دانلود پایان نامه

سایر تجهیزات 44 230
سیستم کنترل: به منظور کنترل ولتاژ، فرکانس، توان اکتیو و راکتیو در توربین بادی از این سیستم استفاده میشود. مدار روتور توسط یک مجموعه شامل یکسوساز، باس DC و یک اینورتر به شبکه متصل میگردد. با کنترل یکسوساز سمت روتور فرکانس، سرعت و توان اکتیو کنترل میشود و با کنترل اینورتر سمت شبکه ولتاژ و توان راکتیو کنترل میگردد. آسیب دیدن سیستم کنترل این مجموعه سبب میشود ولتاژ و یا فرکانس واحد بادی با شبکه متفاوت شده و تداوم اتصال بین واحد بادی و شبکه ممکن نباشد. برای این سیستم کنترل یک مدل قابلیت اطمینان دو حالته بر اساس مقادیر نرخ خرابی و تعمیر در نظر گرفته میشود.
سیستم الکتریکی: این سیستم شامل مجموعه مبدلها بوده و در صورتی که به علت خراب شدن سوییچها، مدار درایو سوییچها و … خراب شود اتصال بین ژنراتور و شبکه قطع شده و توان خروجی واحد بادی صفر خواهد شد. یک مدل قابلیت اطمینان دو حالته نیز برای این مجموعه در نظر گرفته میشود که نرخ خرابی آن معادل نرخ خرابی سیستم سری شامل یکسوساز، باس dc و اینورتر میباشد زیرا خراب شدن هر کدام از مجموعه یکسوساز، باس dc و اینورتر کل مجموعه را دچار مشکل میکند.
ژنراتور: این ژنراتور از نوع القایی به صورت دو سو تغذیه شده بوده و به منظور تبدیل انرژی از حالت مکانیکی به الکتریکی استفاده میشود. ژنراتور میتواند تحت تأثیر عوامل داخلی و یا بیرونی خراب شود. از جمله خطاهای داخلی میتوان به خراب شدن عایق سیمپیچها به دلیل افزایش دمای کارکرد ژنراتور و یا بروز تخلیه جزئی بر اثر وجود اضافه ولتاژ در سیمپیچها، خراب شدن قسمتهای مکانیکی نظیر یاتاقانها و حلقههای لغزان و آسیب دیدن سیمپیچها به دلیل اضافه جریان اشاره نمود. خطاهای خارجی نیز میتواند به دلیل بروز اتصال کوتاه در شبکه و انتقال آن به مدار استاتور و روتور ژنراتور ایجاد شود. در این صورت ممکن است سیمپیچها و یا عایق آنها آسیب ببیند. در صورت خراب شدن ژنراتور تبدیل انرژی از حالت مکانیکی به الکتریکی صورت نمیگیرد و لذا توان خروجی واحد بادی صفر خواهد شد. برای ژنراتور نیز یک مدل قابلیت اطمینان دو حالته در نظر گرفته میشود.
ترانسفورماتور: ولتاز خروجی توربین بادی ممکن است با ولتاژ شبکه متفاوت باشد. به منظور اتصال ژنراتور به شبکه از ترانسفورماتور استفاده میشود. این تجهیز ولتاژ خروجی مبدلها را به ولتاژ شبکه تبدیل میکند. ترانسفورماتور میتواند به دلایل مختلفی نظیر خرابی عایقی، خرابی سیستم گردش روغن، خرابی سیستم خنککننده، بروز خطاهایی نظیر اتصال کوتاه، خطای حلقه به حلقه، وجود هارمونیکها و گرم شدن هسته آسیب ببیند. در صورت خراب شدن این تجهیز از آنجا که ولتاژ واحد بادی با شبکه متفاوت است ارتباط توربین بادی و شبکه قطع شده و خروجی واحد بادی در واقع صفر خواهد بود. برای ترانسفورماتور نیز یک مدل قابلیت اطمینان دو حالته با حالتهای سالم و خراب در نظر گرفته میشود.
با توجه به موارد گفته شده در فوق، اجزای تشکیل دهنده واحد بادی در دو دسته قرار میگیرند: دسته اول شامل دکل، پرهها ، جعبه دنده، ژنراتور، مبدلها، سیستم کنترل و ترانسفورماتور میباشد. با خراب شدن هر کدام از این اجزا توان خروجی واحد بادی صفر میشود. دسته دوم شامل سنسورها، سیستم کنترل عرضی، سیستم کنترل دورانی و ترمز میباشد. خراب شدن این اجزا الزاما به صفر شدن توان خروجی واحد بادی نمیانجامد اما تداوم کارکرد واحد بادی در صورت خراب شدن این اجزا سبب وارد آمدن آسیب جدی به واحد میگردد و لذا در این شرایط واحد بادی را از مدار خارج و تجهیز آسیب دیده را تعمیر و یا تعویض مینمایند. بنابراین از نقطه نظر قابلیت اطمینان تمامی اجزای واحد بادی با هم سری میباشند؛ زیرا خراب شدن هر کدام از اجزا منجر به خرابی کل واحد میگردد. بنابراین مدل قابلیت اطمینان برای کل واحد به صورت شکل 3-13 میباشد:
در مرجع ]23[ اطلاعات مربوط به تعداد خرابیهای اجزای تشکیل دهنده توربینهای بادی نصب شده در سه کشور آلمان، سوئد و فنلاند آورده شده است. در جدول 3-2 نرخ خرابی مربوط به هر تجهیز و متوسط زمان تعمیر در هر بار خرابی آورده شده است.

مطلب مرتبط :   دانلود مقاله تصادفات جاده ای و مطالعات میدانی

شکل 3-13- مدل قابلیت اطمینان واحد بادی بر اساس خرابی اجزای تشکیل دهنده
جدول 3-2- اطلاعات مربوط به نرخ خرابی و زمان متوسط تعمیر المانهای تشکیل دهنده واحد بادی]23[
اجزا نرخ خرابی (تعداد در سال) متوسط زمان تعمیر هر خرابی (ساعت)
دکل 006/0 1/104
ترمز 005/0 4/125
جعبه دنده 045/0 7/256
ترانسفورماتور 02/0 200
سیستم کنترل 05/0 6/184
مبدلها (سیستم الکتریکی) 067/0 6/106
ژنراتور 021/0 7/210
پرهها و سیستم کنترل عرضی 052/0 6/91
سیستم کنترل دورانی 026/0 4/259
سنسورها 054/0 4/49
پارامترهای مدل قابلیت اطمینان معادل یک سیستم که اجزای تشکیل دهنده آن از نقطه نظر قابلیت اطمینان به صورت سری با هم قرار گرفتهاند به صورت روابط 3-2میباشد. در این روابط λi نرخ خرابی المان iام، λeq نرخ خرابی معادل کل سیستم، ri زمان تعمیر المان iام، req زمان تعمیر معادل کل سیستم، Ui عدم دسترس پذیری المان iام و Ueq عدم دسترس پذیری معادل کل سیستم میباشد.