کتاب مرجع کاربردی طراحی بهره‌برداری و نگهداری توربین‌های بادی

کتاب توربین‌های بادی: 

فهرست مطالب کتاب توربین‌های بادی

 فصل اول: مقدمه کتاب توربین‌های بادی

۱-۱ مقدمه

۱-۲ پيشينه تاريخی

۱-۳ اهميت انرژی‌های تجديد‌پذير

۱-۴ مسائل فنی

۱-۵ توسعه مزرعه بادی

۱-۶ مکان‌يابی توربين بادی

۱-۷ فن‌آوری‌های جديد و آينده

۱-۸ طرح کلی کتاب

  فصل دوم: کتاب مرجع کاربردی طراحی بهره‌برداری و نگهداری توربین‌های بادی : انرژی باد

۲-۱ مقدمه

۲-۲ انرژي يک جسم در حال حرکت

۲-۳ انرژي سيال در حال حرکت

۲-۳-۱ سيالات در حال حرکت در لوله

۲-۳-۲ سيال در حال حرکت بدون هيچ مرزي

۲-۴ توان باد

۲-۵ توان جذب شده توسط يک توربين

۲-۶ تغييرات سرعت باد

۲-۶-۱ تغييرات سرعت باد با زمان

۲-۶-۲ تغييرات سرعت باد با ارتفاع

۲-۶-۳ تغييرات سرعت باد با عوارض زميني

۲-۶-۴ تغييرات سرعت باد با منطقه جغرافيايی

فصل سوم: اصول پايه

۳-۱ مقدمه

۳-۲ نيروي باد

۳-۳ نيروي ‌آيروديناميک

۳-۴ ضرايب ليفت و درگ

۳-۵ ‌ايرفويل‌ها

فصل چهارم: انواع توربين بادی: تجزيه و تحليل و مشخصات

۴-۱ مقدمه

۴-۲ دسته‌بندی توربين‌ها

۴-۳ توربين بادی پروانه‌ای

۴-۳-۱ پره‌های توربين بادی پروانه‌ای و نيروی باد

۴-۳-۲ پيچش پره

۴-۳-۳ انحراف به سمت باد و خلاف جهت باد

۴-۴  H- روتور

۴-۵ توربين داريوس

۴-۶ روتور ساونيوس

فصل پنجم: توربين بادی سه‌پره‌ای نوع پروانه‌ای و اجزای آن

۵-۱ مقدمه

۵-۲ اجزاي مکانيکی

۵-۲-۱ برج

۵-۲-۲ فونداسيون

۵-۲-۳ روتور (پره‌ها و‌ هاب)

۵-۲-۳-۱ هاب روتور فولادی ريخته‌گری شده براي روتورهای سه‌پره

۵-۲-۳-۲ مفاهيم هاب روتور براي روتورهای دو پره

۵-۲-۴ ناسل

۵-۲-۴-۱ رويه طراحی و مفهوم حمل بار

۵-۲-۴-۲ شکل خارجی – جنبه‌های زيبايی‌شناسی

۵-۲-۵ گيربکس

۵-۲-۶ ‌ترمز توربين

۵-۳ اجزاي الکتريکی

۵-۳-۱ ژنراتورها

۵-۳-۱-۱ نصب ژنراتور الکتريکی

۵-۳-۲ ‌ترانسفورماتورها

۵-۳-۳ مکانيزم گام پره

۵-۳-۳-۱ ياتاقان‌های پره روتور

۵-۳-۳-۲ سيستم‌های گام پره هيدروليکی

۵-۳-۳-۳ سيستم‌های گام پره الکتريکی

۵-۳-۳-۴ سيستم گام پره غيرفعال

۵-۴ ساير اجزا

فصل ششم: تعيين توان در توربين بادی نوع پروانه‌ای

۶-۱ مقدمه

۶-۲ توان مکانيکی

۶-۲-۱ توان در حرکت خطی

۶-۲-۲ توان در حرکت دورانی

۶-۳ نمودارها

۶-۳-۱ مثال اول

۶-۳-۲ مثال دوم

۶-۴ توان مکانيکی در يک توربين

۶-۴-۱ اثر تغيير سرعت زاويه‌ای و نسبت سرعت نوک پره در يک توربين

۶-۴-۲ اثر تغيير زاويه گام پره

۶-۵ تغيير توان توربين با سرعت زاويه‌ای

۶-۶ توليد روزانه انرژي توسط يک توربين

۶-۶-۱ بيان مسئله

۶-۶-۲ پاسخ

۶-۶-۳ توربين‌های با زاويه گام متغير

۶-۷ توليد انرژي سالانه

فصل هفتم: کتاب مرجع کاربردی طراحی بهره‌برداری و نگهداری توربین‌های بادی الکتريسيته و توليد برق از انرژی باد

۷-۱ مقدمه

۷-۲ جريان AC و DC

۷-۳ پارامترهای الکتريکی

۷-۳-۱ جريان الکتريکی ، جهت جريان و فرکانس

۷-۳-۲ ولتاژ و توان

۷-۴ ماشين‌های الکتريکی

۷-۴-۱ موتورهای الکتريکی

۷-۴-۲ ژنراتورهای الکتريکی

۷-۵ ماشين‌های DC

۷-۵-۱ نکات عمومی

۷-۵-۲ نکات عملی در ارتباط با ماشين‌های DC

۷-۶ ماشين‌های AC

۷-۶-۱ نکات عموميی

۷-۶-۲ نکات عملی در ارتباط با ماشين‌های AC

۷-۷ منبع و بار در مدارهای الکتريکی

۷-۷-۱ اتصال بارها به يک منبع

۷-۷-۲ اتصال ژنراتورها به يکديگر

۷-۷-۳ اتصال توربين‌های بادي به يکديگر

فصل هشتم: اتصال به شبکه

۸-۱ مقدمه

۸-۲ توان الکتريکی

۸-۲-۱ توان در جريان الکتريکی DC

۸-۲-۲ توان در جريان الکتريکی AC

۸-۲-۲-۱ بارهای خازنی و القائی و زاويه فاز

۸-۲-۲-۲ توان فعال، توان واکنشی و توان ظاهری

۸-۲-۲-۳ توان در جريان الکتريکی AC سه‌فاز

۸-۳ الزامات شبکه

۸-۴ هماهنگی و کيفيت توان

۸-۵ توربين بادی به عنوان يک ژنراتور مجزا

۸-۶ جزيره‌ای شدن

فصل نهم: استفاده از گيربکس و چرخ‌دنده‌ها در توربين بادی

۹-۱ مقدمه

۹-۲ اصول مقدماتی گيربکس

۹-۲-۱ انواع چرخ‌دنده بر اساس محور چرخ‌دنده

۹-۲-۲ انواع چرخ‌دنده‌ها بر اساس شکل دندانه

۹-۲-۳ ديگر انواع چرخ‌دنده‌ها

۹-۲-۴ چرخ‌دنده‌های سياره‌ای

۹-۳ نسبت دنده

۹-۳-۱ نسبت دنده و نسبت سرعت در دو چرخ‌دنده

۹-۳-۲ نسبت دنده و نسبت سرعت در مجموعه‌های چرخ‌دنده‌ای

۹-۳-۳ نسبت سرعت در چرخ‌دنده‌های سياره‌ای

۹-۴ روابط سرعت و گشتاور

۹-۵ نيروهای وارد بر چرخ‌دنده‌ها

۹-۶ اصطکاک و سايش

۹-۷ روانکاری و خنک‌کاری

۹-۸ بازده

۹-۹ پس‌زني در چرخ‌دنده‌ها

۹-۱۰ مشکلات عمومی ‌در چرخ‌دنده‌ها و شکست چرخ‌دنده

فصل دهم: کنترل توربين‌های بادی (بخش اول: قسمت‌های مکانيکی)

۱۰-۱ مقدمه

۱۰-۲ توان بر حسب سرعت باد

۱۰-۳ اندازه‌گيری سرعت باد

۱۰-۴ محاسبات توان

۱۰-۵ کيفيت توان خروجی و الزامات

۱۰-۶ کنترل گام پره

۱۰-۷ منحني توان عملکرد توربين

۱۰-۸ کنترل انحراف

۱۰-۹ ترمز دستی

۱۰-۱۰ کنترل خطا

فصل يازدهم: کنترل توربين‌های بادی (بخش دوم: قسمت‌های برقی)

۱۱-۱ مقدمه

۱۱-۲ ژنراتورهای جريان مستقيم

۱۱-۳ ژنراتورهای سنکرون

۱۱-۴ ژنراتورهای آسنکرون يا القايی

۱۱-۴-۱ مشخصه‌های ژنراتورهای القايی

۱۱-۴-۲ ژنراتورهای القايی دو‌سو‌تغذيه

۱۱-۵ حالت‌های عملکردی توربين‌های بادی

۱۱-۵-۱ حالت تحريک مستقيم

۱۱-۵-۲ حالت سرعت ثابت

۱۱-۵-۳ حالت سرعت متغير

۱۱-۵-۴ حالت ژنراتور قفس‌سنجابی

۱۱-۵-۵ حالت لغزش متغير

۱۱-۵-۶ لغزش متغير با ژنراتور القايی دو‌سو‌تغذيه

۱۱-۶ طرح‌های کنترل توربين‌های بادی

 فصل دوازدهم: تجهيزات الکتريکی فرعی

۱۲-۱ مقدمه

۱۲-۲ ترانسفورماتورها

۱۲-۲-۱ رابطه ولتاژ

۱۲-۲-۲ رابطه جريان

۱۲-۲-۳ بازده ترانسفورماتور

۱۲-۲-۴ رده‌بندی توان ترانسفورماتور

۱۲-۲-۵ ديگر اطلاعات مفيد درباره ترانسفورماتورها

۱۲-۲-۶ ترانسفورماتورهای سه‌فاز

۱۲-۲-۷ مثال‌ها

۱۲-۳ يکسوکننده‌ها

۱۲-۴ مبدل‌ها

۱۲-۵ بادسنج و بادنما

فصل سيزدهم: کتاب مرجع کاربردی طراحی بهره‌برداری و نگهداری توربین‌های بادی پره توربين بادی و انتخاب مواد

۱۳-۱ مقدمه

۱۳-۲ جنس مواد

۱۳-۳ بال‌هاي هواپيما به عنوان مدل

۱۳-۴ طراحی‌های تجربی پره‌های روتور در گذشته

۱۳-۴-۱ طراحی‌های پرچ شده از جنس آلومينيوم

۱۳-۴-۲ طراحی‌های از جنس فولاد

۱۳-۴-۳ ساختار سنتی با چوب

۱۳-۵ پره‌های مدرن کامپوزيتی تقويت‌شده با الياف

۱۳-۵-۱ مواد کامپوزيت تقويت‌شده با الياف و تکنيک‌های ساخت

۱۳-۵-۲ طراحی‌های پيشين از جنس کامپوزيت‌های تقويت‌شده با الياف

۱۳-۵-۳ طراحی استاندارد کنونی

۱۳-۵-۴ کامپوزيت‌های چوب/اپوکسی

۱۳-۶ اتصال پره به هاب روتور

۱۳-۷ مقايسه طراحی‌های مختلف پره روتور

۱۳-۸ ترمزهای آيروديناميک بر روي روتورهای دارای کنترل استال

۱۳-۹ محافظت در برابر صاعقه

۱۳-۱۰ هشدار در برابر يخ‌زدگی و يخ‌زدايی

فصل چهاردهم: برج توربين

۱۴-۱ مقدمه

۱۴-۲ پيکره‌بندی‌های برج

۱۴-۳ برج‌های خود ايستای ساخته شده از لوله‌های فولادی

۱۴-۳-۱ طراحی استحکام و سفتی

۱۴-۳-۲ تکنيک‌های توليد و ساخت

۱۴-۳-۳ تجهيزات صعود و تاسيسات داخلی

۱۴-۴ برج‌های مشبک

۱۴-۵ برج‌های بتنی

۱۴-۶ مقايسه مفاهيم برج‌های مختلف

۱۴-۷ فونداسيون

فصل پانزدهم: بارگذاری توربين

۱۵-۱ مقدمه

۱۵-۲ بارها در توربين بادی

۱۵-۳ منابع بارگذاری

۱۵-۳-۱ جريان هوای يکنواخت و حالت پايدار

۱۵-۳-۲ برش باد عمودی و باد جانبی

۱۵-۳-۳ تداخل برج

۱۵-۳-۴ اغتشاش باد و تندبادها

۱۵-۳-۵ بارهای گرانشی و اينرسی

۱۵-۴ فرضيات بار طراحی

۱۵-۴-۱ کلاس‌های توربين بادی

۱۵-۴-۲ شرايط باد نرمال

۱۵-۴-۳ شرايط باد شديد

۱۵-۴-۴ ديگر تأثيرات زيست‌محيطی

۱۵-۵ حالات بار

۱۵-۵-۱ عملکرد نرمال

۱۵-۵-۲ نقص‌های فنی

۱۵-۶ بارهای نهايی و بارگذاری خستگی

۱۵-۶-۱ بارهای نهايی

۱۵-۶-۲ طيف بار خستگی

۱۵-۷ محاسبات بارهای خستگی و تنش‌های سازه‌ای

۱۵-۷-۱ مدل‌های رياضی و روش محاسبه

۱۵-۷-۲ پاسخ ديناميکی سازه و استحکام خستگی

۱۵-۸ تاثير مشخصه‌هايی طراحی مفهومی بر بارگذاری

۱۵-۸-۱ تعداد پره‌های روتور

۱۵-۸-۲ لولاهای هاب روتور در روتور دو پره

۱۵-۸-۳ کنترل گام پره

۱۵-۸-۴ لغزش سرعت روتور و عملکرد سرعت-متغير

۱۵-۹ داده‌های آزمون و تجهيزات تست

۱۵-۹-۱ آزمايش‌های بستر آزمون

۱۵-۹-۲ سيستم‌های اکتساب داده‌ها و اندازه‌گيری‌های ميدانی

۱۵-۱۰ استانداردها و گواهينامه توربين‌های بادی

۱۵-۱۰-۱ استانداردهای مهم بين‌المللی و ملی طراحی

۱۵-۱۰-۲ صدور گواهينامه برای توربين‌های بادی

فصل شانزدهم: مسائل ارتعاشی

۱۶-۱ مقدمه

۱۶-۲ پايداري آيروالاستيک‌پره‌های روتور

۱۶-۳ ارتعاش پيچشی مجموعه محرک

۱۶-۳-۱ مدل رياضی

۱۶-۳-۲ مدل‌های مکانيکی براي کوپلينگ شبکه الکتريکی

۱۶-۳-۳ فرکانس‌های طبيعی و مودهای ارتعاشی

۱۶-۳-۴ تحريک‌ها و تشديدها

۱۶-۴ ديناميک سيستم ياو

۱۶-۴-۱ مدلسازی و ممان‌های حول محور ياو

۱۶-۴-۲ تحريک و تشديدها

۱۶-۵ ارتعاشات کل توربين بادی

۱۶-۵-۱ سفتي برج

۱۶-۵-۲ مشخصات ارتعاشی توربين‌های بادی موجود

۱۶-۵-۳ شبيه‌سازی رياضی

فصل هفدهم از کتاب توربین‌های بادی: توربين‌های بادی فراساحلی

۱۷-۱ مقدمه

۱۷-۲ انرژی بادی فراساحلی در دريای شمال و دريای بالتيک

۱۷-۲-۱ شرايط اقيانوس‌شناسی و منابع باد

۱۷-۲-۲ اولين پارک‌های بادی فراساحلي

۱۷-۲-۳ تاسيسات تجاری

۱۷-۳ رويه صدور مجوز

۱۷-۳-۱ موقعيت قانونی

۱۷-۳-۲ معيارهای صدور مجوز

۱۷-۴ تکنولوژی استقرار سازه‌های فراساحلی

۱۷-۴-۱ الزامات فنی برای توربين‌های بادی

۱۷-۴-۲ فونداسيون بر روی کف دريا

۱۷-۴-۳ زيرساخت‌های الکتريکی

۱۷-۴-۴ حمل و نقل، نصب و تعمير و نگهداری

فصل هجدهم از کتاب توربین‌های بادی: مسائل اقتصادی انرژی بادی

۱۸-۱ مقدمه

۱۸-۲ اصول اقتصادی

۱۸-۳ هزينه‌های اوليه پروژه توربين بادي

۱۸-۳-۱ هزينه توربين

۱۸-۳-۲ نصب

۱۸-۳-۳ حمل و نقل

۱۸-۳-۴ اتصال به شبکه

۱۸-۳-۵ هزينه‌های حقوقی و ساير هزينه ها

۱۸-۴ هزينه‌های عملياتی

۱۸-۴-۱ هزينه‌های بهره‌برداری

۱۸-۴-۲ هزينه تعمير و نگهداری

۱۸-۵ مقايسه با ديگر منابع انرژی

۱۸-۶ هزينه به ازای هر واحد

۱۸-۷ مطالعه موردی

فصل نوزدهم از کتاب توربین‌های بادی: مسائل زيست‌محيطی

۱۹-۱ مقدمه

۱۹-۲ مزارع بادی واقع در خشکی

۱۹-۳ سر و صدا

۱۹-۴ چشم‌انداز مناظر طبيعی

۱۹-۴-۱ درخشش و چشمک زدن

۱۹-۵ چشم‌انداز توربين‌ها

۱۹-۶ تاثير بر روی پرندگان

۱۹-۷ تداخل فرکانس راديويی و تاثير بر روي ارتباطات

۱۹-۸ مزارع بادی فراساحلی

۱۹-۹ تاثيرات بر روی پرندگان و موجودات دريايی

فصل بيستم: نصب توربين بادی و بهره‌برداری از آن

۲۰-۱ مقدمه

۲۰-۲ توسعه پروژه

۲۰-۳ مشکلات حمل و نقل

۲۰-۴ نصب در سايت

۲۰-۴-۱ توربين‌هاي بادي کوچک و متوسط

۲۰-۴-۲ توربين‌های بادی بزرگ

۲۰-۵ اتصال به شبکه

۲۰-۶ راه‌اندازی

۲۰-۷ حالت عملياتی و نظارت

۲۰-۷-۱ نظارت بر بهره‌برداری و عملکرد

۲۰-۷-۲ نظارت بر مزارع بادی بزرگ

۲۰-۸ تعمير و نگهداری

۲۰-۸-۱ تعمير و نگهداری جاري

۲۰-۸-۲ علل آسيب و ريسک تعميرات

فصل بيست و يكم از کتاب توربین‌های بادی: ايمني و مسائل ديگر

۲۱-۱ مقدمه

۲۱-۲ ايمنی و کار با توربين‌های بادی

۲۱-۳ ايمنی عملياتی و استحکام ساختاری اجزای توربين

۲۱-۳-۱ استحکام ساختاری پره‌های روتور

۲۱-۳-۲ توقف روتور

۲۱-۳-۳ ناپايداری ارتعاشی

۲۱-۳-۴ ايمنی تجهيزات الکتريکی

۲۱-۴ تاثيرات دما و تغييرات محيط

۲۱-۵ محافظت در برابر صاعقه

۲۱-۶ تشکيل يخ بر روي پره‌ها

۲۱-۷ ترافيک هوايی

۲۱-۸ انرژی بادی در مناطق شهری

۲۱-۸-۱ ايمنی

۲۱-۸-۲ جنبه‌های زيست‌محيطی

۲۱-۸-۳ اقتصاد

۲۱-۸-۴ مسائل فنی و عملی

فصل بيست و دوم از کتاب توربین‌های بادی: کار بر روی توربين‌های بادی و ايمنی اپراتور 

۲۲-۱ مقدمه

۲۲-۲ محيط کار

۲۲-۳ خطرات احتمالی

۲۲-۴ قوانين ايمنی عام

۲۲-۵ قوانين ايمنی استاندارد و مقررات رسمی

۲۲-۶ تجهيزات صعود

۲۲-۷ به حداقل رساندن خطر

منابع و مآخذ کتاب توربین‌های بادی