بهبود ضریب توان در یک توربین بادی مگاواتی بر پایه تعمیم عملکرد سیستم کنترل زاویه گام

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares of University

2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University

Abstract

توربین 5 مگاواتی NREL توربین بادی محور افقی است که به دلیل طراحی مناسب، هندسه بهینه شده پره ها و راندمان مطلوب مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. بهره گیری از حضور زاویه گام در سرعت های مختلف وزش باد نقش مهمی در نحوه بهره برداری از توربین های باد دارد و به عنوان ابزاری برای دستیابی به شرایط عملکرد بهینه مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله، الگوی نوینی از اعمال زاویه گام بر روی پره ها ارائه گردیده و از آن به عنوان عامل افزایش دهنده توان استفاده شده است. توان تولیدی توربین در سرعت های دورانی پایین تر از سرعت پیشنهادی NREL مورد بررسی قرار گرفته است و نقاط عملکردی به گونه ای انتخاب شده اند که توربین دارای حداقل سرعت دورانی روتور و حداقل میزان زاویه گام باشد و در عین حال بتوان توان نامی را از آن استخراج نمود. افزایش عمر مفید توربین و کاهش استهلاک مکانیزم ها از مزایای این الگوی پیشنهادی می باشد. بدین ترتیب برای بازه سرعت های 13 تا 17 متر بر ثانیه، سرعت دورانی 9 دور بر دقیقه و برای سرعت های 18 تا 25 متر بر ثانیه، سرعت دورانی 7 دور بر دقیقه به عنوان نقاط عملکردی بهینه مشخص شده اند و زوایای گام متناسب با هر سرعت وزش باد نیز محاسبه شده است.

Keywords


Article Title [فارسی]

بهبود ضریب توان در یک توربین بادی مگاواتی بر پایه تعمیم عملکرد سیستم کنترل زاویه گام

Authors [فارسی]

  • سعید کریمیان 1
  • زهرا پیش بین 2
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
Abstract [فارسی]

توربین 5 مگاواتی NREL توربین بادی محور افقی است که به دلیل طراحی مناسب، هندسه بهینه شده پره ها و راندمان مطلوب مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. بهره گیری از حضور زاویه گام در سرعت های مختلف وزش باد نقش مهمی در نحوه بهره برداری از توربین های باد دارد و به عنوان ابزاری برای دستیابی به شرایط عملکرد بهینه مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله، الگوی نوینی از اعمال زاویه گام بر روی پره ها ارائه گردیده و از آن به عنوان عامل افزایش دهنده توان استفاده شده است. توان تولیدی توربین در سرعت های دورانی پایین تر از سرعت پیشنهادی NREL مورد بررسی قرار گرفته است و نقاط عملکردی به گونه ای انتخاب شده اند که توربین دارای حداقل سرعت دورانی روتور و حداقل میزان زاویه گام باشد و در عین حال بتوان توان نامی را از آن استخراج نمود. افزایش عمر مفید توربین و کاهش استهلاک مکانیزم ها از مزایای این الگوی پیشنهادی می باشد. بدین ترتیب برای بازه سرعت های 13 تا 17 متر بر ثانیه، سرعت دورانی 9 دور بر دقیقه و برای سرعت های 18 تا 25 متر بر ثانیه، سرعت دورانی 7 دور بر دقیقه به عنوان نقاط عملکردی بهینه مشخص شده اند و زوایای گام متناسب با هر سرعت وزش باد نیز محاسبه شده است.

Keywords [فارسی]

  • توربین بادی محور افقی
  • زاویه گام
  • ضریبتوان
  • شرایط بهینه
  • سیستم کنترل
[1]   C. van Dam, D. E. Berg, and S. J. Johnson, “Active load control techniques for wind turbines, tech. rep., Sandia National Laboratories, 2008.
[2]   P. J. Schubel and R. J. Crossley, “Wind Turbine Blade Design,”Energies ISSN 1996-1073, PP. 3425-3449, 2012.
[3]   National Instrument, “Wind Turbine Control Methods,” 2008.
[4]   D. Marten, J. Wendler, G. Pechlivanoglou, C. N. Nayeri and C. O. Paschereit, “Qblade: An Open Source Tool for Design and Simulation of Horizontal and Vertical Axis Wind Turbines.” International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol. 3, pp. 264-269, 2013.
[5]   Dong L, Lao M, Li Y, Song x, Xu K. Study on Aerodynamic Design of Horizontal Axis Wind Turbine Generator System. International Conference on Energy and Environment Technology, 2009, IEEE-conference;DOI 10.1109/ICEET.2009.208;P.841-4.
[6]   H. Glauert, “Airplane Propellers,” in Aerodynamic theory, pp.169-360, Springer, 1935.
[7]   J. Jonkman, S. Butterfield, W. Musial and G. Scott, “Definition of a 5-MW Reference Wind Turbine for Offshore System Development,” Technical Report NREL/TP-500-38060, National Renewable Energy Laboratory, 2009.
[8]   M. O. L. Hansen, “Aerodynamics of Wind Turbines,” 2nd Edition, London, earthscan, 2008.
[9]   G. Ingram, “Wind Turbine Blade Analysis using the Blade Element Momentum Method,” Version 1.1, 2011.