पवन टरबाइन कैसे ब्रेक लगाती है?

पवन टरबाइन की ब्रेकिंग प्रणाली एक जटिल और सटीक इंजीनियरिंग परियोजना है, जो केवल एक साधारण "ब्रेक पैड" नहीं है, बल्कि एक बहुस्तरीय, सहयोगात्मक सुरक्षा प्रणाली है।

इसका मुख्य लक्ष्य आवश्यकता पड़ने पर बड़े इंपेलर की गति को सुरक्षित और नियंत्रित तरीके से रोकना या कम करना है।

आवश्यकता पड़ने पर "आमतौर पर इसमें निम्नलिखित स्थितियाँ शामिल होती हैं:

अत्यधिक हवा की गति (आमतौर पर 25 मीटर प्रति सेकंड से अधिक): पंखे को बहुत तेज चलने और संरचनात्मक क्षति पहुंचाने से रोकने के लिए।

बिजली ग्रिड की विफलता या बिजली कटौती: इसके लिए सुरक्षित शटडाउन आवश्यक है।

दैनिक रखरखाव या मरम्मत: तकनीशियनों के लिए एक सुरक्षित कार्य वातावरण प्रदान करें।

आपातकालीन स्थिति: यदि सेंसर किसी गंभीर खराबी का पता लगाता है (अत्यधिक कंपन, गियरबॉक्स का अत्यधिक गर्म होना आदि)।

आधुनिक बड़े पैमाने पर पवन टर्बाइन मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन ब्रेकिंग विधियों का एक साथ उपयोग करते हैं:

1. वायवीय ब्रेकिंग - प्राथमिक और मुख्य विधियाँ
यह सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और मुख्य ब्रेकिंग विधि है, जिसे ब्लेड की वायुगतिकीय विशेषताओं को बदलकर प्राप्त किया जाता है।

सिद्धांत: प्रत्येक ब्लेड का सिरा अपनी धुरी के चारों ओर एक निश्चित कोण (आमतौर पर 90 डिग्री) तक घूम सकता है। इस क्रिया को 'रोइंग' कहते हैं।

प्रक्रिया:

सामान्य परिस्थितियों में, ब्लेड इष्टतम कोण (हमले का कोण) पर हवा का सामना करते हैं, जिससे पवन ऊर्जा को कुशलतापूर्वक ग्रहण किया जा सकता है।

जब ब्रेकिंग की आवश्यकता होती है, तो नियंत्रण प्रणाली ब्लेडों को घुमाने का आदेश देती है, जिससे ब्लेड का अग्र भाग हवा की दिशा की ओर मुड़ जाता है या ब्लेड का किनारा हवा की दिशा की ओर मुड़ जाता है।

इस तरह, ब्लेड कुशल "पंखों" से उच्च प्रतिरोध वाले "लकड़ी के तख्तों" में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे उत्थापन में तीव्र कमी और प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप गति में तेजी से कमी आती है जब तक कि वे रुक न जाएं।

लाभ:

कोई यांत्रिक घिसाव नहीं: क्योंकि यह भौतिक संपर्क घर्षण के बिना वायु प्रतिरोध का उपयोग करता है।

विश्वसनीय: बिजली गुल होने पर भी, बैटरी प्रोपेलर सिस्टम के लिए बैकअप पावर प्रदान कर सकती है।

समायोज्य: पावर को आंशिक रूप से कम करके या पूरी तरह से कम करके आपातकालीन ब्रेकिंग के लिए समायोजित किया जा सकता है।

2. यांत्रिक ब्रेक (डिस्क ब्रेक) - सहायक और पार्किंग ब्रेक
यह कारों के डिस्क ब्रेक के समान है, लेकिन आमतौर पर इसे गति कम करने के प्राथमिक साधन के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।

स्थान: इसे उच्च गति वाले शाफ्ट पर (गियरबॉक्स आउटपुट सिरे के बाद और जनरेटर से पहले) स्थापित किया जाता है, क्योंकि इस शाफ्ट की गति उच्च और टॉर्क कम होती है, इसलिए आवश्यक ब्रेक डिवाइस का आकार छोटा बनाया जा सकता है।

समारोह:

पार्किंग: न्यूमेटिक ब्रेक द्वारा इम्पेलर को लगभग रोक दिए जाने के बाद (गति बहुत कम हो जाने पर), मैकेनिकल ब्रेक कैलिपर ब्रेक डिस्क को जकड़ लेता है, जिससे पंखा मजबूती से लॉक हो जाता है और हल्की हवा या जड़त्व के कारण होने वाली धीमी गति को रोकता है। यह कर्मियों की सुरक्षा बनाए रखने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

आपातकालीन बैकअप: उन चरम स्थितियों में जहां न्यूमेटिक ब्रेक पूरी तरह से विफल हो जाता है, यह अंतिम सुरक्षा कवच के रूप में कार्य करता है।

विशेषताएं: अत्यधिक घिसाव और गर्मी उत्पन्न होने से बचने के लिए, आधुनिक पंखे के डिजाइन यांत्रिक ब्रेकिंग की आवृत्ति को कम करते हैं और आमतौर पर इसका उपयोग केवल पूर्ण रूप से बंद होने के बाद ही करते हैं।

3. इलेक्ट्रिक ब्रेक (पावर जनरेशन ब्रेक) - सहायक समायोजन मोड
ब्रेकिंग जनरेटर के माध्यम से ही की जाती है।

सिद्धांत: जब जनरेटर को पावर ग्रिड से डिस्कनेक्ट कर दिया जाता है, तो घूर्णन प्रणाली की ऊर्जा का उपयोग ब्रेकिंग रेसिस्टर पर विद्युत ऊर्जा का उपभोग करके (गतिज ऊर्जा को ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित करके और उसे नष्ट करके) या मंदी में सहायता के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के माध्यम से जनरेटर के रिवर्स टॉर्क को नियंत्रित करके किया जा सकता है।

कार्य: इसका मुख्य उपयोग मंदी को समायोजित करने और उसमें सहायता करने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से डिस्कनेक्शन प्रक्रिया के दौरान, सुचारू रूप से रुकने के लिए वायवीय ब्रेक के साथ मिलकर।

ब्रेकिंग सिस्टम की सहयोगात्मक कार्यप्रणाली (तेज हवा के कारण सिस्टम बंद होने का उदाहरण लेते हुए):
पवन गति सेंसर यह पता लगाता है कि निरंतर पवन गति निर्धारित सीमा (जैसे 25 मीटर/सेकंड) से अधिक है।

नियंत्रण प्रणाली सबसे पहले वायवीय ब्रेक को सक्रिय करने का आदेश जारी करती है: ब्लेड घूमने लगते हैं और इंपेलर की गति कम हो जाती है।

साथ ही, ऊर्जा की खपत में सहायता के लिए इलेक्ट्रिक ब्रेक भी सक्रिय हो सकते हैं।

जब इंपेलर की गति लगभग शून्य तक गिर जाती है (उदाहरण के लिए कुछ चक्कर प्रति मिनट), तो मैकेनिकल ब्रेक सक्रिय हो जाता है, जो ब्रेक डिस्क को जकड़कर पंखे को पूरी तरह से रोक देता है और लॉक कर देता है।

पंखा सुरक्षित रूप से बंद हो जाता है।

विशेष स्थिति: बिजली गुल होने पर ब्रेक लगाना
सुरक्षा सर्वोपरि है। पंखे में निर्बाध विद्युत आपूर्ति (यूपीएस) या बैकअप बैटरी लगी होती है। बाहरी बिजली आपूर्ति पूरी तरह से ठप हो जाने पर भी, बैकअप विद्युत आपूर्ति नियंत्रण प्रणाली और पिच प्रणाली को बिजली प्रदान करती रहती है, जिससे ब्लेड सफलतापूर्वक पिच कर पाते हैं और वायुगतिकीय ब्रेकिंग प्राप्त कर पाते हैं। यह सबसे महत्वपूर्ण त्रुटि सुरक्षा डिजाइन है।

सारांश
संक्षेप में कहें तो, पवन टरबाइन की ब्रेकिंग एक "कॉम्बिनेशन पंच" है:

मुख्य बल: वायुगतिकीय ब्रेकिंग (फेदरिंग), जो ब्रेकिंग और पावर नियंत्रण के अधिकांश भाग के लिए जिम्मेदार है।

पार्किंग: यांत्रिक ब्रेक, जो सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए स्थिर रूप से रुकने के बाद लॉक करने के लिए जिम्मेदार है।

सहायता: ब्रेकिंग प्रक्रिया को सुगम बनाने के लिए इलेक्ट्रिक ब्रेक।

यह बहुआयामी और अतिरेकपूर्ण सुरक्षा प्रणाली यह सुनिश्चित करती है कि प्रतिकूल मौसम या खराबी की स्थिति में भी, विशाल पवन टर्बाइनों को सुरक्षित और विश्वसनीय रूप से बंद किया जा सके।