پره توربین بادی 5 کیلووات محور افقی
این محصول جهت تبدیل نیرو های آیرودینامیکی باد به توان مکانیکی جهت تولید برق در توربین بادی استفاده می شود. یکی از مهمترین بخشهای توربین بادی پره بوده و وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن شافت اصلی توربین باد است. پره‌های توربین بادی، انرژی باد را به واسطه کم کردن سرعت باد از آن میگیرند و می‌چرخند. امروزه بیشتر توربینها با دو، یا سه پره متداول میباشند. با افزایش تعداد پره‌ها شدت ارتعاشات کاهش می‌یابد و در توربین‌هایی با سه پره در مقایسه با توربینهای دو پره میزان سر و صدا و استهلاک کمتر میباشد.
بطور کلی توبین های بادی محور افقی به دو دسته رو به باد و پشت به باد تقسیم بندی میگردند که در حال حاضر این پره برای توربین بادی 5 کیلووات رو به باد طراحی شده است. چگالی هوا، سرعت باد و هندسه پره از مهمترین مولفه ها موثر در تولید توان هستند که برای سایت بادی منطقه خواف طراحی شده است. برای این منظور دیتا های آمار باد 10 ساله سایت منطقه خرگرد خواف که توسط دکل باد سنجی از سال 2005 تا سال 2015 ساعت به ساعت در ارتفاع های 25 ، 50 ، 80 ، 100 ، 120 ،200 متری سطح زمین جمع آوری شده اند را وارد نرم افزار windographer کرده و میانگین ،ماکزیمم و مینیمم ماهانه و سالانه سرعت باد خرگرد را در این ارتفاع ها بدست می آید. بنابراین میانگین سرعت ماهانه در ارتفاع 10 متر 7.9 متر بر ثانیه بوده و همچنین بیشترین سرعت باد در این ارتفاع 30.9 متر بر ثانیه می باشد. از این داده ها در طراحی ایرفویل پره استفاده میگردد.
برای این منظور ابتدا ایرفول مناسب پره با توجه به شرایط منطقه در نرم افزار Q bladeطراحی شده است. براساس اصول آیرودینامیک، طول وتر ایرفویل از ریشه به سمت نوک پره کاهش می یابد و گاهی با تغییر خانواده ایرفویل در طول پره همراه است. تغییر در خانواده ایرفویل در طول پره توربینهای کوچک به علت پیچیدگی تولید و هزینه بالا، کمتر استفاده می شود. خروجی نرم افزار به صورت ابر نقاط بوده که به منظور تحلیل و آنالیز سازه پره و همچنین ساخت پره بایستی در یک نرم افزار CAD مدلسازی شود. برای این منظور از نرم افزار CATIA استفاده شده است. روش کار بدین صورت است که ابر نقاط بدست آمده از نرم افزار Q blade را وارد نرم افزار CATIA کرده و سپس سطح سازی بر روی مقاطع پره انجام میشود. پس از طراحی آیرودینامیک پره نوبت طراحی سازه پره و تعیین نوع سازه داخلی میرسد.
پره به گونه‌ای ساخته می شود که استحکام و استقامت بسیار بالا در برابر نیرو‌های دینامیکی و آیرودینامیکی داشته باشد. جنس این پره ها کامپوزیت بوده که به منظور دستیابی به نسبت استحکام به وزن بالا در مقایسه با فولاد در صنعت توربین بادی مورد استفاده قرار میگیرند.
پره توربین بادی متشکل از 5 قسمت به شرح زیر می باشد:
- پوسته pressure side از جنس کامپوزیت
- پوسته suction side از جنس کامپوزیت
- سازه spar از جنس کامپوزیت
- لبه های اتصال از جنس کامپوزیت
- ریشه از جنس چوب راش
در این محصول ایرفویل با زاویه پیچش(twist) خاصی طراحی شده است تا پره بتواند در بازه باد 3 تا 25 متر بر ثانیه توان تولید کند. به علاوه طراحی سازه ای پره به گونه ای است که در این سرعت باد پره استحکام لازم را برای عمر 20 سال داشته باشد. پیچیدگی ایرفویل پره از لحاظ ظاهری نیز مشابه بال هواپیما میباشد، لذا نهایت دقت برای اطمینان از کارآمدی پره بایستی در طراحی و فرایند ساخت و مونتاژ به عمل آید.
دانش فنی پره متشکل از طراحی ایرفویل، طراحی سازه، طراحی مستر مدل، طراحی قالب، طراحی فرایند تولید کامپوزیت و لایه چینی و مونتاژ توسط تحقیق و توسعه داخلی صورت گرفته است.
