ஃபார்ஸ்டர் சிறிய ஹைட்ரோ டர்பைன்களுக்கு கூட்டுப் பொருட்களை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம்

நீர்மின்சாரத் துறைக்கான உபகரணங்களின் கட்டுமானத்தில் கூட்டுப் பொருட்கள் ஊடுருவி வருகின்றன. பொருள் வலிமை மற்றும் பிற அளவுகோல்களை ஆராய்வது, குறிப்பாக சிறிய மற்றும் நுண் அலகுகளுக்கு இன்னும் பல பயன்பாடுகளை வெளிப்படுத்துகிறது.
இந்தக் கட்டுரை, தொடர்புடைய நிபுணத்துவம் பெற்ற இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட நிபுணர்களால் நடத்தப்பட்ட மதிப்புரைகளின்படி மதிப்பீடு செய்யப்பட்டு திருத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த சக மதிப்பாய்வாளர்கள், நீர்மின்சாரத் துறையில் தொழில்நுட்ப துல்லியம், பயன் மற்றும் ஒட்டுமொத்த முக்கியத்துவத்திற்காக கையெழுத்துப் பிரதிகளை மதிப்பிடுகின்றனர்.
புதிய பொருட்களின் எழுச்சி நீர்மின்சாரத் துறைக்கு உற்சாகமான வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. அசல் நீர் சக்கரங்கள் மற்றும் பென்ஸ்டாக்குகளில் பயன்படுத்தப்பட்ட மரம், 1800களின் முற்பகுதியில் எஃகு கூறுகளால் ஓரளவு மாற்றப்பட்டது. எஃகு அதிக சோர்வு சுமையின் மூலம் அதன் வலிமையைத் தக்க வைத்துக் கொள்கிறது மற்றும் குழிவுறுதல் அரிப்பு மற்றும் அரிப்பை எதிர்க்கிறது. அதன் பண்புகள் நன்கு புரிந்து கொள்ளப்பட்டுள்ளன மற்றும் கூறு உற்பத்திக்கான செயல்முறைகள் நன்கு வளர்ந்தவை. பெரிய அலகுகளுக்கு, எஃகு தேர்வுக்கான பொருளாகவே இருக்கும்.
இருப்பினும், சிறிய (10 மெகாவாட்டிற்குக் குறைவான) முதல் மைக்ரோ அளவிலான (100 கிலோவாட்டிற்குக் குறைவான) விசையாழிகள் வரை அதிகரித்து வருவதால், எடையைக் குறைக்கவும் உற்பத்திச் செலவு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பைக் குறைக்கவும் கலவைகளைப் பயன்படுத்தலாம். மின்சார விநியோகத்தில் தொடர்ந்து வளர்ச்சி தேவைப்படுவதால் இது மிகவும் பொருத்தமானது. நோர்வே புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி கூட்டாளர்களின் 2009 ஆய்வின்படி, நிறுவப்பட்ட உலக நீர்மின் திறன், கிட்டத்தட்ட 800,000 மெகாவாட் ஆகும், இது பொருளாதார ரீதியாக சாத்தியமான நீர்மின்சாரத்தில் 10% மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமான நீர்மின்சாரத்தில் 6% மட்டுமே. தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமான நீர்மின்சாரத்தை பொருளாதார ரீதியாக சாத்தியமான பகுதிக்குள் கொண்டுவருவதற்கான சாத்தியக்கூறு, அளவிலான சிக்கனத்தை வழங்குவதற்கான கூட்டு கூறுகளின் திறனுடன் அதிகரிக்கிறது.

கூட்டு கூறு உற்பத்தி
பென்ஸ்டாக்கை சிக்கனமாகவும், நிலையான அதிக வலிமையுடனும் தயாரிக்க, சிறந்த முறை இழை முறுக்கு ஆகும். ஒரு பெரிய மாண்ட்ரல் ஒரு பிசின் குளியல் வழியாக இயக்கப்படும் ஃபைபர் இழுவைகளால் மூடப்பட்டிருக்கும். உள் அழுத்தம், நீளமான வளைவு மற்றும் கையாளுதலுக்கான வலிமையை உருவாக்க டோக்கள் வளையம் மற்றும் ஹெலிகல் வடிவங்களில் மூடப்பட்டிருக்கும். உள்ளூர் சப்ளையர்களிடமிருந்து ஒரு மேற்கோளை அடிப்படையாகக் கொண்ட இரண்டு பென்ஸ்டாக் அளவுகளுக்கான செலவு மற்றும் எடையை கீழே உள்ள முடிவுகள் பிரிவு காட்டுகிறது. வடிவமைப்பு தடிமன் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அழுத்த சுமையை விட நிறுவல் மற்றும் கையாளுதல் தேவைகளால் இயக்கப்படுகிறது என்றும், இரண்டிற்கும் இது 2.28 செ.மீ என்றும் மேற்கோள் காட்டுகிறது.
விக்கெட் கேட்டிற்கும், தங்கும் வேன்களுக்கும் இரண்டு உற்பத்தி முறைகள் பரிசீலிக்கப்பட்டன; ஈரமான லேஅப் மற்றும் வெற்றிட உட்செலுத்துதல். ஈரமான லேஅப் உலர்ந்த துணியைப் பயன்படுத்துகிறது, இது துணியின் மீது பிசினை ஊற்றி, துணிக்குள் பிசினைத் தள்ள உருளைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் செறிவூட்டப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை வெற்றிட உட்செலுத்தலைப் போல சுத்தமாக இல்லை, மேலும் ஃபைபர்-டு-ரெசின் விகிதத்தின் அடிப்படையில் எப்போதும் மிகவும் உகந்த கட்டமைப்பை உருவாக்காது, ஆனால் இது வெற்றிட உட்செலுத்துதல் செயல்முறையை விட குறைவான நேரத்தை எடுக்கும். வெற்றிட உட்செலுத்துதல் உலர்ந்த இழையை சரியான நோக்குநிலைகளில் வைக்கிறது, மேலும் உலர் அடுக்கு பின்னர் வெற்றிட பையில் வைக்கப்பட்டு, கூடுதல் பொருத்துதல்கள் இணைக்கப்படுகின்றன, இது ஒரு பிசின் விநியோகத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, இது வெற்றிடம் பயன்படுத்தப்படும்போது பகுதிக்குள் இழுக்கப்படுகிறது. வெற்றிடம் பிசினின் அளவை உகந்த அளவில் பராமரிக்க உதவுகிறது மற்றும் ஆவியாகும் கரிமப் பொருட்களின் வெளியீட்டைக் குறைக்கிறது.
மென்மையான உள் மேற்பரப்பை உறுதி செய்வதற்காக, சுருள் உறை, ஒரு ஆண் அச்சில் இரண்டு தனித்தனி பகுதிகளாக கை அமைப்பைப் பயன்படுத்தும். போதுமான வலிமையை உறுதி செய்வதற்காக, பிணைப்புப் புள்ளியில் வெளிப்புறத்தில் சேர்க்கப்படும் ஃபைபரைப் பயன்படுத்தி இந்த இரண்டு பகுதிகளும் ஒன்றாக இணைக்கப்படும். சுருள் உறையில் உள்ள அழுத்த சுமைக்கு அதிக வலிமை கொண்ட மேம்பட்ட கலவை தேவையில்லை, எனவே எபோக்சி பிசினுடன் கூடிய ஃபைபர் கிளாஸ் துணியின் ஈரமான அமைப்பு போதுமானதாக இருக்கும். சுருள் உறையின் தடிமன் பென்ஸ்டாக்கின் அதே வடிவமைப்பு அளவுருவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. 250-kW அலகு ஒரு அச்சு ஓட்ட இயந்திரம், எனவே சுருள் உறை இல்லை.

ஒரு டர்பைன் ரன்னர் அதிக சுமை தேவைகளுடன் சிக்கலான வடிவவியலை ஒருங்கிணைக்கிறது. சமீபத்திய வேலைகள், சிறந்த வலிமை மற்றும் விறைப்புத்தன்மையுடன் நறுக்கப்பட்ட ப்ரீப்ரெக் SMC இலிருந்து அதிக வலிமை கொண்ட கட்டமைப்பு கூறுகளை தயாரிக்க முடியும் என்பதை நிரூபித்துள்ளன.5 லம்போர்கினி கல்லார்டோவின் சஸ்பென்ஷன் ஆர்ம், தேவையான தடிமனை உருவாக்குவதற்காக போலியான கலவை எனப்படும் நறுக்கப்பட்ட ப்ரீப்ரெக் SMC இன் பல அடுக்குகளைப் பயன்படுத்தி வடிவமைக்கப்பட்டது. அதே முறையை பிரான்சிஸ் மற்றும் ப்ரொப்பல்லர் ரன்னர்களுக்கும் பயன்படுத்தலாம். பிளேடு மேலோட்டத்தின் சிக்கலானது அச்சிலிருந்து பகுதியை பிரித்தெடுப்பதைத் தடுக்கும் என்பதால், பிரான்சிஸ் ரன்னரை ஒரு அலகாக உருவாக்க முடியாது. இதனால், ரன்னர் பிளேடுகள், கிரவுன் மற்றும் பேண்ட் ஆகியவை தனித்தனியாக தயாரிக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டு, கிரவுன் மற்றும் பேண்டின் வெளிப்புறத்தில் போல்ட்களால் வலுப்படுத்தப்படுகின்றன.
இழை முறுக்கு முறையைப் பயன்படுத்தி டிராஃப்ட் குழாய் மிக எளிதாக தயாரிக்கப்படுகிறது என்றாலும், இந்த செயல்முறை இயற்கை இழைகளைப் பயன்படுத்தி வணிகமயமாக்கப்படவில்லை. எனவே, அதிக உழைப்பு செலவுகள் இருந்தபோதிலும், இது நிலையான உற்பத்தி முறையாக இருப்பதால், கை அமைப்பு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. ஒரு மாண்ட்ரலைப் போன்ற ஒரு ஆண் அச்சுகளைப் பயன்படுத்தி, அமைப்பை அச்சு கிடைமட்டமாக முடித்து, பின்னர் செங்குத்தாக மாற்றி குணப்படுத்தலாம், இது ஒரு பக்கத்தில் தொய்வு ஏற்படுவதைத் தடுக்கிறது. முடிக்கப்பட்ட பகுதியில் உள்ள பிசின் அளவைப் பொறுத்து கூட்டு பாகங்களின் எடை சற்று மாறுபடும். இந்த எண்கள் 50% ஃபைபர் எடையை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.
எஃகு மற்றும் கூட்டு 2-மெகாவாட் விசையாழியின் மொத்த எடைகள் முறையே 9,888 கிலோ மற்றும் 7,016 கிலோ ஆகும். 250-கிலோவாட் எஃகு மற்றும் கூட்டு விசையாழிகள் முறையே 3,734 கிலோ மற்றும் 1,927 கிலோ ஆகும். மொத்த எடைகள் ஒவ்வொரு விசையாழிக்கும் 20 விக்கெட் கேட்கள் மற்றும் விசையாழியின் தலைக்கு சமமான பென்ஸ்டாக் நீளம் என்று கருதுகின்றன. பென்ஸ்டாக் நீளமாக இருக்கும் மற்றும் பொருத்துதல்கள் தேவைப்படும், ஆனால் இந்த எண் அலகு மற்றும் தொடர்புடைய புறச்சாதனங்களின் எடையின் அடிப்படை மதிப்பீட்டை அளிக்கிறது. ஜெனரேட்டர், போல்ட் மற்றும் கேட் ஆக்சுவேட்டிங் வன்பொருள் ஆகியவை சேர்க்கப்படவில்லை மற்றும் கூட்டு மற்றும் எஃகு அலகுகளுக்கு இடையில் ஒத்ததாகக் கருதப்படுகிறது. FEA இல் காணப்படும் அழுத்த செறிவுகளைக் கணக்கிட தேவையான ரன்னர் மறுவடிவமைப்பு கூட்டு அலகுகளுக்கு எடையைச் சேர்க்கும் என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், ஆனால் அழுத்த செறிவுடன் புள்ளிகளை வலுப்படுத்த 5 கிலோ வரிசையில் அளவு குறைவாக இருக்கும் என்று கருதப்படுகிறது.
கொடுக்கப்பட்ட எடைகளைக் கொண்டு, 2-மெகாவாட் கூட்டு விசையாழி மற்றும் அதன் பென்ஸ்டாக்கை வேகமான V-22 ஆஸ்ப்ரே மூலம் தூக்க முடியும், அதேசமயம் எஃகு இயந்திரத்திற்கு மெதுவான, குறைந்த சூழ்ச்சி செய்யக்கூடிய சினூக் இரட்டை ரோட்டார் ஹெலிகாப்டர் தேவைப்படும். மேலும், 2-மெகாவாட் கூட்டு விசையாழி மற்றும் பென்ஸ்டாக்கை F-250 4×4 மூலம் இழுக்க முடியும், அதேசமயம் எஃகு அலகுக்கு ஒரு பெரிய டிரக் தேவைப்படும், நிறுவல் தொலைதூரத்தில் இருந்தால் காட்டுச் சாலைகளில் சூழ்ச்சி செய்வது கடினமாக இருக்கும்.

முடிவுகளை
கூட்டுப் பொருட்களிலிருந்து விசையாழிகளை உருவாக்குவது சாத்தியமாகும், மேலும் வழக்கமான எஃகு கூறுகளுடன் ஒப்பிடும்போது 50% முதல் 70% வரை எடை குறைப்பு காணப்பட்டது. குறைக்கப்பட்ட எடை, தொலைதூர இடங்களில் கூட்டு விசையாழிகளை நிறுவ அனுமதிக்கும். கூடுதலாக, இந்த கூட்டு கட்டமைப்புகளை இணைப்பதற்கு வெல்டிங் உபகரணங்கள் தேவையில்லை. ஒவ்வொரு பகுதியையும் ஒன்று அல்லது இரண்டு பிரிவுகளாக உருவாக்க முடியும் என்பதால், கூறுகளுக்கு குறைவான பாகங்கள் ஒன்றாக போல்ட் செய்யப்பட வேண்டும். இந்த ஆய்வில் மாதிரியாகக் காட்டப்பட்ட சிறிய உற்பத்தி ஓட்டங்களில், அச்சுகள் மற்றும் பிற கருவிகளின் விலை கூறு செலவில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.
இங்கு குறிப்பிடப்பட்டுள்ள சிறிய ஓட்டங்கள், இந்தப் பொருட்களைப் பற்றிய மேலும் ஆராய்ச்சியைத் தொடங்க எவ்வளவு செலவாகும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. நிறுவலுக்குப் பிறகு கூறுகளின் குழிவுறுதல் அரிப்பு மற்றும் UV பாதுகாப்பை இந்த ஆராய்ச்சி நிவர்த்தி செய்ய முடியும். குழிவுறுதலைக் குறைக்க எலாஸ்டோமர் அல்லது பீங்கான் பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவது சாத்தியமாகலாம் அல்லது குழிவுறுதலைத் தடுக்கும் ஓட்டம் மற்றும் தலை ஆட்சிகளில் விசையாழி இயங்குவதை உறுதிசெய்யலாம். எஃகு விசையாழிகளைப் போன்ற நம்பகத்தன்மையை அலகுகள் அடைய முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்த, இந்த மற்றும் பிற சிக்கல்களைச் சோதித்துத் தீர்ப்பது முக்கியம், குறிப்பாக பராமரிப்பு குறைவாக இருக்கும் பகுதிகளில் அவை நிறுவப்பட வேண்டுமானால்.
இந்த சிறிய ஓட்டங்களில் கூட, உற்பத்திக்குத் தேவையான உழைப்பு குறைவாக இருப்பதால் சில கூட்டு கூறுகள் செலவு குறைந்ததாக இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, 2-மெகாவாட் பிரான்சிஸ் அலகுக்கான ஒரு சுருள் பெட்டி எஃகிலிருந்து பற்றவைக்க $80,000 செலவாகும், இது கூட்டு உற்பத்திக்கு $25,000 ஆகும். இருப்பினும், டர்பைன் ரன்னர்களை வெற்றிகரமாக வடிவமைத்தால், கூட்டு ரன்னர்களை மோல்ட் செய்வதற்கான செலவு சமமான எஃகு கூறுகளை விட அதிகமாகும். 2-மெகாவாட் ரன்னர் எஃகிலிருந்து தயாரிக்க சுமார் $23,000 செலவாகும், இது கூட்டு உற்பத்திக்கு $27,000 ஆகும். இயந்திரத்தைப் பொறுத்து செலவுகள் மாறுபடலாம். அச்சுகளை மீண்டும் பயன்படுத்த முடிந்தால், கூட்டு கூறுகளுக்கான விலை அதிக உற்பத்தி ஓட்டங்களில் கணிசமாகக் குறையும்.
கூட்டுப் பொருட்களிலிருந்து டர்பைன் ரன்னர்களை உருவாக்குவது குறித்து ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஏற்கனவே ஆய்வு செய்துள்ளனர்.8 இருப்பினும், இந்த ஆய்வு குழிவுறுதல் அரிப்பு மற்றும் கட்டுமானத்தின் சாத்தியக்கூறுகளை ஆராயவில்லை. கூட்டு விசையாழிகளுக்கான அடுத்த படி, உற்பத்தியின் சாத்தியக்கூறு மற்றும் சிக்கனத்திற்கான ஆதாரத்தை அனுமதிக்கும் அளவிலான மாதிரியை வடிவமைத்து உருவாக்குவதாகும். பின்னர் இந்த அலகு செயல்திறன் மற்றும் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை தீர்மானிக்க சோதிக்கப்படலாம், அத்துடன் அதிகப்படியான குழிவுறுதல் அரிப்பைத் தடுப்பதற்கான முறைகளையும் தீர்மானிக்க முடியும்.