استغلال الرياح: دليل لأنظمة الكبح الحرجة في قطاع طاقة الرياح

توربين الرياح الحديث هو أعجوبة من الهندسة، يحول القوة غير المرئية للرياح إلى كهرباء نظيفة. ولكن بنفس أهمية استغلال الرياح هو القدرة على التحكم فيها. في مواجهة رياح عاتية، أو لأغراض الصيانة الروتينية، أو أثناء توقف طارئ، تعتبر أنظمة الكبح هي آلية السلامة والسيطرة النهائية للتوربين.

هذه ليست فرامل عادية. إنها أنظمة مصممة هندسيًا بشكل عالي لإدارة قوى هائلة والعمل بشكل مثالي في بعض من أقسى بيئات الكوكب.

سيستعرض هذا الدليل نظامي الكبح الأساسيين في توربينات الرياح على نطاق المرافق—فرامل التوجيه وفرامل المروحة—ويشرح التكنولوجيا التي تجعلها تعمل.

الركيزتان الأساسيتان للتحكم في التوربين: فرامل التوجيه والمروحة

يستخدم توربين الرياح نظامي كبح مميزين، كل منهما له وظيفة مختلفة جوهريًا ولكنها مهمة بنفس القدر.

الركيزتان الأساسيتان للتحكم في التوربين: فرامل التوجيه والمروحة

نظام 'التوجيه' هو ما يسمح لمقصورة التوربين بأكملها (السكن الذي يحتوي على المولد وناقل الحركة) بالدوران لمواجهة الريح لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة.

• الوظيفة:فرامل التوجيه هي سلسلة من الفرامل الصغيرة المرتبة حول أعلى البرج. دورها الأساسي هوالثبات الساكن. بمجرد أن يواجه التوربين الريح، تتفاعل فرامل التوجيه لتثبيته في مكانه، مما يمنع دفعه بواسطة تغيرات اتجاه الرياح.
• التكنولوجيا:عادةً ما تكون هذه فرامل مكبس هيدروليكية ذات تطبيق نوابض. توفر قوة تثبيت دقيقة وقوية لثبات العاكس ضد العزم الهائل الذي تمارسه الرياح على شفرات المروحة.

2. نظام فرامل المروحة: التوقف النهائي الآمن

تعمل فرامل المروحة مباشرة على العمود الرئيسي منخفض السرعة الذي يربط مركز الشفرات بناقل الحركة. هذا هو الفرامل الطارئ والتوقيف الأساسي للتوربين.

• الوظيفة:وظيفة فرامل المروحة الرئيسية هي:
  1. التوقف الطارئ:في حالة سرعة زائدة أو فشل حرج آخر، يتم تفعيل فرامل المروحة لإيقاف الشفرات الدوارة الضخمة تمامًا.
  2. التوقف والصيانة:أثناء الصيانة الروتينية أو الأحوال الجوية القصوى المتوقعة، يتم تفعيل فرامل المروحة لقفل المروحة، مما يمنعها من الدوران ويضمن سلامة فرق الصيانة.
• التكنولوجيا: هذا نوع كبير جدًا من فرامل الأقراص ذات عزم الدوران العالي جدًا، ويجب أن يكون قادرًا على التغلب على القصور الذاتي الدوارة الهائل للشفرات الثلاث، التي يمكن أن تزن أكثر من 20 طنًا لكل منها على توربين كبير. يُستخدم مكبس هيدروليكي واحد قوي (أو أحيانًا اثنين) لضغط قرص كبير على العمود الرئيسي.

القوة غير المرئية: لماذا تهيمن فرامل الأقراص الهيدروليكية الفاشلة على السوق

هناك سبب في أن جميع توربينات الرياح الحديثة على نطاق المرافق تستخدم نفس تقنية الكبح الأساسية:فرامل الأقراص ذات التطبيق النوبي، والتفريغ الهيدروليكي.

عزم هائل في حزمة مدمجة

توفر الهيدروليكا كثافة قوة لا مثيل لها. يمكنها توليد ملايين نيوتن-متر من العزم المطلوب لإيقاف المروحة ضمن تصميم مكبس مضغوط يمكن أن يتناسب داخل عاكس مكتظ.

الضرورة الأمنية الفاشلة

كما هو الحال مع أي معدات رفع أو تدوير حاسمة، مبدأ الأمان الفاشل غير قابل للتفاوض. الفرامل تعمل بواسطة نوابض، مما يعني أن حالتها الطبيعية هي 'مكابح'. تتطلب ضغط هيدروليكي مستمر للبقاء مفتوحة. إذا حدث أي فقدان للطاقة أو الضغط الهيدروليكي، تتفاعل النوابض تلقائيًا وفورًا مع الفرامل، مما يضمن تأمين التوربين. هذه هي الضمان النهائي للسلامة.

تشتت الحرارة المتفوق

أثناء التوقف الطارئ، يتم تحويل الطاقة الحركية للمروحة إلى كمية هائلة من الحرارة في قرص الفرامل. التصميم المفتوح لنظام قرص الفرامل ضروري لتبديد هذه الحرارة بسرعة في الهواء، مما يمنع تدهور الفرامل ويضمن أداء موثوق.

التحدي البحري: مقاومة التآكل

بالنسبة لمزارع الرياح البحرية، يتضاعف التحدي. البيئة المليئة برذاذ الملح بشكل مستمر تتسبب في تآكل شديد. تتطلب أنظمة الكبح لهذه التطبيقات مواد وعمليات متخصصة للبقاء على قيد الحياة.

• طلاءات محسنة:أنظمة الطلاء متعددة الطبقات، ذات جودة بحرية.
• مواد مقاومة للتآكل:استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لعمود المكبس، والدبابيس، والملحقات.
• تصاميم محكمة الإغلاق:عزل متقدم لحماية المكونات الداخلية والسائل الهيدروليكي من تسرب مياه البحر.

تم تصميم فراملنا للتطبيقات البحرية والبحرية لضمان موثوقية طويلة الأمد حتى في أقسى بيئات البحر.