مقاله بررسی تکنولوژی ساخت و تولید پره های توربین بادی

word قابل ویرایش
10 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

بررسی تکنولوژی ساخت و تولید پره های توربین بادی
چکیده :

پره ها یکی ازقسمتهای منحصر به فرد در ساختار توربینهای بادی هستند. به گونه ای که دارای ویژگیهای خاص مکانیکی (در زمینه نوع مواد و تنشهای وارد برآن) و آیرودینامیکی می باشند. با گسترش نیروگاههای بادی و رشد روزافزون توربینهای بادی به منظور تولید و تامین انرژی الکتریکی، برابعاد و اندازه پره های توربین بادی افزوده شده است.

تکنولوژی ساخت و تولید پره های توربین بادی در هر دو زمینه ی فرآیند و مواد مورد استفاده در آنها با پیشرفتهای جدیدی روبرو شده است به گونه ای که تولید کنندگان بزرگ این پره ها با انتخاب طرحها و استفاده از مواد جدید سعی در بهینه سازی خواص مکانیکی در آیرودینامیکی پره ها دارند. فیبرهای کامپوزیتی و رزینهای متفاوت از جمله مواد مختلف مورد استفاده در تولید روتور پره های توربین بادی می باشد.

در این مقاله به معرفی پره توربین بادی به عنوان یکی از مهمترین اجزاء توربین بادی می پردازیم و درادامه به بررسی مواد مورد استفاده در آنها و روشهای مختلف قالب گیری درساخت و تولید آنها می پردازیم. این مقاله بر اساس قسمتی از تحقیقات پایان نامه کارشناسی ارشد نویسنده در مورد کاهش تاثیرات زیست محیطی دفع پره های توربین بادی در دانشگاه گاتلند۱ در کشور سوئد نوشته شده است.

کلمات کلیدی: پره توربین بادی ، ساخت و تولید ، مواد و فرآیند ، قالب گیری.

-۱ مقدمه

توربین بادی انرژی جنبشی موجود در باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید. قسمت اصلی هرتوربین بادی روتور آن میباشد که شامل تعداد متفاوتی پره می باشد . توربین بادی استاندارد دانمارکی دارای سه پره می باشد. [۱]

شکل -۱ توربین بادی استاندارد دانمارک[۲]

باد دراثر عبور ازمیان پره ها باعث به چرخش درآمدن آنها می شود. این چرخش بوسیله محوراصلی به گیربکس و درآخر به ژنراتور منتقل می شود.
برای به چرخش درآمدن روتور توربین بادی پره ها باید دارای طراحی آیرودینامیکی باشند به گونه ای که فشار هوایی که از سطح بالایی ایرفویل پره می گذرد کمتر از فشار هوایی باشد که از سطح پایینی ایرفویل آن می گذرد. علاوه برطراحی آیرودینامیکی ،پره های توربین باید از لحاظ مکانیکی نیز ویژگیهای خاصی را دارا باشند . به طوری که بتوانند درهنگام بروز بادهای شدید و طوفان ، که باعث ایجاد تنشهای شدید متوالی و خستگی زیاد درآنها می شود مقاومت کنند. ازطرف دیگر از لحاظ اقتصادی ساخت و تولید آنها با وجود این خواص مکانیکی و آیرودینامیکی باید مقرون به صرفه نیز باشند.

با رشد زیاد توربینهای بادی در دهه گذشته ، ابعاد و اندازه پره های توربین بادی نیز افزایش یافته است درنتیجه وزن هزینه تولید آنها نیز به تناسب افزایش یافته است .

براساس یک محاسبه کلی به ازاء افزایش هرکیلووات توان اسمی توربین بادی به ۱۰ کیلوگرم از مواد مورد استفاده در پره نیاز می باشد که این افزایش به ازاء هرمگاوات برابر۱۰ تن می باشد.[۳] این درحالی است که درسال۲۰۰۱به میزان ۵×۱۰۷ کیلوگرم مواد پلاستیکی متفاوت در تولید پره های توربین بادی درجهان به کار رفته است .[۴] این میزان به طور شگفت آوری تا سال۲۰۱۰ افزایش پیدا کرده است به گونه ای که تنها درقاره اروپا و امریکا این میزان به ۱۳۱× ۱۰۷ کیلوگرم رسیده است . لازم به ذکر است که کشورهای درحال توسعه مانند چین و هند و کشورهای دیگری مانند مکزیک ، برزیل ،کانادا ، استرالیا و… به سرعت درحال گسترش نیروگاههای بادی می باشند .[۵]

پره های توربین بادی ۱۰ – ۱۵ درصد از هزینه کل تولید توربین بادی را به خود اختصاص می دهند و به این واسطه برروی هزینه انرژی الکتریکی تولیدی تأثیر مستقیم دارند.[۱] نسل جدید پره های توربین بادی با کاهش زیادی در میزان مواد اولیه مصرفی، وزن و هزینه تولید مواجه بوده است اما تلاش برای طراحی های بهینه تر و مقرون به صرفه تر همچنان ادامه دارد.

-۲ ساختار پره :

پره توربین بادی همانند بال هواپیما از یک ایروفویل تشکیل شده است . ایروفویلهایی که در ساخت هواپیما استفاده میشود اکراًث با نام NACA شناخته می شوند. از این ایرفویلها تا سال ۱۹۹۰ در ساخت پره های توربین بادی استفاده می شد اما از ۱۹۹۰ ایرفویلهای مخصوص توربین بادی توسعه پیدا نمودند. [۱] ضخامت پره توربین بادی در طول آن متفاوت می باشد و براساس درصدی از پهنای آن تغییر می کند . [۶] ایرفویل پره توربین بادی دارای قسمتهای متفاوتی می باشد:

-۱ لبه حمله -۲ لبه فرار -۳ قسمت میانی -۴ سطح پایینی -۵ سطح فوقانی -۶ خط وتر اما به طور کلی از لحاظ ساختار می توان آن را به دو بخش پوسته خارجی و تیرک داخلی تقسیم نمود. [۶]

شکل -۲ قسمتهای مختلف پره توربین بادی [۶]

اندازه طول پره توربین بادی تأثیر مستقیم برمساحت جاروب۲ و میزان کشت باد و در نتیجه توان تولیدی آن می گذارد. با رشد توان تولیدی توربینهای بادی از ۱۹۸۰ تا کنون اندازه پره ها نیز افزایش یافته است . به گونه ای که امروزه پره هایی با طول تقریبی ۱۰۰ متر برای توربینهای مولتی مگاواتی مورد استفاده در کشتزارهای بادی دریایی دردست تولید می باشند. این افزایش اندازه در پره ها باعث افزایش مواد مصرفی ، وزن و پیچیده تر شدن روند تولید و حمل و نقل آنها شده است. [۴] شکل ۳ نشان دهنده افزایش وزن و اندازه پره های توربین بادی از ۷۵۰ کیلووات تا ۴/۵ مگاوات می باشد.

شکل -۳ افزایش وزن و اندازه پره توربین بادی [۴]

-۳ مواد مصرفی در تولید پره ها :

پره های توربین بادی در طی عملکرد خود تحت تأثیر نیروها و بارهای متفاوتی قرار می گیرند. این بارها به طور متناوب بر پره ها وارد می شوند بنابراین پره ها باید توانایی تحمل چنین بارهایی را در مدت ۲۰ تا ۲۵ سال عملکرد مفید توربین بادی داشته باشند. بر این اساس مواد مصرفی درپره های توربین بادی باید خاصیت انعطاف پذیری و مقاومت در برابر تنشها و کرنشهای ایجاد شده درآن را داشته باشد.[۱] از طرف دیگر این مواد برای تأمین خواص مکانیکی و آیرودینامیکی باید سبک و سخت نیز باشند. مواد مورد استفاده در

تولید پره های توربین بادیعموماً از فیبرهای کامپوزیتی تشکیل می شوند . که شامل فیبرهای کربنی و فایبرگلاس می باشند.( فیبرهای کربنی به علت قیمت گران آنها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند). فایبرگلاسهای متفاوت به همراه رزینهای اپوکسی و پلی استر از مواد اساسی تشکیل دهنده پره توربینهای بادی مدرن می باشند. اگر چه تلاشهای مستمری برای بهبود بکارگیری مواد متنوع دیگری درساختار پره همچنان ادامه دارد . اپوکسی ، وینیل استر، پلی استر و مواد ترموپلاستیک و ترموست از مواد معروف و شناخته شده مورد استفاده توسط تولید کنندگان بزرگ اروپایی می باشند که براساس فاکتورهای گوناگونی حجم مشخصی از ساختارپره را تشکیل می دهند. این فاکتورها با توجه به سیاستهای شرکتهای متفاوت و همچنین معیارهای طراحی آنها متفاوت می باشند. [۷]

-۴ فرایند ساخت و تولید پره ها :

کمپانی های متفاوتی درجهان تولید پره های توربین بادی را انجام می دهند . اما از این تعداد تنها ۴ شرکت عمده ۳/۴ این تولید را دردست دارند. [۷]

شکل -۴ سهم تولید شرکتهای تولید پره توربین بادی در جهان]٨[

فرآیند ساخت و تولید پره های توربین بادی یک فرآیند تولید در قالب تزیقی می باشد که روشهای متفاوتی در تولیدآن وجود دارد .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 10 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد