THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT ( TUABIN GIÓ MỘT TẦNG CÁNH TRỤC NGANG)

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

PHÂN HIỆU TP.HCM  KHOA CƠ KHÍ 

BỘ MƠN CƠ KHÍ

THIẾT KẾ MƠN HỌC

TRUYỀN ĐỘNG CƠNG SUẤT

Đề tài: Hệ thống điện gió trục ngang một tầng cánh Họ và tên: Mai Hoàng Trung - 615104C056

: Hoàng Văn Thảo - 615104C005

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Ngày nay vai trò của điện năng là rất quan trọng vì nó phải đáp ứng nhu cầu cung cấp điện liên tục cho tất cả các nghành công nghiệp sản xuất và đời sống xã hội của con người. Hơn thế nữa, việc sản xuất nguồn điện năng ngày nay, người ta còn đặc biệt chú trọng đến môi trường. Trong khi các nhà máy thuỷ điện khơng hoạt động hết cơng suất của mình thì các nhà máy nhiệt điện lại gây ra ơ nhiễm môi trường và nguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính. Cho nên vấn đề hàng đầu được đặt ra là phát triển xây dựng phải đảm bảo vấn đề về vệ sinh mơi trường. Trên thực tế đó, cần phải tìm ra nguồn năng lượng tái sinh để thay thế.

Năng lượng gió là nguồn năng lượng thiên nhiên vô tận, nguồn năng lượng táitạo không gây ô nhiễm mơi trường, vì vậy chúng ta có thể tận dụng nguồn nănglượng đó để biến thành nguồn năng lượng điện phục vụ nhu cầu của con người.Việc xây dựng nhà máy điện gió góp phần đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện và tạo racảnh quan du lịch. Với những tiềm năng vơ cùng lớn đó, việc nghiên cứu pháttriển, cải tiến cơng nghệ chế tạo tuabin gió thực sự là vấn đề rất cần thiết. Do vậytôi đã chọn đề tài: “ Hệ thống điện gió trục ngang một tầng cánh”

để nghiên cứu và áp dụng vào thực tiễn, tận dụng nguồn tài nguyên vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho đất nước, đồng thời cũng góp phần giảm bớt sự ô nhiễm môi trường do sử dụng các nguồn năng lượng nhân tạo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

III. Nguyên lý hoạt động ...22

IV. Ứng dụng, ưu và nhược điểm của động cơ tuabin điện gió. ... 23

V. Lắp đặt và vận hành tuabin điện gió ... 24

VI. Tính tốn cơng suất dẫn động và sản lượng điện của tuabin điện gió. ... 27

1. Cách xác định sản lượng điện của một tuabin ...27

2. Vận tốc gió và độ cao cột gió ...31

3. Tần suất (số lần lặp lại) của vận tốc gió ... 31

4. Lập phương trung bình của vận tốc gió ... 32

5. Tốc độ gió tối đa ... 32

6. Hướng gió ...33

7. Cơng suất của gió và của tua bin gió ...34

8. Chiều cao của cột tua bin (cột gió) ... 35

9. Góc thổi của gió ...36

10. Thượng nguồn so với hạ lưu ... 37

VII. Các lỗi và biện pháp khắc phục. ...37

1) Hiệu Suất Thấp: ...37

2) Tiếng Ồn Lớn: ...37

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

4) Mất Hiệu Suất Do Quá Tải: ...38

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

I. Tổng quan về thiết bị

Hình 1 Tuabin điện gió

Tuabin gió hay các cối xay gió xuất hiện đầu tiên ở Anh và Mỹ từ những năm 1887 và 1888 sau đó lan rộng ra khắp thế giới về việc chuyển đổi cơ năng thành điện năng. Tuy nhiên, Đan Mạch mới là quốc gia sản xuất năng lượng điện gió hiện đại đầu tiên. Đan Mạch được gọi là quê hương của các trục điện gió. Xu thế phát triển năng lượng điện gió đang trở thành trào lưu của nhiều quốc gia trên thế giới nhất là các nước phát triển và những nền kinh tế tiêu thụ nhiều năng lượng. Kinh nghiệm thực tiễn của Đức, Ấn Độ, Trung Quốc sẽ là bài học cho phát triển điện gió ở Việt Nam. Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng phát triển năng lượng gió. Theo báo cáo của Viện Năng lượng thì tiềm năng năng lượng gió của Việt Nam tập trung nhiều nhất tại vùng duyên hải miền Trung, miền Nam, Tây Nguyên và các đảo. Đánh giá của Ngân hàng thế giới (WB) cũng cho thấy khoảng 8% lãnh thổ của Việt Nam có tiền năng về năng lượng gió, cao hơn hẳn so với các nước trong khu vực. Hiện tại, Việt Nam có tất cả 20 dự án điện gió với dự kiến sản xụất 20 GW. Nguồn điện gió này sẽ kết nối với hệ thống điện lưới quốc gia và sẽ được phân phối và quản lý bởi Tổng Công ty Điện lực Việt Nam. Việc nghiên cứu triển khai năng lượng gió ở Việt Nam đã đi những bước đầu tiên. Nhưng về cơ bản, sự phát triển năng lượng gió trong nước cịn nhỏ lẻ, còn khá khiêm tốn so với tiềm năng to lớn của Việt Nam. Với xu thế phát triển những nguồn năng lượng “xanh” vì một tương lai “xanh” của Việt Nam và của toàn nhân loại, việc nghiên cứu tiềm năng của các khu vực và tính tốn lựa chọn các thông số kỹ thuật của

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Tuabin gió cho phù hợp để xây dựng Nhà máy Điện gió tại các vùng có tiềm năng gió là rất cần thiết.

* Tuabin điện gió là gì?

- Tuabin điện gió được hiểu đơn giản là một thiết bị cơ khí có cấu tạo tương đơi đơn giản, thực hiện chức năng mượn sức gió để biến đổi động năng thành cơ năng và cuối

cùng là thành điện năng để cung cấp điện cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. * Thị trường điện gió Việt Nam

- Việt Nam có nguồn tài nguyên gió rất dồi dào và nhiều nhất Đông Nam Á. Từ những yếu tố này Nhà nước Việt Nam đã có chính sách phát triển nguồn năng lượng gió và chính phủ đã phê duyệt chiến lược Phát triển năng lượng quốc gia đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2050 với mục tiêu tăng tỉ lệ năng lượng tái tạo lên 5% vào năm 2020 và 11% vào năm 2050.

- Tháng 7 năm 2011, Nhà nước đã thông qua quyết định đầu tiên về giá thu mua cho điện năng sạch hoặc điện năng tái tạo (FIT - Feed-in tariff). Việc thanh tóan được thực hiện trực tiếp với Công ty Điện Lực Việt Nam EVN với giá mua điện là 7,8 US ct/kWh. Ngòai ra thuế nhập thiết bị hoặc tiền sử dụng đất cho cơng trình cũng được ưu đãi.

- Hiện nay một số cơng trình xây dựng cánh đồng điện gió đã và đang được tiến hành tại Việt Nam, điển hình là:

- Cánh đồng điện gió Tuy Phong - Bình Thuận do cơng ty Cổ phần năng lượng tái tạo Việt Nam (REVN) đầu tư với công suất 120MW gồm 80 Tua- bin điện gió Fuhrländer 1,5 MW. Giai đọan I đã hoàn thành vào năm 2011 với 20 Tua-bin.

- Cánh đồng điện gió Bạc Liêu do Cơng ty TNHH Xây dựng-Thương mại - Du lịch Công Lý đầu tư với công suất 99 MW gồm 80 Tua-bin điện gió GE Energy 1,5 MW và đã được chính thức khởi cơng vào tháng 11 năm 2011.

- Song song đó nhiều dự án xây dựng cánh đồng điện gió khác đang trong quá trình làm kế họach hoặc đang tiến hành xin giấy phép để triển khai, điển hình là những dự án:

- Cánh đồng điện gió Phước Dân - Tỉnh Ninh Thuận do Công ty Cổ phần Năng lượng Thương Tín đầu tư với cơng suất 50 MW.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

- Cánh đồng điện gió Mẫu Sơn - Tỉnh Lạng Sơn do Avantis-Energy CHLB Đức liên doanh đầu tư với cơng suất 160 MW.

- Cánh đồng điện gió Ninh Hải - Tỉnh Ninh Thuận do Công ty Phong điện Thuận Bình đầu tư với cơng suất 50 - 70 MW.

1. Cấu tạo của Tuabin điện gió

Cấu tạo của tuabin điện gió gồm có 6 bộ phận chính là: Tháp, Nền, Nacelle, Rotor & cánh quạt, Hub, Máy biến áp và các bộ phận khác cấu thành nên 1 tuabin gió hồn chỉnh.

Hình 1.1 Cấu tạo của tuabin điện gió

1.1 Tháp

- Tháp có chức năng hấp thụ tải trọng tĩnh lớn (do sức mạnh của gió tác động) và chịu trọng lượng trực tiếp của nacelle cùng cánh quạt. Bởi vậy tháp có cấu trúc hình ống bằng thép hoặc bê tông, đối với một số trường hợp đặc biệt tháp có cấu trúc dạng lưới. Khả năng chịu tải của tháp máy phát tubin gió là rất cao vì nacelle thường nặng đến vài trăm tấn, cùng với ứng suất từ lực gió và cánh quạt.

- Đối với một dự án thì tháp máy phát tuabin chiếm 15% - 20% chi phí và cũng chính là bộ phận đem lại kinh tế cho dự án nhất. Độ cao của máy phát tuabin gió sẽ phụ thuộc vào một số chi tiết như chi phí, cơng việc cần giải quyết,...

- Các loại tháp tuabin gió: Các loại tháp sau đây đều có thể được triển khai. Tuy nhiên, tháp bê tông và thép là phổ biến hơn tháp lưới thép:

+ Tháp thép: Thường bao gồm hai đến bốn phân đoạn. Các tháp bê tông với ván khuôn leo: được xây dựng tại chỗ và giúp vận chuyển và lắp đặt dễ dàng hơn (được gọi

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

là bê tông đổ tại chỗ). Nhưng phải hết sức cẩn thận khi ở độ cao đáng kể và vào mùa đông.

+ Tháp bê tông đúc sẵn: Ở đây các phân đoạn được đặt chồng lên nhau tại chỗ và được giằng bằng cáp thép trong tường.

+ Tháp lưới thép: Rất phổ biến ở Ấn Độ, nhưng cũng có thể được tìm thấy ở các nước khác, như ở Mỹ (các nhà máy phương Tây) và ở Đức.

+ Tháp lai: bao gồm các thành phần của các loại tháp nói trên.

+ Trụ với gia cố dây: Rất phổ biến trong các máy phát điện gió nhỏ, vì một mặt chúng nhẹ và mặt khác có thể được thiết lập mà không cần cần trục. Các tháp cao hơn 80m thường có thang máy ở bên trong tháp để thuận tiện cho việc đi lên.

Hình 1.1.1 Các loại tháp tuabin gió

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

1.2 Nền

- Để đảm bảo sự chắc chắn cho tuabin gió chúng ta sẽ sử dụng móng cọc hoặc nền phẳng (việc quyết định sẽ dựa vào độ kiên cố của nền bên dưới). Chính nền sẽ giúp neo tuabin gió với mặt đất. Phần nền sẽ có chức năng cố định máy phát điện gió vào lịng đất nhằm ổn định máy phát điện gió, móng cọc hoặc móng nơng:

- Móng tấm/ móng nơng : Phần móng này được tạo thành từ tấm bê tơng cốt thép lớn nằm dưới lòng đất, đây cũng là loại nền được sử dụng phổ biến hiện nay.

- Móng cọc: Là móng này được cố định bằng cọc vào trong lịng đất (thích hợp ở những nơi có đất nền mềm).

Hình 1.1.2 Q trình xây dựng nền (móng) tuabin điện gió Hướng Tân – Tân Linh - Các nền móng sau đây được sử dụng ngoài khơi (offshore). Hiện tại, rất nhiều nghiên cứu vẫn đang được thực hiện và thử nghiệm.

* Đối với một số tuabin gió được lắp đặt ở ngồi khơi thì được sử dụng các loại móng nền sau đây:

- Gravity foundations (móng trọng lực): Được đặt ở dưới đáy biển, sở hữu trọng lượng bê tông cực lớn và ổn định, không cần phải cố định thêm gì ở dưới đáy biển.

-Tripod: Sẽ có giá ba chân để đỡ máy tuabin điện gió, các cọc được kết nối với nhau bằng một khung thép để lực được phân phối đều ở cả 3 cọc (mỗi cọc đều được cố định dưới đáy biển sâu 10 – 20m).

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- Bucket foundation (móng xơ): Sẽ có một hình trụ bằng thép mở về hướng phía dưới, xi lanh được đặt dưới đáy biển và rồi được bơm ra ngồi, chính áp lực âm lực sinh ra từ trong móng ép xuống đất. Và cũng chính những vật liệu ở đáy bên trong của hình trụ sẽ thực hiện hỗ trợ nền móng, cố định nó vào đáy biển.

- Monopile: Móng nền này là một cột buồm, cọc thép có đường kính khoảng 4m dìm trong đáy biển, dựa vào mực nước biển mà có sự điều chỉnh độ sâu thích hợp.

Hình 1.2 Các kiểu lắp đặt móng cọc

1.3 Rotor & cánh quạt

- Rotor

Hình 1.3.1 Rotor

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<small></small> Roto được biết là thành phần đi liền với các cánh quạt và cùng tạo ra sự chuyển đổi năng lượng gió thành chuyển động cơ học để tạo ra điện.

<small></small> Hiện nay thì rotor ba cánh quạt trục ngang phổ biến nhất, các cánh quạt thường có cấu tạo từ sợi thủy tinh hoặc sợi carbon gia cường nhựa. Thiết kế của các cánh quạt tương tự như của cánh máy bay, sử dụng chung nguyên tắc nâng: Phần ở dưới của cánh quạt gió đi qua sẽ làm khơng khí tạo ra áp suất cao hơn, phần phía trên sẽ tạo ra lực kéo, chính những lực này sẽ làm cho rotor quay.

- Cánh quạt

<small></small> Là bộ phận vô cùng quan trọng trên rotor và của tuabin gió. Sẽ có những yêu cầu cụ thể khác nhau cho từng cánh quạt và chúng sẽ phải chịu trọng tải lớn.

<small></small> Cánh quạt quay lấy năng lượng từ gió bằng cách “bắt” gió và chuyển đổi động năng thành chuyển động quay của hub. Hình dạng tương tự như của cánh máy bay. Cánh quạt rotor sử dụng nguyên tắc “nâng” tương tự với nguyên lý của máy bay: bên dưới cánh, luồng không khí tạo ra quá áp; phía trên cánh là chân khơng. Các lực này làm cho rotor quay.

Hình 1.3.2 Hình ảnh cánh tuabin gió

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

1.4 Hệ thống truyền động của Nacelle

Hình 1.4 Hệ thống truyền động của Nacelle

- Anemometer: Bộ đo lường tốc độ gió và truyền dữ liệu tốc độ gió tới bộ điểu khiển. - Cánh quạt (Blades): Đặc điểm chính của tuabin gió là các cánh quạt. Hầu hết có ba, mặc dù một số thiết kế chỉ yêu cầu hai cánh. Các cánh quạt có hình dạng giống như cánh máy bay, giống như cánh của máy bay. Thiết kế khí động học này tạo ra lực nâng nhiều hơn lực cản, khiến các cánh quạt quay. Kể từ khi các cánh quay, chúng hứng chịu gió một cách tương đối. Mặc dù gió vng góc với các cánh quạt, đầu trên của cánh gió chịu nhiều gió nhất. Vì vậy, các nhà thiết kế nghiêng các cánh quạt theo hướng tương đối của gió để tối đa hóa hiệu quả. Tốc độ và hướng gió tương đối thay đổi một chút đi từ gốc của lưỡi đến đầu ngọn. Các cánh hiệu quả nhất có một chút xoắn để tận dụng hiệu ứng này. Các cánh được gắn vào một trung tâm hình nón. Cùng với nhau, các cánh quạt và trục tạo thành rơto quay theo chiều gió.

- Bộ hãm (Brakes): Cơng suất gió của tuabin cần được kiểm sốt chặt chẽ để tránh làm hỏng hệ thống. Trạm kiểm soát điện gồm 2 phần chính là:

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

+ Chế độ dừng - Stall Control: Khi gió quá mạnh, tuabin gió sẽ hạn chế tự động phát điện, hạn chế tốc độ của hệ thống khiến cho các cánh quạt khơng thể quay nhanh hơn.

+ Chế độ kiểm sốt cường độ - Pitch Control: Mỗi cánh quạt riêng lẻ có thể bật/tắt với gió. Pitch control sẽ được cấu tạo khác nhau với từng hệ thống: công suất dưới 100kW Pitch control là cơ khí, cơng suất từ 300kW Pitch control là thủy lực, công suất >500kW là thủy lực hoặc điện

- Bộ điều khiển (Controller): Bộ điều khiển sẽ khởi động động cơ ở tốc độ gió khoảng 2m/s đến 3m/s và tắt động cơ khoảng 25m/s bởi vì các máy phát này có thể phát nóng

- Hộp số (Gear box): Phải là bộ tăng tốc và đây là bộ phận dùng để kết nối chuyển động quay từ rotor với máy phát điện để chuyển đổi tốc độ, tăng tốc độ quay từ 30 đến 60 vòng/ phút lên 1200 đến 1500 vòng/ phút, tốc độ quay là yêu cầu của hầu hết các máy phát điện sản xuất ra điện. Bộ bánh răng này rất đắt tiền(chiếm gần 75% tồn hệ thống tuabin), nó là một phần của bộ động cơ và tuabin gió.

- Máy phát (Generator)

<small>Hình 1.4.1 Máy phát điện của tuabin gió</small>

+ Máy phát làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng cơ học của rotor thành năng lượng điện. Ở các tua bin thường sử dụng các máy phát đồng bộ lẫn máy phát không đồng bộ. Đối với các tua bin cỡ công suất từ vài trăm kW tới vài MW thông thường phát dòng điện 3 pha AC với điện áp từ 400V đến 1000V.

+ Đối với tuabin gió cơng suất lớn, máy phát điện không đồng bộ cấp nguồn kép được

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

không giống như khi sử dụng máy phát điện không đồng bộ thông thường. Một khái niệm khác sử dụng máy phát điện đồng bộ. Kết nối lưới của máy phát điện đồng bộ chỉ có thể thực hiện được thông qua máy biến áp, do quay cố định. Nhược điểm của việc yêu cầu hệ thống điều khiển phức tạp được khắc phục bằng hiệu quả tổng thể và khả năng tương thích lưới điện tốt hơn.

+ Nhìn chung, người ta phân biệt rõ giữa máy phát điện không đồng bộ và máy phát điện đồng bộ. Máy phát điện không đồng bộ được sử dụng thường xuyên nhất; chúng cho phép đồng bộ hóa với lưới điện và rất mạnh mẽ và ít bảo trì. Tuy nhiên, máy phát điện đồng bộ cũng được sử dụng vì chúng hiệu quả hơn. Máy phát điện đồng bộ có thể được kết nối trực tiếp với lưới điện, hoặc có thể sử dụng biến tần. Khơng có yêu cầu thiết bị bổ sung để đồng bộ với lưới điện. Tất cả các máy phát điện phải được làm mát. Thơng thường, quạt thơng gió được sử dụng để làm mát khơng khí. Đơi khi, làm mát bằng nước cũng được sử dụng

+ Ngồi ra cịn có máy phát vịng nhiều cực chạy chậm khơng có hộp số đã được nói ở trên.

- Trục truyền động của máy phát ở tốc độ cao (High-speed shaft): Có tác dụng truyền động máy phát điện.

- Trục quay tốc độ thấp (Low-speed shaft): Trục này nối với hệ thống truyền động làm tăng tốc độ của máy phát thông qua hộp số

- Vỏ (Nacelle): Bao gồm rotor và vỏ bọc ngoài, toàn bộ được dặt trên đỉnh trụ và bao gồm các phần: hộp số, trục truyền động tốc độ cao và thấp, máy phát, bộ điều khiển và bộ hãm. Vỏ bọc ngoài dùng bảo vệ các thành phần bên trong vỏ. Một số vỏ phải đủ rộng để một kỹ thuật viên có thể đứng bên trong trong khi làm việc.

- Bước răng (Pitch): Cánh được xoay hoặc làm nghiêng một ít để giữ cho rotor quay trong gió không quá cao hay quá thấp để tạo ra điện

- Rotor: Bao gồm các cánh quạt và trục.Hiện nay rotor 3 cánh quạt được sử dụng rộng rãi trên thế giới, điều này do các yếu tố sau đây:

+ Hiệu suất: Hiệu suất cao hơn các loại khác đối với vận tốc gió từ 6m/s đến 8m/s.+ Về lý thuyết thì hiệu suất tăng lên cùng với số cánh quạt. Nếu như tăng số cánh quạt từ 2 lên 3 thì hiệu suất sẽ tăng lên vào khoảng 3% đến 4%. Tuy nhiên nếu tăng số cánh quạt lên 4 thì hiệu suất chỉ tăng thêm từ 1% đến 2%.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

+ Đối với các đặc tính về tải cũng như khí động học của các loại tua bin có 3 cánh quạt thì các thiết bị này có một sự phân bố đồng đều hơn về trọng lực cũng như lực khí động học trên tồn bộ chu vi của rotor.

+ Cánh quạt của một tua bin có cơng suất từ 1MW đến 2,5MW thường có chiều dài 25m đến 65m. Các cánh quạt này ở mỗi vòng quay sẽ chịu những tải trọng rất khác nhau phụ thuộc vào vận tốc gió. Cánh quạt được làm từ nhựa tổng hợp với sợi thuỷ tinh hoặc sợi carbon, chịu lực tốt.

+ Cấu trúc của cánh quạt cho tua bin gió có 2 loại: stall (cố định) và Pitch (điều khiển xoay góc hứng gió )·Loại Stall thường thiết kế cho các tua bin công suất thấp ( ≤ 300 kW)·Loại Pitch thiết kế cho các tua bin có cơng suất cao hơn ( ≥ 500 kW)

+ Điều khiển cánh quạt: Đốivới các Rotor có cánh quạt điều khiển theo kiểu “Pitch“ thì vị trí của các cánh quạt có thể được điều khiển nhờ vào một động cơ điện ở trục quay. Bộ điều khiển điện tử sẽ đo thường xuyên công suất đầu ra của thiết bị ở một tải trọng danh nghĩa. Nếu như giá trị đo quá cao hoặc quá thấp thì các cánh quạt sẽ được điều khiển quay hướng vào hoặc hướng ra khỏi hướng gió một cách tương ứng (Tốc độ điều chỉnh góc của cánh là 50/s ).

+ Thơng qua việc điều chỉnh cánh quạt này có thể đảm bảo được rằng các cánh quạt ln nằm ở một góc đúng đắn hợp lý nhất và do đó có thể đạt được một sự tối ưu về lượng điện năng tạo ra.

+ Khi vận tốc gió vượt giới hạn theo thiết kế thì bộ phận điều khiển cánh tự động điều chỉnh góc của cánh trở về bằng 90°(song song với hướng gió) đồng thời kết hợp với

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

hệ thống phanh để rotor ngừng quay. Rotor sẽ tự động ngừng quay với 2 mức: Nếu vận tốc gió tăng lên khoảng 25 m/s khơng q 10 phút hoặc 35 m/s không quá 2 giây.

- Trụ đỡ (Tower): Được làm bằng thép hình trụ hoặc thanh dằn bằng thép. Bởi vì tốc độ gió tăng lên nếu trụ càng cao, trụ đỡ cao hơn để thu được năng lượng gió nhiều hơn và phát ra điện nhiều hơn

Hình 1.4.2 Trục đỡ tuabin (Tower)

- Wind vane: Để xử lý hướng gió và liên lạc với “yaw drive” để định hướng tua-bin gió.

Hình 1.4.3 Cấu tạo wind vane

- Yaw drive: Dùng để giữ cho rotor luôn luôn hướng về hướng gió chính khi có sự thay đổi hướng gió.

- Yaw motor: Động cơ cung cấp cho “yaw drive” định được hướng gió.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

1.5 Hub trung tâm

- Hub là tâm của rotor mà các cánh rotor được gắn vào. Gang hoặc thép đúc được sử dụng cho bộ phận này. Hub (hay trung tâm) hướng năng lượng từ các cánh rotor vào máy phát điện. Nếu tuabin gió có hộp số, hub được kết nối với trục hộp số quay chậm, chuyển đổi năng lượng từ gió thành năng lượng quay. Nếu tuabin có bộ truyền động trực tiếp, hub sẽ truyền năng lượng trực tiếp đến máy phát vịng.

Bên trong 1 hub của tuabin điện gió

- Cánh rotor có thể được gắn vào hub theo nhiều cách khác nhau: ở một vị trí cố định, có khớp nối hoặc như một con lắc. Loại thứ hai là một phiên bản đặc biệt của rotor hai

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

- Hầu hết các nhà sản xuất hiện sử dụng một hub cố định. Nó đã được chứng minh là chắc chắn, giảm số lượng các thành phần di chuyển có thể bị hỏng và tương đối dễ dàng để xây dựng.

1.6 Khớp nối và phanh

- Khớp nối: Do có momen xoắn rất lớn nên khớp nối giữa trục chính và bộ truyền lực là một khối cứng. Loại phanh phụ thuộc vào cơ cấu điều khiển các cánh quạt.

- 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 tồn 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.

1.7 Máy biến áp

- Hệ thống cấp điện vào lưới phụ thuộc vào máy phát điện được sử dụng: phần lớn các máy phát điện gió hiện đại loại megawatt sử dụng máy phát điện cảm ứng không đồng bộ nối lưới chạy với tốc độ gần như không đổi và đấu nối trực tiếp vào lưới điện. Điều này có nghĩa là bộ chỉnh lưu hoặc bộ biến tần là không cần thiết.

- Trong tuabin biến thiên tốc độ với máy phát điện đồng bộ, dòng điện xoay chiều được tạo ra biến động không ngừng về tần số và số lượng. Để điện năng đưa vào lưới, nó được biến đổi thành dòng điện một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu, được lọc và sau đó chuyển đổi trở lại thành dòng điện xoay chiều bằng cách sử dụng biến tần.

1.8 Một số hệ thống khác

a.Trạm kiểm soạt điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- Cơng suất mà tuabin gió hấp thụ phải được kiểm sốt. Nếu gió q mạnh, cơng suất sẽ được giảm để tránh làm hỏng hệ thống. Về cơ bản có hai phần quan trọng của 1 trạm kiểm soát điện:

Stall control (Chế độ dừng): Các cánh rotor với stall control được gắn vào trung tâm ở một góc cố định. Hình dạng của cánh rotor được thiết kế để gây ra sự nhiễu loạn (điện động lực) phía sau cánh rotor với một vận tốc gió cụ thể. Đồng thời, khi gió quá mạnh, máy phát điện không đồng bộ cũng hạn chế tự động phát điện. Nó hạn chế tốc độ của hệ thống ở tần số của lưới điện, do đó cánh quạt khơng thể quay nhanh hơn khi gió thổi mạnh hơn. Các cánh quạt được thiết kế để gây ra sự phân tách dịng ở một vận tốc gió nhất định (được gọi là stall) và làm công suất đầu vào được giảm xuống.

Hệ thống điều khiển này được sử dụng chủ yếu trong các tuabin gió lớn (> 1 MW). Khi gió quá mạnh. Chế độ dừng chủ động cho phép điều chỉnh chính xác hơn so với chế độ dừng thụ động.

Pitch control (chế độ kiểm soát cường độ): Khái niệm điều khiển này được phát triển từ năm 1990 đến năm 2000. Tại đây, mỗi cánh quạt riêng lẻ có thể được bật hoặc tắt với gió. Pitch control là cơ khí đối với hệ thống có cơng suất dưới 100 kW, thủy lực với từ 300 kW hoặc điện cũng là loại phổ biến nhất, đặc biệt đối với tuabin lớn> 500 kW. Một bộ điều khiển liên tục giám sát sản lượng điện của tuabin. Nếu gió quá mạnh, các cánh quạt sẽ quay dọc theo trục của chúng, thường chỉ bằng một phần nhỏ của mức độ. Điều này làm giảm lực nâng, do đó cánh quạt tiếp tục tạo ra công suất ở công suất định mức ngay cả ở tốc độ gió lớn.

b. Hệ thống làm mát

- Nhiệt độ bên trong một nacelle có thể khá cao do nhiệt thải từ hộp số và máy phát điện. Do đó, các quạt thơng gió đặc biệt được lắp đặt trong ống gió để giữ cho nó mát mẻ. Ngồi ra, thường có các bộ làm mát đặc biệt cho các bộ phận riêng lẻ của tuabin gió, chẳng hạn như hộp số.

c. Hệ thống sưởi ấm

- Trong mùa đông, nhiệt độ thường xuống dưới mức đóng băng nơi các tuabin gió được thiết lập. Khi dầu trong hộp số bị đóng băng, rất khó để hệ thống hoạt động trở lại sau một thời gian bất động. Vì vậy, máy sưởi thường được sử dụng để làm nóng dầu trong hộp số.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

- Ngồi ra, các cánh quạt cũng được làm nóng để tránh làm chúng bị đóng băng hoặc bị hỏng do nước ngưng tụ.

- Cuối cùng, các máy đo gió và cánh gạt thời tiết cũng phải được làm nóng ở các vùng lạnh để tránh chúng bị trục trặc và làm hỏng tuabin.

d. Thiết bị chống sét

Hình 1.8 Thiết bị chống sét trên tuabin gió

- Tua bin gió là các cấu trúc cao thường lộ ra ngoài và do đó dễ bị sét đánh vào các đầu của cánh quạt. Các giải pháp sau được triển khai để chống sét đánh:

<small></small> Đĩa kim loại tròn được gọi là đĩa hút sét “receptors” ở đầu cánh quạt điện gió.

<small></small> Nhiều receptor được lắp đặt dọc theo các cánh quạt.

<small></small> Đầu lưỡi nhôm.

<small></small> Lắp đặt bện kim loại trên các nan phủ GRP.

<small></small> Tháp kim loại.

<small></small> Tủ thiết bị đóng cắt bằng kim loại.

<small></small> Tủ điều khiển bằng kim loại.

<small></small> Dòng điện sét mang cáp kết nối được che chắn (ống dẫn cáp kim loại, ống được bảo vệ hoặc tương tự).

<small></small> Cáp che chắn

Sau đó, dịng điện được truyền dọc theo bên trong cánh quạt dọc theo các dây dẫn kim loại và sau đó đi qua ống nano trước khi được dẫn xuống tháp tới mỏ neo trên mặt đất. Đặc biệt những vùng dễ bị sét đánh cần tránh xa.

</div>