Elektrik ötürülmə qüllələrinin küləyə davamlılığını necə artırmaq olar?

Ötürücü Qüllələrə Təsir Edən Külək Yükü Mexanizmləri

Külək yükü mexanizmləri elektrik ötürücülük qüllələrində kritik gərginliklərə səbəb olur; buna görə də effektiv küləyə davamlılıq dizaynı üçün dəqiq başa düşmə tələb olunur. Aerodinamik qarşılıqlı təsirlər mürəkkəb qüvvə nümunələri yaradır — xüsusilə açıq çərçivəli şaquli strukturlarda — burada turbulens axın, vorteks ayrılması və dinamik güclənmə yüksək külək hadisələri zamanı struktur bütövlüyünü sınayır.

Şaquli Şəbəkə Qülləsinin Səthi Ətrafında Turbulent Axının Ayrılması və Təzyiq Dəngəsizliyi

Külək qafas formalı qüllələrin yanından keçərkən, qüllənin səthində turbulensiyalı sahələr və bərabərsiz təzyiq paylanması yaradır. Bu təzyiq fərqləri, struktur birləşmələrinə və qüllənin çərçivəsinin nazik hissələrinə əlavə yüklənmə yaradan əhəmiyyətli sürüşmə qüvvələrinə səbəb olur; xüsusilə küləyin qüllənin daxili strukturuna dolanması halında bu effekt daha aydın müşahidə olunur. Güclü külək nəfəslərində qüllənin qarşı tərəfləri arasında təzyiq fərqləri tez-tez 30% -dən artıq olur ki, bu da həmin vacib birləşmə nöqtələrində aşınmanın sürətlənməsinə səbəb olur. 2017-ci ildə «Külək Mühəndisliyi Jurnalı»nda dərc olunan tədqiqatlar bu faktı təsdiqləyir və belə təzyiq qeyri-müvazinətlərinin qafas formalı ötürücü strukturlarda təkrarlanan gərginlik dövrlərinin əsas səbəblərindən biri olduğunu göstərir. Bu problemin aradan qaldırılması üçün mühəndislər əvvəlcə eninə qolların bir-birindən məsafəsini tənzimləməyə başlayırlar. Bu dizayn dəyişikliyi təşkil olunmuş külək axını nümunələrini pozaraq, təzyiq fərqlərinin qüllənin tam çərçivəsinə yayılmasından əvvəl onları azaltmağa kömək edir.

Vorteks əmələ gəlməsi, Aerodinamik kölgələnmə və Dinamik gücləndirmə təsirləri

Külək qüllə elementlərindən keçərkən, qurğulara geri-qabaq qaldırma və sürükənmə qüvvələri yaradan bir hadisə – vorteks ayrılması yaradır. Bəzən bu qüvvələr qurğunun təbii titrəmə tezliyinə uyğunlaşır və problemlər yaradır. Qurğunun yuxarı axında yerləşən başqa qüllələr və ya hətta relyef xüsusiyyətləri mühəndislərin aerodinamik kölgə adlandırdığı şeyi yaradır. Bu kölgələr normal külək nümunələrini pozur və müəyyən sahələrdə turbulensiyani daha da pisləşdirir. Bütün bu amillərin birləşməsi qurğunun struktur reaksiyasını ciddi şəkildə artırır. Sahə testləri göstərir ki, bu baş verdikdə materiallara təsir edən gərginliklər ASCE 74 nömrəli 2010-cu il dəftərində istinad olunan tədqiqatlara əsasən təxminən %40 arta bilər. Küləyin bucaq altında gəlməsi bu kölgə effektlərini daha da gücləndirir. Buna görə də mühəndislər qüllələrin ətrafına sarılan helikal striaklar və ya yüksək binalarda gördüyümüz saxlanılmış kütləli sönümleyicilər kimi sönüm sistemi quraşdırmalıdır. Bu sistemlər vorteks nümunələrini nəzarətdən çıxmadan və bu zəncirvari reaksiya effekti vasitəsilə zərər vermədən əvvəlcədən pozmağa kömək edir.

Yüksək külək hadisələrində kritik uğursuzluq rejimləri və konstruktiv zəifliklər

Birliyin burulması və elementlərin sabitsizliyi: Tayfun Manqut (2018) təcrübəsi

Tayfun Mangkhut-un 200 km/saat sürətli küləkləri qafas formalı qüllələrin birləşməsində ciddi zəiflikləri ortaya çıxardı və Qvantunun enerji şəbəkəsində bir-birini izləyən qüllə uçmalarına səbəb oldu. Qoşulma yerlərindəki boltlu birləşmələrə mərkəzdən kənar təsir edən külək qüvvələri, xüsusilə əyilmə gərginlikləri və sıxılma qüvvələri birləşmə möhkəmliyini aşdıqda görünən çərçivəli hissələrdə postepen burulmaya səbəb oldu. Hadisədən sonra aparılan təhlillər göstərdi ki, Mangkhut zamanı baş verən qüllə uçmalarının təxminən üçdə biri bu birləşmə problemlərinə bağlı idi və Chen və həmkarlarının 2022-ci ildə dərc etdikləri araşdırmaya görə, bu hadisələr nəticəsində 1,2 milyard dollardan çox zərər baş verdi. Bu, sadə komponent arızasından fərqlənən məqam odur ki, birləşmə problemləri bütün qafas strukturu boyu sürətlə yayılır. Buna görə də 2019-cu ildə qəbul edilən yeni sənaye standartları, məsələn, IEC 61400-24, mühəndislərə tayfunla tez-tez üzləşən bölgələrdə birləşmələrin dizayn edilməsi zamanı qeyri-xətti dinamik analizlər aparmağı tələb edir.

Yorulmaya əsaslanan deqradasiya qarşı statik çökmə: Niyə müasir qüllə qiymətləndirməsi inkişaf etməlidir

Əksər ənənəvi üsullar statik çökmə həddinə diqqət yetirir, lakin təkrarlanan külək təsirinə bağlı yorulma zərərlərinin postepen inkişafını nəzərdə tutmur. Son araşdırmalara görə, EPRI-nin 2023-cü il Resilience Hesabatında göstərilən kimi, küləyə bağlı xətalardan təxminən 60 faizi stressin konstruksiyada toplandığı nöqtələrdə mikroskopik çatlqların yayılmasından, yoxsa anidən yüklənmə hadisələrindən qaynaqlanır. Bu problem sahil xətləri boyu daha da pisləşir, çünki duzlu su korroziyası daimi stress dövrləri ilə birgə təsir edərək materialların bu qüvvələrə davam gətirə biləcəyi müddəti demək olar ki, iki dəfə azaldır. Belə başa düşməyə əsaslanaraq, bir çox aparıcı enerji şirkətləri yalnız möhkəmliyi yoxlamaqdan ibarət olan üsullar əvəzinə zərərə davamlı qiymətləndirmə yanaşmalarından istifadə etməyə başlayıblar. Onlar köhnə yoxlama üsullarını səthlərin altındakı gizli nasazlıqları aşkar edən və çatlqlar irəliləyib nəzərə çarpan ölçüyə çatmadan əvvəl onları müəyyən edən inkişaf etmiş fazalı massiv ultrasonik testlərlə əvəz edirlər.

Qüllənin küləyə davamlılığını artırmaq üçün sübut edilmiş dizayn strategiyaları

Aerodinamik yaxşılaşdırmalar: Kross-qolu həndəsi optimallaşdırılması və sahəni azaltma üsulları

Mühəndislər eninə qolların formasını dəyişdikdə, ön səthə təsir edən küləyin miqdarını azalda və bu narahat edici vortekslerin yaranmasını dayandıra bilirlər. Rəqəmlər də bunu təsdiqləyir: NREL-in 2023-cü ildə apardığı tədqiqatlara görə, ellips formalı dizaynlar, ənənəvi kvadrat formalı dizaynlara nisbətən, fırlanan havanın səbəb olduğu titrəmələri təxminən 15–20 faiz azaldır. Başqa bir üsul isə küləyə məruz qalan ümumi sahəni kiçiltməkdir. Bu, mümkün olan yerlərdə bəzi konstruktiv elementlərin çıxarılmasını və yük daşımayan hissələrdə dəliklərin açılmasını nəzərdə tutur. Bu dəyişikliklər hava müqavimətini təxminən 10–14 faiz azaldır, lakin hamısı eyni qədər möhkəm və sabit qalır. Hava müxtəlif bucaqlarda — 0 dərəcədən (başlanğıcda düz ön tərəfə) 180 dərəcəyə (tamamilə qarşıdan) — təsir etdikdə belə bütün bu yaxşılaşdırmaların düzgün işlədiyini yoxlamaq üçün CFD simulyasiyaları adlanan kompüter modellərindən istifadə olunur. Tropik fırtınalara meylli bölgələrdə 50 metrdən yüksək olan çox yüksək qüllələr üçün konstruktiv komponentləri daha uzaqda yerləşdirərək bərk materialların nisbətini 0,3-dən aşağı saxlamaq böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bu, xüsusilə küləyin bir neçə istiqamətdən eyni zamanda təsir etdiyi qarışıq hava şəraitində, istənməyən titrəmələrin azaldılmasına kömək edir.

Konstruktiv Gücləndirmə: Dayaq Təkmilləşdirmələri, Birliyin Qatılaşdırılması və Söndürmənin İnteqrasiyası

Konstruksiyaların qırılmalara qarşı gücləndirilməsi zamanı mühəndislər, yan tərəfdən yaranan külək yüklərini yaymağa kömək edən üçbucaqlı bərkitmə sistemlərindən istifadə edərək problemli sahələrə diqqət yetirirlər. Diaqonal bərkitmələrinin yenilənməsi yan sərtliyi təxminən 25–30 faiz dərəcəsində artırmağa imkan verir. K-bərkitmə sistemi, xüsusilə IEC 61400-24 (2019-cu il) standartlarına əsasən, çox güclü külək nəfəsləri zamanı sıxılma elementlərinin burulmasına mane olmaqda xüsusi effektivlik göstərir. Düyünlərin sərtləşdirilməsi, məsələn, qoşa lövhələrin əlavə edilməsi, quraşdırılmadan əvvəl yüksək möhkəmlikli boltların gərginliyinin artırılması və altlıq lövhələrinin gücləndirilməsi kimi tədbirləri əhatə edir. Bu yanaşma dönmə problemlərini azaldır və yorğanlıqdan qaynaqlanan çatlamaların başlama ehtimalını təxminən 40 faiz azaldır. Külək səbəbiylə yaranan titrəmələrə qarşı əlavə müdafiə üçün tamamlayıcı söndürmə üsulları tətbiq olunur. Bunlara, rezonans kütləvi söndürücülər və ya viskoz mayelərlə doldurulmuş cihazlar daxildir; bu cihazlar, əziyyət verici külək səbəbli titrəmələr zamanı kinetik enerjinin təxminən 15–25 faizini udur. Ümumilikdə, bu müxtəlif yanaşmalar konstruksiyaların uçma ehtimalının 55 metr/saniyəlik külək sürətindən yuxarı düşməsini təmin edir. Tam miqyaslı testlər bu effektivliyi simulyasiya olunmuş tayfun şəraitində təsdiqləmişdir ki, bu da mühəndislərə layihələrinin etibarlılığına əminlik verir.

SSS

Vorteks ayrılması nədir?

Vorteks ayrılması, külək bir qurğudan keçdikdə alternativ aşağı təzyiq zonaları yaradaraq qurğu üzərində qaldırma və sürükənmə qüvvələri yaratmaqla ona irəli-geri hərəkət verdiyi zaman baş verir.

Aerodinamik kölgələnmə enerji verilişi qülləsinə necə təsir edə bilər?

Aerodinamik kölgələnmə normal külək nümunələrini pozur, turbulensiyani gücləndirir və digər qüllələr və ya relyef xüsusiyyətləri kimi maneələrin arxasında yerləşən sahələrdə xüsusilə qüllə qurğularına gərginlik artırır.

Enerji verilişi qüllələrində küləyə davamlılığı yaxşılaşdırmaq üçün hansı dizayn strategiyaları mövcuddur?

Dizayn strategiyaları arasında kross-qolun həndəsi formasının optimallaşdırılması, sahənin azaldılması üsulları, bərkidici elementlərin artırılması, birləşmələrin sərtləşdirilməsi və külək qüvvələrini yayaraq struktur zəifliklərini qarşısını almaq üçün sönüm elementlərinin inteqrasiyası daxildir.