Hydrauliczne złącza obrotowe do elektrowni wiatrowych
Mały element o dużym znaczeniu
Pomimo zmniejszania dopłat i trwających dyskusji na temat odnawialnych źródeł energii, energetyka wiatrowa wciąż się rozwija.
Mimo, że podstawowa technologia wykorzystania energii wiatru jest znana od stuleci, dzisiejsze zapotrzebowanie na pozyskanie energii tą drogą stawia projektantom nowe wyzwania. Jednym z powodów jest to, że wiatr jest tak zmiennym źródłem energii.
Jakie wyzwania?
Z jednej strony, turbiny powinny się uruchomić przy małej prędkości wiatru pomimo dużego ich ciężaru. Ponadto, w celu jednolitego wykorzystania możliwości generatora turbiny wiatrowej, powinna ona pracować z możliwie stałą prędkością obrotową, bez względu na zmieniającą się prędkość wiatru.
Jeśli turbina pracuje w warunkach sztormu lub wichury, prędkość obrotowa jej łopat musi być redukowana lub, ze względów bezpieczeństwa, turbina powinna się zatrzymać.
We współczesnych turbinach wiatrowych to ograniczenie prędkości lub zatrzymanie turbiny jest realizowane poprzez nastawianie śmigła czyli regulację kąta ustawienia łopat wirnika.
Aby osiągnąć wyżej opisany efekt stosuje się dwa odmienne z technicznego punktu widzenia rozwiązania: hydrauliczną lub elektryczną regulację położenia łopat wirnika.
Osoba niewtajemniczona może dojść do wniosku, że skoro turbina wiatrowa wytwarza prąd to rozwiązanie “elektryczne” powinno być pierwszym wyborem.
Jednak ze względu na konieczność uwzględnienia kilku problemów wybór nie jest taki oczywisty.
Aby zapewnić odpowiedni moment obrotowy, który umożliwiłby elektryczną regulację położenia łopat turbiny wiatrowej, należy użyć bardzo dużych, a więc bardzo ciężkich silników. Poza tym taki system należy wyposażyć w odpowiedniej wielkości akumulatory, które w przypadku awarii systemu zasilania zapewnią moment obrotowy, potrzebny do regulacji położenia łopat w razie konieczności zatrzymania turbiny i następnie do ponownego jej uruchomienia.
Jednak, jak to zazwyczaj w życiu bywa: wtedy gdy rzeczywiście potrzebujesz baterii okazuje się, że jest ona wyczerpana! Poza tym stosowanie baterii jest krytykowane ze względu na konieczność dokonywania ich przeglądów i na ochronę środowiska.
W obszarze hydrauliki, akumulatory elektryczne zastępuje się akumulatorami hydraulicznymi, które posiadają zapas mocy zapewniający moment obrotowy wymagany do ponownego uruchomienia turbiny w przypadku awarii zasilania. Kolejną pozytywną cechą hydrauliki ciśnieniowej jest bardzo wolne zużywanie się ruchomych elementów.
Najważniejszym komponentem, sercem takiego układu hydraulicznego jest złącze obrotowe - element umożliwiający dostarczanie płynu hydraulicznego ze stacjonarnego akumulatora hydraulicznego do siłownika regulującego położenie łopat, który umieszczony jest w obracającym się wirniku.
Wymagania stawiane temu, małemu w porównaniu do turbiny, elementowi są bardzo wysokie: ma on zapewnić szczelne, bezpieczne i bezobsługowe połączenie części stacjonarnej z częścią obrotową nawet przez dziesięciolecia. Konstrukcja złącza powinna umożliwić jego łatwy montaż w warunkach serwisu a materiały, z których złącze jest zbudowane powinny zapewnić odporność na działanie czynników zewnętrznych oraz długą żywotność nawet przy nieznacznie zanieczyszczonym medium.
Złącza hydrauliczne firmy DEUBLIN, światowego lidera na rynku złączy obrotowych, spełniają wszystkie wyżej opisane wymagania i sprawiają, że zarówno producenci jak i użytkownicy turbin wiatrowych mogą bez obaw cieszyć się ich długim czasem pracy .
Złącze obrotowe wykorzystywane w tym segmencie są oparte na technologii uszczelnienia hydrostatycznego z kontrolowanym wyciekiem, który zapewnia ciągłe smarowanie powierzchni uszczelniających - cecha przyczyniająca się do ich trwałości. Złącza takie mogą pracować przy ciśnieniu hydraulicznym do 250 bar, występują w wersjach jednodrogowych oraz wielodrogowych. Mogą być także wyposażone w kanał centralny umożliwiający podłączenie czujników lub elektrycznego złącza obrotowego.
Ponadto współczesne układy hydrauliczne wyposażone w złącza obrotowe DEUBLIN są zabezpieczone przed wyciekiem oleju, co zabezpiecza przed negatywnym ich oddziaływaniem na środowisko naturalne.
Wnioski:
W małych turbinach wiatrowych, które nie tylko dostarczają energię do sieci ale także pobierają energię elektryczną w czasie ich rozruchu, wykorzystanie energii elektrycznej do regulacji położenia łopat może mieć uzasadnienie. W większych turbinach wiatrowych zalety płynące z niezależnej hydraulicznej jednostki zasilającej mogą mieć decydujące znaczenie. Z odpowiednim dostawcą kluczowego komponentu, jakim jest złącze obrotowe (nawet do specjalnych rozwiązań) nie ma ograniczeń dla turbin montowanych na morzu i na lądzie zarówno w małych i dużych turbinach.
