CHƢƠNG 3 : TUA-BIN ĐIỆN GIÓ
3.3. Hệ thống rotor
Hệ thống rotor là phần truyền chuyển động quay chính của tua-bin điện gió với chức năng đón dịng gió làm xoay cánh quạt để chuyển thành cơ năng. Trong hệ thống rotor, cánh quat đƣợc nối vào đùm bằng những vịng đinh ốc có sức chịu lực cao. Đùm và hệ thống rotor đƣợc nối vào trục và chuyển cơ năng thu đƣợc vào hộp số và đến máy phát điện. Trong trƣờng hợp tua-bin điện gió khơng dùng hộp số thì cơ năng này đƣợc chuyển trực tiếp vào máy phát điện. Phần lớn những tua-bin điện gió hiện đại đƣợc thiết kế theo loại trục nằm ngang và đón dịng gió từ phía trƣớc thổi đến (Up wind rotor ) với hệ thống chỉnh mặt đón gió của cánh quạt và hệ thống chỉnh tua-bin theo hƣớng gió.
Cơng suất tua-bin điện gió lệ thuộc vào tốc độ gió và số vịng quay của rotor cũng nhƣ diện tích quet gió. Trên cơ sở tối ƣu hóa cơng suất, cấu hình cánh quạt, bộ phận nối phải có một độ bền thích hợp, ngồi ra trọng lƣợng và cấu hình từng chi tiết phải phù hợp để có thể vận chuyển đến nơi lắp đặt. Mục dích chính trong thiết kế hệ thống rotor có thể tóm gọn nhƣ sau:
Cánh quạt phải đạt đƣợc hệ số công suất cao nhất.
Đạt đƣợc đồ bền ít nhất là 20 năm, đối với tua-bin có cơng suất cao hơn 2MW thì độ bề phải ít nhất 25 đến 40 năm.
Độ ồn khi hoạt động phải nằm trong mức giới hạn.
Không quá cồng kềnh trong việc vận chuyển.
Hệ thống rotor và những chi tiết nối cánh quạt có những thiết kế và phƣơng pháp khác nhau, nhƣng cấu hình chính gồm:
Cánh quạt quay quanh trục và đổi góc chéo.
Cánh quạt quay quanh trục và đổi góc đều.
Cánh quạt chỉ quay quanh trục.
Cánh quạt quay quanh trục và quay quanh thân để chỉnh mặt đón gió.
Hình a. Hình b.
Hình c. Hình d.
Bảng 3.4: So sánh các trạng thái hoạt động của cánh quạt.
Hệ thống Roto với cánh quạt quay quanh trục và đổi góc chéo (hình a) - Ƣu điểm: Lực tác động vào Tua bin giảm. Thƣờng ứng dụng cho Tua-bin 2 cánh và loại đón gió từ phía sau.
- Nhƣợc điểm: Thiết kế phức tạp, chi tiết quay dễ hƣ hỏng, độ bền kém.
Hệ thống Roto với cánh quạt quay quanh trục và đổi góc đều (hình b)
- Ƣu điểm: Lực tác động vào chân cánh và trục Tua- bin giảm, lực xoắn tác động vào chân cánh giảm. Thƣờng ứng dụng cho Tua-bin 3 cánh loại nhỏ và đón gió từ phía sau.
- Nhƣợc điểm: Thiết kế phức tạp, chi tiết quay dễ hƣ hỏng, độ bền kém.
Hệ thống Roto với cánh quạt chỉ quay quanh trục (hình c)
- Ƣu điểm: Thiết kế giản dị và độ bền Roto cao. Thƣờng đƣợc ứng dụng cho tua-bin điện gió loại chống tình trạng gió trƣợt hoặc tình trạng trồng trành.
- Nhƣợc điểm: Lực tác động vào trục Tua-bin rất cao, lực xoắn tác động vào chân cánh quạt cao.
Hệ thống Roto với cánh quạt quay quanh trục và quay quanh thân để chỉnh mặt đón gió (hình d) - Ƣu điểm: Gỉảm đƣợc lực tác động vào những chi tiết cơ khác của tua-bin, chỉnh đƣợc mặt đón gió phù hợp với từng tình trạng gió, bão.
- Nhƣợc điểm: Thiết kế phức tạp, chi phí cao.