Cánh quạt turbine gió được làm từ vật liệu gì?
Nhiều người vẫn nghĩ toàn bộ trụ turbine gió đều được làm bằng kim loại, nhưng thực tế không phải vậy. Cho dù thân turbine và hộp số được làm bằng kim loại hay hợp kim thì cánh quạt đều được làm bằng vật liệu composite, bao gồm sợi thủy tinh, sợi carbon ngâm trong dung dịch nhựa lỏng. Vật liệu này có đặc tính nhẹ, bền, khả năng chịu áp lực tốt khi hoạt động liên tục ở tốc độ cao. Vật liệu này còn giúp cánh quạt có quán tính quay thấp, từ đó phản ứng tốt hơn với tốc độ gió thay đổi liên tục.
Khi nhu cầu về năng lượng tái tạo tăng lên, ngành công nghiệp gió tìm cách tăng sản lượng năng lượng của turbine gió. Một cách để tăng năng lượng từ turbine gió là tăng kích thước của cánh quạt. Cánh quạt lớn hơn tạo ra nhiều năng lượng hơn. Nhưng kích thước cánh quạt ngày càng tăng, có thể gây thêm áp lực lên cấu trúc và các bộ phận khác trong turbine gió.
Sự sụp đổ cấu trúc của cánh quạt turbine gió có thể xảy ra nếu cánh quạt chịu tải trọng cực lớn, vượt quá độ bền thiết kế hoặc do sự xuống cấp của các bộ phận cánh, làm giảm độ bền kết cấu của nó. Do đó, cánh quạt dễ chịu ảnh hưởng lớn với những cơn gió cực mạnh.
Các vấn đề thường gặp ở cánh quạt turbine gió
● Xói mòn đầu cạnh. Xói mòn đầu cạnh là vấn đề phổ biến nhất, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của cánh quạt, công suất điện được tạo ra. Hiện tượng này do sự tiếp xúc của cánh quạt với các hạt trong không khí. Trước đây, turbine gió thường được sản xuất mà không có biện pháp ngăn chặn xói mòn. Nhưng gần đây, nhiều biện pháp chống ăn mòn được thực hiện nhằm giảm thiểu tình trạng này.
● Cánh quạt bị tách lớp, tách sợi. Đây là hiện tượng bề mặt cánh quạt bị tách dọc theo sợi, đôi khi là nứt lớp gel. Sự tách lớp của các đường keo có thể gây ra các vết nứt, phổ biến nhất là ở mép sau. Điều này gây xuống cấp bề mặt, xuống cấp lớp phủ trên cánh, do làm việc ở nhiệt độ cao, ảnh hưởng đến độ bền và độ ổn định của cánh quạt gió.
● Sét đánh. Một trong những yếu tố gây hại nhiều nhất là sét đánh. Điều này dễ xảy ra hơn ở những vùng xa. Sét đánh ảnh hưởng đến kết cấu cánh quạt, dẫn đến việc sửa chữa cánh turbine gió khá tốn kém và mất thời gian.
● Phụ kiện hỏng. Một số phụ kiện gắn trên cánh quạt có thể xuống cấp hoặc bong tróc theo thời gian. Điều này xảy ra có thể chất lượng lắp ráp kém, lỗi thiết kế từ nhà máy hoặc do áp lực bên ngoài.
● Cánh quạt bị hỏng. Cánh quạt bị hỏng từ các lỗi nhỏ như vết nứt đến các vấn đề nghiêm trọng hơn như mất liên kết, hỏng khớp. Các vết nứt có thể xảy ra do nhiều yếu tố khác nhau, như nhiệt độ cao hay điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Tuy nhiên, chúng có thể được phát hiện và sửa chữa kịp thời nếu được kiểm tra định kỳ.
Tại sao nên kiểm tra định kỳ và sửa chữa cánh quạt kịp thời?
Trên thực tế, các chủ trang trại gió thường không đợi đến khi cánh quạt bị lỗi mới tìm cách sửa chữa. Bởi lúc này, cánh quạt đã có những hư hỏng nhất định, không thể tiếp tục hoạt động tốt. Đồng thời, chủ đầu tư có thể phải tạm dừng hoạt động turbine gió để sửa chữa cánh quạt, gây thiệt hại sản xuất. Trong khi đó, việc kiểm tra định kỳ tốn ít chi phí hơn và quan trọng là phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn trong các bộ phận của turbine gió nói chung và cánh quạt nói riêng.
Vậy bao lâu thì nên kiểm tra cánh quạt? Theo các chuyên gia ngành năng lượng gió, nên kiểm tra khoảng 2 tuần một lần để phát hiện kịp thời những hư hỏng nhỏ nhất ở cánh quạt.
Trung bình, turbine gió có thể hoạt động được 10 - 15 năm và cần phải thay thế. Tuy nhiên, thời gian chính xác còn phụ thuộc các yếu tố môi trường bên ngoài, chất lượng sản xuất, khối lượng hoạt động và các yếu tố khác. Kiểm tra và sửa chữa cánh quạt kịp thời là biện pháp giúp kéo dài tuổi thọ cánh quạt càng lâu càng tốt.
Một số cách khắc phục khi cánh quạt gặp trục trặc
Nếu các bộ phận khác của turbine gió dễ dàng thay thế khi hư hỏng thì cánh quạt lại không đơn giản. Vì kích thước của chúng quá lớn và rất tốn kém nên thay thế cánh quạt mới không phải là giải pháp tối ưu. Tùy vào sự cố mà các đơn vị dịch vụ sẽ có biện pháp sửa chữa khác nhau. Một số cách khắc phục có thể kể đến như:
- Trám: Khắc phục các vết nứt hoặc bong tróc bề mặt nhỏ bằng cách lấp đầy chúng bằng nhựa, chất độn hoặc gel đặc biệt.
- Sử dụng lớp phủ, vòng bít hoặc tấm chắn: Các biện pháp này được sử dụng cho các vấn đề ăn mòn vành cánh quạt.
- Sửa chữa những hư hỏng nghiêm trọng: Việc sửa chữa này bao gồm việc sử dụng vật liệu độn để lấp đầy lỗ ở khu vực bị hư hỏng.
Như đã đề cập ở trên, cánh quạt turbine gió được làm từ vật liệu composite có độ bền cao và hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, chúng rất tốn kém nên bất đắc dĩ mới phải thay thế các cánh turbine gió. Việc kiểm tra thường xuyên và sửa chữa các cánh turbine gió vẫn được ưu tiên hàng đầu.
