Tuabin Điện gió – Khái niệm, cấu tạo & cách hoạt động (2022)

0
25

Ngày nay tuabin điện gió được ứng dụng nhiều trong việc sản xuất ra điện năng, tuy nhiên không phải anh em nào cũng có thể nắm được thông tin cụ thể về thiết bị này. Hãy cùng với Mecsu tìm hiểu về cấu tạo tuabin gió cũng như cách hoạt động ở bài viết dưới đây nhé.

Giới thiệu tua bin gió

→ Tua bin điện gió là gì?

Tuabin điện gió được hiểu đơn giản là một thiết bị cơ khí có cấu tạo tương đôi 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.

Khái niệm tuabin điện gió

→ Nguyên lý hoạt động tuabin gió

Để có thể điều khiển và sử dụng tuabin gió một cách hiệu quả thì anh em đừng bỏ qua thông tin về nguyên lý hoạt động của tuabin gió nha:

Nguyên lý hoạt động tuabin gió

Gió sau khi chuyển động qua tuabin sẽ làm cho cánh quạt của cối xay gió quanh 1 rotor. Mà roto đã được nối với trục chính nên lúc này trục chính cũng sẽ truyền động làm cho quay trục quay máy phát nên sẽ tạo ra điện.

Thông thường các tuabin gió sẽ được đặt trên trụ có độ cao khoảng 30m với mặt đất để có thể thu được tối đa năng lượng của gió. Đây cũng chính ở độ cao sẽ làm cho cánh quạt có tốc độ quay nhanh nhất, không chịu tác động của các luồng gió bất thường.

Cấu tạo tua bin điện gió gồm mấy phần?

Cấu tạo của tuabin điện gió gồm có 6 bộ phận chính là: Tháp, Nền, Nacelle, Rotor & cánh quạt, Hub, Máy biến áp.

Cấu tạo tuabin gió

Mỗi bộ phận sẽ thực hiện một chức năng riêng, anh em tham khảo thông tin cụ thể dưới đây:

→ 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.

Tháp tuabin điện gió

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, công việc cần giải quyết,…

Các loại tháp tuabin gió thường gặp: Tháp bê tông đúc sẵn, tháp lai, tháp lưới thép, tháp với ván khuôn leo, tháp có trụ với gia cố dây.

→ 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 lòng đất nhằm ổn định máy phát điện gió, móng cọc hoặc móng nông:

  • Móng tấm/ móng nông

Phần móng này được tạo thành từ tấm bê tông 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 lòng đất (thích hợp ở những nơi có đất nền mềm).

nền tuabin gió

Đối với một số tuabin gió được lắp đặt ở ngoài 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).

  • Bucket foundation (móng xô)

Sẽ có một hình trụ bằng thép mở về hướng phía dưới, xi lanh được đặt dưới đáy biển và rồi được bơm ra ngoài, 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.

nền tuabin gió ngoài khơi

→ Rotor và cánh quạt

  • Rotor

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.

rotor tuabin gió

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 không 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

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.

Cánh quạt tuabin gió

Cách thức hoạt động: Cánh quạt sẽ bắt gió và sẽ chuyển động năng thành chuyển động quay của hub. Lúc này cánh quạt rotor sử dụng nguyên tắc “nâng” (bên dưới cánh, luồng không khí tạo ra quá áp, phía trên của cánh sẽ là chân không) chính các lực này cũng sẽ làm rotor quay.

→ Hub

Hub là tâm của rotor được làm từ nguyên liệu thép đúc hoặc gang. Chính hub sẽ hướng năng lượng từ các cánh của rotor vào máy phát điện.

Hub tuabin điện gió

Đối với tuabin gió có hộp số, hub sẽ được kết nối với trục hộp số quay chậm, chuyển đổi năng lượng từ gió sang năng lượng quay. Trường hợp tuabin có bộ truyền động trực tiếp, hub cũng sẽ được truyền năng lượng trực tiếp đến máy phát vòng.

Cánh của rotor sẽ được gắn vào hub theo nhiều cách khác nhau như: cố định ở một vị trí, như một con lắc hoặc có khớp nối. Tuy nhiên theo cách cố định ở một vị trí là được áp dụng thực tế nhiều nhất.

→ Nacelle

Nacelle là phần thực hiện chức năng giữ các máy móc thuộc tuabin vì có khả năng xoay theo hướng gió và được kết nối với tháp thông qua các ổ trục.

Nacelle tuabin gió

Hệ thống truyền động của Nacelle sẽ gồm có:

  • Trục rotor có đệm
  • Hộp số (Sẽ không có đối với tuabin truyền động trực tiếp)
  • Phanh cùng khớp nối
  • Máy phát điện

Các bộ phận của hệ thống truyền động sẽ có nhiều cách sắp xếp khác nhau, nhưng vẫn đảm bảo được các chỉ số kỹ thuật bắt buộc giữa các nhà sản xuất.

→ Máy biến áp

Là nơi thực hiện chức năng sản xuất ra điện năng, Rotor tạo ra mô-men xoắn được khuếch đại trong hộp số và sau đó sẽ được chuyển hóa thành năng lượng điện. Tương tự như các máy phát điện khác, máy phát điện trong tuabin gió quay một cánh quạt được kết nối trực tiếp với một nam châm điện để tạo ra điện.

tuabin điện gió

Đối với các tuabin gió có công suất lớn thường sẽ sử dụng các dòng máy phát điện không đồng bộ cấp nguồn kép (với dòng máy phát này thì tốc độ quay khi máy hoạt động sẽ có sự thay đổi).

Có chức năng quan trọng tương tự như máy biến áp, trạm kiểm soát điện có chức năng kiểm soát công suất mà tuabin hấp thụ được, trong trường hợp gió quá mạnh sẽ được giảm công suất xuống để không ảnh hưởng đến hệ thống. Hai bộ phận quan trọng nhất là Stall control và Pitch control.

Máy biến áp tuabin gió

Bên cạnh các bộ phận chính trên thì cấu tạo của tuabin gió sẽ còn có hệ thống theo dõi hướng gió (chức năng quay cánh quạt tuabin vào gió ở góc tối ưu nhất), hệ thống thụ động (cánh quạt ở sau tháp của tuabin sẽ tự động theo hướng gió hoạt động), hệ thống tự động (áp dụng cho cả trên cánh quạt hoạt động xuôi theo chiều gió và cả ngược chiều), hệ thống làm mát và sưởi ấm, thiết bị chống sét, bình chữa cháy, cầu trục và thang máy.

⏭️ Mời anh em xem thêm nhé:

Mong qua bài chia sẻ ở trên của Mecsu có thể giúp anh em nắm được thông tin về cấu tạo tuabin gió cũng như khái niệm và cách thức hoạt động. Nếu anh em cần được hỗ trợ thêm hoặc tìm địa chỉ cung cấp, lắp tuabin gió uy tín hãy liên hệ ngay với Mecsu nha.

Mecsu Blog

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments