nên trục chính cũng sẽ dẫn động trục máy phát điện, từ đó tạo ra điện.
Thông thường, các tuabin gió sẽ được đặt trên các cột cách mặt đất khoảng 30m để phát huy tối đa năng lượng gió. Đây cũng chính là độ cao sẽ khiến cánh quạt quay với tốc độ nhanh nhất, không bị ảnh hưởng bởi các luồng gió bất thường.
Cấu tạo tuabin điện gió gồm mấy phần?
Cấu tạo của một tuabin gió bao gồm 6 bộ phận chính: Tháp, Móng, Vỏ, Rotor và các cánh quạt, Hub, Máy biến áp.
Mỗi bộ phận sẽ đảm nhiệm một chức năng riêng biệt, mời bạn tham khảo thông tin cụ thể dưới đây:
Tháp
Chức năng của tháp là hấp thụ tải trọng tĩnh đáng kể (do lực gió) và hỗ trợ trọng lượng trực tiếp của vỏ bọc và rôto. Vì vậy, tháp có kết cấu thép hoặc bê tông hình ống và trong một số trường hợp đặc biệt tháp có kết cấu lưới.
Khả năng chịu lực của tháp tuabin gió rất cao vì vỏ bọc thường nặng vài trăm tấn cũng như các ứng suất do lực gió và cánh quạt gây ra.
Đối với một dự án, tháp phát điện tua-bin chiếm từ 15 đến 20% chi phí và cũng là phần tiết kiệm nhất của dự án. Chiều cao của tuabin gió sẽ phụ thuộc vào một số chi tiết nhất định như chi phí, công việc cần thực hiện,…
Các loại tháp tuabin gió phổ biến: tháp bê tông đúc sẵn, tháp hybrid, tháp giàn thép, tháp có cốp pha leo, tháp trụ có cốt thép.
Nền
Để đảm bảo sự ổn định của tuabin gió, chúng ta sẽ sử dụng móng cọc hoặc móng phẳng (quyết định sẽ căn cứ vào độ bền của móng bên dưới). Nó là nền tảng neo giữ tuabin gió với mặt đất.
Chức năng của móng sẽ là cố định tuabin gió với mặt đất để ổn định tuabin gió, móng cọc hoặc móng nông:
-
Móng tấm/ móng nông
Móng này được tạo thành từ những tấm bê tông cốt thép lớn nằm dưới lòng đất, đây là loại móng được sử dụng phổ biến hiện nay.
-
Móng cọc
Móng này được cố định bằng cọc cắm vào đất (phù hợp với những nơi có nền đất yếu).
Đối với một số tuabin gió ngoài khơi, các loại móng sau được sử dụng:
-
Nền móng trọng lực
Được đặt dưới đáy biển, nó có trọng lượng bê tông cực lớn và ổn định, không cần cố định thêm vào đáy biển.
-
Tripod
Sẽ có một chân đỡ để đỡ tuabin gió, các cọc được nối với nhau bằng khung thép sao cho lực phân bố đều giữa 3 cọc (mỗi cọc được cố định dưới đáy biển ở độ sâu 10 – 20 m).
-
Bucket foundation (móng xô)
Sẽ có một trụ thép mở ra hướng xuống, trụ được đặt dưới đáy biển sau đó được bơm lên, áp suất âm do móng tạo ra sẽ ép xuống mặt đất. Và chính vật liệu ở đáy trong của hình trụ sẽ đỡ phần móng, cố định nó vào đáy biển.
-
Monopile
Móng này là cột và cọc thép có đường kính khoảng 4m đóng xuống đáy biển, tùy theo mực nước biển mà có thể điều chỉnh độ sâu thích hợp.
Rotor và cánh quạt
-
Rotor
Rôto được biết đến là một bộ phận được cung cấp cùng với các cánh quạt và cùng nhau tạo ra sự chuyển đổi năng lượng gió thành chuyển động cơ học để tạo ra điện.
Hiện nay, rôto ba cánh trục ngang là phổ biến nhất, các cánh quạt thường được làm bằng sợi thủy tinh hoặc nhựa gia cố bằng sợi carbon. Thiết kế của các cánh quạt giống như cánh máy bay, sử dụng cùng nguyên lý lực nâng: phần dưới của cánh gió đi qua sẽ khiến không khí tạo ra một áp suất cao hơn, phần trên sẽ tạo ra lực cản, các lực này sẽ tạo ra áp suất cao hơn. dẫn động rôto. Quay.
-
Cánh quạt
Nó là bộ phận cực kỳ quan trọng của cánh quạt và tuabin gió. Sẽ có những yêu cầu cụ thể khác nhau đối với từng cánh quạt và chúng sẽ cần phải chịu được tải nặng.
Cách thức hoạt động: Cánh quạt sẽ thu gió và chuyển động năng thành chuyển động quay của trục. Lúc này, các cánh quạt sử dụng nguyên lý “nâng” (bên dưới các cánh, luồng không khí tạo ra quá áp, phía trên các cánh sẽ có chân không), các lực này cũng sẽ làm quay rôto.
Hub
Trục là tâm của rôto được làm bằng thép đúc hoặc gang. Đây là trung tâm truyền năng lượng từ các cánh quạt đến máy phát điện.
Đối với tuabin gió có hộp số, trục sẽ được nối với trục hộp số quay chậm, chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng quay. Trong trường hợp tuabin dẫn động trực tiếp thì trục trung tâm cũng sẽ truyền tải điện năng trực tiếp đến máy phát điện hình khuyên.
Các cánh rôto sẽ được gắn vào trục bằng nhiều cách khác nhau như: cố định ở một vị trí, giống như con lắc hoặc bằng khớp nối. Tuy nhiên, phương pháp cố định một vị trí là ứng dụng thực tế nhất.
Nacelle
Nacelle là bộ phận thực hiện chức năng bảo trì máy móc tuabin vì nó có khả năng quay theo hướng gió và được kết nối với tháp bằng vòng bi.
Hệ truyền động Nacelle sẽ bao gồm:
- Trục rôto có đệm
- Hộp số (không có sẵn cho tuabin truyền động trực tiếp)
- Phanh có khớp nối
- Máy phát điện
Các bộ phận của hệ truyền động sẽ có nhiều cách bố trí khác nhau nhưng vẫn đảm bảo các thông số kỹ thuật yêu cầu giữa các nhà sản xuất.
Máy biến áp
Là nơi diễn ra chức năng phát điện, rôto tạo ra mômen xoắn được khuếch đại trong hộp số rồi chuyển hóa thành năng lượng điện. Tương tự như các máy phát điện khác, máy phát điện của tuabin gió quay một cánh quạt nối trực tiếp với nam châm điện để tạo ra điện.
Đối với các tuabin gió công suất lớn sẽ thường sử dụng máy phát điện không đồng bộ công suất kép (với dòng máy phát điện này, tốc độ quay khi máy hoạt động sẽ thay đổi).
Có chức năng quan trọng tương tự như máy biến áp, trạm điều khiển điện có chức năng điều khiển lượng điện năng hấp thụ bởi tuabin. Nếu gió quá mạnh thì điện năng sẽ bị giảm đi để không ảnh hưởng đến hệ thống. Hai phần quan trọng nhất là kiểm soát độ lệch và kiểm soát cao độ.
Ngoài các thành phần chính trên, kết cấu tuabin gió còn sẽ bao gồm hệ thống giám sát hướng gió (chức năng quay các cánh tuabin gió hướng gió một góc tối ưu nhất), hệ thống thụ động (các cánh quạt nằm phía sau tuabin gió). ). tháp).sẽ tự động đi theo hướng làm việc của gió), hệ thống tự động (áp dụng cho cánh quạt xuôi gió và ngược gió), hệ thống làm mát và sưởi ấm, thiết bị chống sét, bình chữa cháy, cần cẩu và thang máy.
Hy vọng qua bài viết chia sẻ trên có thể giúp các bạn hiểu rõ hơn những thông tin về cấu tạo của tuabin gió cũng như khái niệm và hoạt động của nó.
