مولد توربينات الرياح Boland WT6250D175 للسوق الأوروبية

1.1 مجموعة الدوار

يتكون نظام دوار توربينات الرياح الأوروبية WT6250D175 من 3 شفرات ونظام تغيير زاوية ميل الشفرات ومحور. تُثبّت الشفرة بالحلقة الداخلية لمحمل تغيير زاوية ميل الشفرات بواسطة براغي، بينما تُثبّت الحلقة الخارجية لمحمل تغيير زاوية ميل الشفرات بالمحور.

يتم تنظيم سرعة الدوار من خلال مزيج من ضبط زاوية ميل الشفرات والتحكم في عزم دوران المولد/المحول. يدور الدوار في اتجاه عقارب الساعة في ظل ظروف التشغيل العادية عند النظر إليه من موقع مواجه للريح.

يبلغ نطاق زاوية ميل الشفرات الكاملة حوالي 90 درجة، حيث تكون الشفرة مستوية مع اتجاه الرياح السائدة عند وضع الصفر درجة. ويؤدي ضبط زاوية ميل الشفرات إلى زاوية ميل كاملة تبلغ حوالي 90 درجة إلى كبح ديناميكي هوائي للدوار، مما يقلل من سرعته.

يعتمد نظام تغيير زاوية ميل الشفرات على تروس كهربائية لضبط زاوية ميل الشفرات والحفاظ عليها. ينقل محمل تغيير زاوية الميل حمل الشفرة إلى محور توربينات الرياح الأوروبية، الذي يدير دوران المغزل إلى مولد علبة التروس، الذي يولد الطاقة الكهربائية.

---

2.1 مواصفات توربينات الرياح الأوروبية بقدرة 6.25 ميجاواط

يوضح هذا الجدول المعايير الرئيسية لتوربينات الرياح الأوروبية.

الخصائص التقنية لتوربينات الرياح WT6250D175 في أوروبا

المعلمة	وحدة	المعلمة
القدرة المقدرة تصميم يدوم مدى الحياة تصميم فئة WTG	كيلوواط — —	6250 25 اي اي سي اس
Vref	آنسة	42.5
فاف	آنسة	7.5
سرعة الرياح المقدرة	آنسة	11.1
إيرف	—	0.15
عدد الشفرات	—	3
ميل مخروط الدوار/ميل العمود	°	6/8
قطر الدوار	م	175
نطاق درجة حرارة التشغيل القياسي	درجة مئوية	-30 درجة مئوية ~ 45 درجة مئوية
نطاقات درجات الحرارة اللازمة للبقاء على قيد الحياة	درجة مئوية	-40 درجة مئوية ~ 50 درجة مئوية
ارتفاع المحور	م	105-160 (قابل للتخصيص)
سرعة الرياح	آنسة	3.0
إيقاف تشغيل سرعة الرياح	آنسة	25 (قص ناعم)
طول النصل	م	86
مادة الشفرة	—	GFRP (بوليستر مقوى بالألياف الزجاجية)
نظام تحديد الملعب	—	النظام الكهربائي
نظام الانحراف	—	محمل انزلاقي بحلقة تروس خارجية
نوع المولد	—	مولد حثي مزدوج التغذية
عدد أزواج أقطاب المولد	—	4
التردد المقدر	هرتز	50
معامل القدرة المقنن	—	من -0.95 إلى 0.95 (قابل للتخصيص)
الجهد المقنن للمولد	V	1140
سرعة المولد المقدرة	دورة في الدقيقة	1720

---

3   طاقة الرياح في أوروبا ميكانيكياً تصميم

3.1 دوار طاقة الرياح

تُجهز توربينات الرياح الأوروبية بدوار يتكون من ثلاث شفرات ومحور. المحور عبارة عن غلاف كروي مصنوع من الحديد الزهر. كل شفرة مزودة بنظام تحكم كهربائي في زاوية ميل الشفرات ونظام طاقة احتياطي فائق المكثفات. وبناءً على ظروف الرياح السائدة، يتم تعديل وضع الشفرات باستمرار لتحسين إنتاج الطاقة.

معلمات الدوار

المعلمة	وحدة	قيمة
القطر	م	175
المنطقة التي تم مسحها	م2	24030.6
سرعة الدوران المقدرة	دورة في الدقيقة	8.6
ميل المخروط/العمود	°	6/8
سرعة طرف الإصبع	آنسة	78.8

3.2 شفرة توربين الرياح

تتكون شفرة توربينات الرياح الأوروبية WT6250D175 من غلافين هيكليين ملتصقين ببعضهما، بالإضافة إلى عوارض قص داخلية تُعزز صلابة الهيكل. صُممت الشفرة لمقاومة الأحمال القصوى وأحمال الإجهاد، ولتتمتع بثبات هوائي مرن، وبالتكامل مع تصميم التوربين، للحد من انحرافات طرف الشفرة لتجنب الاصطدام بالبرج وتفادي الرنين.

معلمات الشفرة

المعلمة	وحدة	قيمة
طول النصل	م	86
مادة	—	بوليستر مقوى بالألياف الزجاجية

3.3 نظام تحديد زاوية ميل توربينات الرياح الأوروبية

يشتمل نظام تغيير زاوية الشفرات على آلية تغيير زاوية كهربائية ونظام تحكم بها. ويستخدم ثلاثة محركات مغناطيسية دائمة تعمل بالتيار المتردد مع وحدات قيادة كوكبية متعددة المراحل، بالإضافة إلى ثلاث مجموعات مستقلة من المكثفات الفائقة مثبتة على كل محور من محاور الشفرات. وتُدار إشارات التحكم والطاقة لنظام تغيير زاوية الشفرات عبر حلقات انزلاقية في الجزء الخلفي من علبة التروس.

يتألف نظام التحكم في زاوية ميل الشفرات من مكونات تشمل محركات تغيير زاوية الميل، وعلبة التروس، والمحامل. يقوم هذا النظام بتدوير الشفرات وفقًا لأوامر وحدة التحكم الرئيسية واستراتيجيات التحكم، لتنظيم طاقة الرياح الواردة المؤثرة على التوربين. كما يمكن لآلية ضبط زاوية الميل إيقاف تشغيل التوربين عن طريق تدوير الشفرات إلى الوضع المحايد. تتطلب كل شفرة ثلاثة مشغلات مستقلة لتغيير زاوية الميل لضمان التشغيل المتزامن. ونظرًا لتفصيل سيناريوهات أعطال الشفرات في قسم حساب الأحمال، يجب مراعاة اعتبارات التصميم الاحتياطية أثناء تصميم النظام لمنع الأعطال الجسيمة، مثل تعطل الشفرات الثلاث في آن واحد.

معلمات نظام درجة الصوت

المعلمة	وحدة	المعلمة
أقصى سرعة للكرة	درجة/ثانية	4
نطاق زاوية الميل	درجة	0~90
محمل الخطوة	—	محمل ثلاثي البكرات

3.4 مجموعة نقل الحركة

يتألف نظام نقل الحركة بشكل أساسي من نظام العمود الرئيسي، ومحمل رئيسي واحد، وعلبة تروس رئيسية مزودة بأذرع عزم الدوران، ومولد كهربائي، وما إلى ذلك. ويتم نقل عزم الدوران الفعال لتحويل الطاقة. أما الأحمال غير الفعالة، مثل عزم الانحناء وقوة دفع الدوار، فتُنقل إلى الإطار الرئيسي. كما تُوفر وظائف كبح عمود الإخراج عالي السرعة وقفل الدوار للحفاظ على دوار توربينات الرياح ونظام نقل الحركة.

3.4.1 العمود الرئيسي

يتم توصيل العمود الرئيسي بالمحور بواسطة مسامير لنقل الطاقة الدورانية لدوار الرياح إلى علبة التروس.

معلمات العمود الرئيسي

المعلمة	وحدة	قيمة
مادة العمود	—	مزورة

3.4.2 المحمل الرئيسي

يدعم المحمل الرئيسي مجموعة العمود الرئيسي. ويشكل المحمل الرئيسي وأذرع عزم الدوران على علبة التروس بنية دعم ثلاثية النقاط. المحمل الرئيسي عبارة عن محمل كروي مزدوج الصفوف. يتصل حلقته الداخلية بالعمود الرئيسي، بينما يتلاءم حلقته الخارجية مع غلاف المحمل الرئيسي.

معلمات المحمل الرئيسي

المعلمة	وحدة	قيمة
نوع المحمل	—	محمل كروي مزدوج الصفوف

3.4.3 علبة تروس طاقة الرياح الأوروبية

باعتبارها المكون الرئيسي لنظام نقل الحركة في توربينات الرياح، تتصل علبة التروس بالعمود من الأمام، وبوصلة العمود عالي السرعة والمولد من الخلف، وذلك لنقل عزم الدوران. ويرتبط ذراع عزم الدوران لعلبة تروس طاقة الرياح الأوروبية بالإطار الرئيسي بشكل ثابت عبر دعامة مرنة. تحتوي علبة التروس على ثلاث مراحل كوكبية ومرحلة متوازية واحدة.

 معلمات علبة التروس

المعلمة	وحدة	قيمة
نسبة	—	195.35
عدد مراحل التروس	—	3P1H
تبريد زيت التروس	مم	التبريد المائي
وصلة العمود الرئيسي بعلبة التروس	—	حلقة قابلة للتمدد
وصلة علبة التروس بالمولد	—	وصلة مرنة

نظام الانحراف 3.5

صُمم نظام التوجيه للتحكم في اتجاه المحرك بالنسبة لاتجاه الرياح، مع تثبيته في أعلى البرج. وتُستخدم عدة محركات توجيه كهربائية، يتم التحكم بها بواسطة نظام التحكم الأوروبي لتوربينات الرياح، لضبط موضع المحرك بالنسبة للبرج عندما لا يكون اتجاه الدوار مواجهًا للرياح ضمن هامش التفاوت المسموح به. وتنتقل حركة دوران كل محرك توجيه عبر علبة تروس التوجيه إلى ترس صغير يتعشق مع ترس المحمل البسيط المثبت على البرج.

معلمات نظام الانحراف

المعلمة	وحدة	قيمة
محرك ياو	—	محرك كهربائي خارجي
نوع محمل الانحراف	—	محمل انزلاقي
نوع الفرامل	—	زنبرك مشدود مسبقًا
عدد محركات التوجيه	—	18
عدد مكابح الانعطاف	—	13

3.6 قاعدة السرير والإطار الخلفي

تدعم قاعدة السرير بشكل أساسي سلسلة نقل الحركة ومكونات الانعراج، وتتحمل الحمل المنقول بواسطة المحمل وعلبة التروس، وتضع حلقة تروس الانعراج، ونظام محرك الانعراج، ونظام فرامل الانعراج، وتتحمل حمل قفل الدوار. أما الإطار الخلفي فيُستخدم بشكل أساسي لدعم المولد والمكونات الأخرى.

قاعدة السرير والإطار الخلفي

المعلمة	وحدة	قيمة
نوع قاعدة السرير	-	صب
الإطار الخلفي	-	هيكل ملحوم

3.7 غطاء المحرك

يضم غطاء المحرك المعياري المحرك بأكمله ومكوناته الداخلية. يوجد في المقدمة نظام نقل الحركة. يقع المولد في الجانب الخلفي الأيمن، والمحول في الجانب الخلفي الأيسر. يقع المحول الكهربائي في الخلف. توجد محطة ضخ مياه في أقصى الجانب الخلفي الأيسر من المحرك، حيث تقوم بتدوير المياه إلى المبرد الموجود على سطح المحرك لتبريد علبة التروس والمولد والمحول الكهربائي.

---

4   التصميم الكهربائي

4.1 مولد توربينات الرياح الأوروبية

توربين الرياح الأوروبي WTG هو من نوع DFIG بأربعة أزواج من الأقطاب. المولد مصمم للتركيب الأفقي ومجهز بنظام تبريد مائي. 

مواصفات المولد

المعلمة	وحدة	قيمة
القدرة المقدرة	كيلوواط	6400
يكتب	—	مولد حثي مزدوج التغذية
عدد الأعمدة	-	4
طريقة التبريد	—	التبريد بالماء
الجهد المقدر	V	1140
سرعة الخرج المقدرة	دورة في الدقيقة	1720
التردد المقنن للمولد	هرتز	50

4.2 محول توربينات الرياح الأوروبي

يتكون نظام المحول من دائرة توزيع جهد منخفض، ودائرة طاقة كاملة للمحول، ودائرة تحكم، ودائرة حماية للتوزيع. يتصل محول جانب الدوار في المحول بجانب الدوار للمولد ذي التغذية المزدوجة، بينما يتصل جانب الشبكة بالشبكة الكهربائية. يتحكم محول جانب الدوار في عزم دوران المولد والطاقة التفاعلية المتبادلة بين جانب الجزء الثابت وشبكة الطاقة عن طريق توليد جهود ثلاثية الأطوار بسعات وترددات مختلفة. يتبادل محول جانب الشبكة الطاقة الفعالة مع شبكة الطاقة. سعة هذه الطاقة الفعالة هي الطاقة الفعالة التي يمتصها أو يطلقها محول جانب الدوار.

يُستخدم محول طاقة جزئي، ما يعني أن قدرة نظام إلكترونيات الطاقة في المحول تُعادل تقريبًا 30% من قدرة مولد الحث المزدوج التغذية (DFIG). مع ذلك، فإن الطاقة الكاملة تمر عبر نظام المحول بأكمله، والذي يشمل نظام إلكترونيات الطاقة والنظام الكهربائي مثل قاطع الدائرة الرئيسي وموصلات الجزء الثابت، وتُعادل القدرة المقننة لتوربينات الرياح.

يتكون نظام المحول من محول على جانب الدوار، ودائرة وسيطة للتيار المستمر، ومحول طاقة على جانب الشبكة. ويتألف نظام المحول من وحدة طاقة والمعدات الكهربائية المرتبطة بها.

مواصفات المحول

المعلمة	وحدة	قيمة
طريقة التبريد	—	التبريد بالماء
سعة	—	تبلغ القدرة المقدرة لتوربينات الرياح حوالي 30%
التردد المقنن للمولد	هرتز	50

4.3 محول

تتصل توربينة الرياح الأوروبية بقدرة 6.25 ميجاواط بشبكة مزرعة الرياح عبر محول رافع للجهد. هذا المحول ثلاثي الأطوار، ثلاثي الأطراف، ثنائي الملفات، جاف، ويقع في الجزء الخلفي من غلاف التوربينة. يبلغ الجهد المقنن لجانب الجهد العالي للمحول الرافع للجهد عادةً 35 كيلوفولت، وهو قادر على تنظيم الجهد في حالة عدم التحميل. أما جهد جانب الجهد المنخفض للمحول الرافع للجهد فيبلغ 1140 فولت.

4.4 مفاتيح الجهد العالي

تُركّب لوحة توزيع كهربائية عالية الجهد في أسفل البرج كجزء لا يتجزأ من توربين الرياح. ويقوم نظام التحكم في توربين الرياح بمراقبة حالة لوحة التوزيع الكهربائية وأجهزة السلامة المتعلقة بالجهد العالي في التوربين. في حال فصل قاطع الدائرة الكهربائية نتيجة اكتشاف عطل، يُعاد توصيله يدويًا فقط. وتعتمد لوحة التوزيع الكهربائية على ثلاثة متغيرات، وذلك بحسب عدد كابلات الشبكة المتصلة بتوربين الرياح المستقل.

---

5 شبكة المواصفات الفنية 50 هرتز

تتمتع توربينات الرياح الأوروبية هذه بقدرة 6.25 ميجاوات بالقدرة على تنظيم التردد الأساسي، والقدرة على التحكم في الطاقة الفعالة وغير الفعالة بسرعة ودقة وعلى نطاق واسع، والقدرة على إنتاج طاقة ذات جودة ممتازة.

تتمتع توربينات الرياح الأوروبية هذه بقدرة على تجاوز أعطال الجهد المنخفض والعالي، والاستجابة للقصور الذاتي، وتنظيم التردد الأساسي، والتحكم في الطاقة الفعالة وغير الفعالة بسرعة ودقة وعلى نطاق واسع، بالإضافة إلى إنتاج طاقة عالية الجودة. كما يمكنها الكشف تلقائيًا عن حالات التذبذب دون التزامني وفوق التزامني للوحدات، وتوفير استراتيجيات لكبح التذبذب.

---

6 نظام السلامة

6.1 نظام الإضاءة

يساعد نظام الحماية من الصواعق (LPS) على حماية توربينات الرياح من الأضرار المادية الناجمة عن الصواعق. ويتكون نظام الحماية من الصواعق من عدة أجزاء:

1.    مستقبلات الصواعق وكابلات التوصيل السفلية في/على الشفرة
2.    الحماية من الجهد الزائد والتيار الزائد
3.    الحماية من المجالات المغناطيسية والكهربائية
4. نظام التأريض

6.2 الوصول

يُمكن الوصول إلى توربين الرياح الأوروبي بقدرة 6.25 ميجاواط من الخارج عبر باب يقع عند منصة المدخل على ارتفاع يتراوح بين 3 و4 أمتار تقريبًا فوق سطح الأرض. الباب مُجهز بقفل. يُمكن الوصول إلى قمة التوربين عبر مصعد الخدمة داخل البرج أو باستخدام سلم. يلزم توفير معدات الحماية من السقوط. يوجد سلم من أعلى البرج على بُعد حوالي 10 أمتار من غرفة المحرك.

يتكون غلاف المحرك من بيت غلاف المحرك الرئيسي الذي يضم نظام الدفع. توجد ممرات على جانبي نظام الدفع وفي الجزء الخلفي من بيت غلاف المحرك الرئيسي.

بعد إيقاف مولد توربينات الرياح الأوروبية بقدرة 6.25 ميجاواط وتثبيته بعناية وفقًا للمتطلبات، يمكن الدخول إلى المحور من أسفل مجموعة نقل الحركة عبر فتحة. ومن خلال السلم الموجود في غلاف المحرك، يمكن الخروج إلى أعلى غلاف المحرك.

6.3 الصحة والسلامة والبيئة

تم تصميم توربينات الرياح الأوروبية بقدرة 6.25 ميجاوات وفقًا لمتطلبات EN50308 لمعالجة جميع المخاطر المحتملة على الصحة المهنية ومخاطر السلامة، للحفاظ على صحة وسلامة الأفراد.

1.  ضمان مساحة عمل آمنة تتوافق مع معايير السلامة، بما في ذلك المنصات، والحواجز الواقية، وقنوات الأمان، والتصميم المقاوم للصدمات الكهربائية لمنع وقوع الحوادث.
2.  قم بتوفير لافتات تحذيرية للسلامة لتذكير العاملين في التشغيل بأي خطر محتمل.
3.  نقاط تثبيت للعاملين على ارتفاعات عالية.
4.  نظام هروب طارئ لتوجيه عملية الإخلاء في حالات الطوارئ.
5.  توفير متطلبات حماية البيئة، بما في ذلك التعامل مع النفايات الخطرة، وترشيد استهلاك الطاقة، وحماية البيئة.
6. يجب وضع متطلبات لحدود العوامل الخطرة مثل الضوضاء والإشعاع بما يتوافق مع متطلبات الصحة المهنية.
7. جميع الطوابق مزودة بأسطح مانعة للانزلاق. يوجد طابق واحد لكل قسم من أقسام البرج.