Wind Power Network News: Анатацыя: У гэтым артыкуле разглядаецца бягучы стан развіцця дыягностыкі няспраўнасцяў і маніторынгу здароўя трох асноўных кампанентаў у ланцугу прывада ветравой турбіны — кампазітных лопасцяў, каробкі перадач і генератараў, а таксама абагульняецца бягучы стан даследаванняў і асноўныя аспекты гэтага палявога метаду.Абагульнены асноўныя характарыстыкі няспраўнасцяў, формы няспраўнасцяў і цяжкасці дыягностыкі трох асноўных кампанентаў кампазітных лопасцяў, рэдуктараў і генератараў ветраэнергетычнага абсталявання, а таксама існуючыя метады дыягностыкі няспраўнасцяў і маніторынгу здароўя і, нарэшце, перспектывы напрамку развіцця гэтай галіне.
0 Прадмова
Дзякуючы велізарнаму сусветнаму попыту на чыстую і аднаўляльную энергію і значнаму прагрэсу ў тэхналогіі вытворчасці ветраэнергетычнага абсталявання, сусветная ўстаноўленая магутнасць ветраэнергетыкі працягвае няўхільна расці.Паводле статыстыкі Сусветнай асацыяцыі ветраэнергетыкі (GWEC), на канец 2018 года сусветная ўстаноўленая магутнасць ветраэнергетыкі дасягнула 597 ГВт, з якіх Кітай стаў першай краінай з усталяванай магутнасцю больш за 200 ГВт, дасягнуўшы 216 ГВт. , што складае больш за 36 ад агульнай усталяванай магутнасці ў свеце.%, яна працягвае захоўваць свае пазіцыі вядучай у свеце ветраэнергетыкі, і гэта сапраўдная ветраэнергетыка.
У цяперашні час важным фактарам, які перашкаджае далейшаму здароваму развіццю ветраэнергетыкі, з'яўляецца тое, што ветраэнергетычнае абсталяванне патрабуе больш высокіх выдаткаў на адзінку выпрацоўваемай энергіі, чым традыцыйнае выкапнявае паліва.Лаўрэат Нобелеўскай прэміі па фізіцы і былы міністр энергетыкі ЗША Чжу Дзівэнь адзначыў строгасць і неабходнасць гарантый бяспекі працы буйнамаштабнага ветраэнергетычнага абсталявання, а таксама высокія выдаткі на эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне з'яўляюцца важнымі праблемамі, якія неабходна вырашыць у гэтай галіне [1] .Ветраэнергетычнае абсталяванне ў асноўным выкарыстоўваецца ў аддаленых раёнах або марскіх раёнах, якія недаступныя для людзей.З развіццём тэхналогій ветраэнергетычнае абсталяванне працягвае развівацца ў напрамку маштабнага развіцця.Дыяметр лопасцяў ветраэнергетыкі працягвае павялічвацца, што прыводзіць да павелічэння адлегласці ад зямлі да гондолы, дзе ўстаноўлена важнае абсталяванне.Гэта выклікала вялікія цяжкасці ў эксплуатацыі і абслугоўванні ветраэнергетычнага абсталявання і падштурхнула кошт абслугоўвання блока.З-за адрозненняў паміж агульным тэхнічным статусам і ўмовамі ветраэнергетычнага абсталявання ў заходніх развітых краінах, выдаткі на эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне ветраэнергетычнага абсталявання ў Кітаі па-ранейшаму складаюць вялікую долю даходаў.Для наземных ветравых турбін з тэрмінам службы 20 гадоў, выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне. Агульны даход ветравых электрастанцый складае 10%~15%;для марскіх ветравых электрастанцый гэтая доля дасягае 20%~25%[2].Высокі кошт эксплуатацыі і тэхнічнага абслугоўвання ветраэнергетыкі ў асноўным вызначаецца рэжымам эксплуатацыі і тэхнічнага абслугоўвання ветраэнергетычнага абсталявання.У цяперашні час большасць ветравых электрастанцый выкарыстоўваюць метад рэгулярнага тэхнічнага абслугоўвання.Патэнцыйныя збоі немагчыма выявіць своечасова, і шматразовае абслугоўванне непашкоджанага абсталявання таксама павялічыць эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне.кошт.Акрамя таго, немагчыма своечасова вызначыць крыніцу няспраўнасці, і можна даследаваць толькі адзін за адным з дапамогай розных сродкаў, што таксама прынясе вялікія выдаткі на эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне.Адным з вырашэнняў гэтай праблемы з'яўляецца распрацоўка сістэмы структурнага маніторынгу здароўя (SHM) для ветраных турбін, каб прадухіліць катастрафічныя аварыі і падоўжыць тэрмін службы ветраных турбін, тым самым зніжаючы кошт выпрацоўкі энергіі ветру.Такім чынам, для ветраэнергетыкі неабходна распрацоўка сістэмы SHM.
1. Бягучы стан сістэмы маніторынгу ветраэнергетычнага абсталявання
Ёсць шмат тыпаў канструкцый ветраэнергетычнага абсталявання, у асноўным у тым ліку: асінхронныя ветравыя турбіны з падвойным харчаваннем (ветравыя турбіны з пераменным крокам), сінхронныя ветравыя турбіны з пастаянным магнітам з прамым прывадам і сінхронныя ветравыя турбіны з паўпрамым прывадам.У параўнанні з ветранымі турбінамі з прамым прывадам, асінхронныя ветраэнергетычныя турбіны з падвойным харчаваннем ўключаюць абсталяванне з рэдуктарнай хуткасцю.Яго базавая структура паказана на малюнку 1. Гэты тып ветраэнергетычнага абсталявання займае больш за 70% долі рынку.Такім чынам, гэты артыкул у асноўным разглядае дыягностыку няспраўнасцяў і маніторынг здароўя гэтага тыпу ветраэнергетычнага абсталявання.
Малюнак 1 Базавая структура ветраной турбіны з двайным харчаваннем
Ветраэнергетычнае абсталяванне ўжо доўгі час працуе кругласутачна пры складаных пераменных нагрузках, напрыклад пры парывах ветру.Жорсткія ўмовы эксплуатацыі сур'ёзна паўплывалі на бяспеку эксплуатацыі і абслугоўванне ветраэнергетычнага абсталявання.Пераменная нагрузка дзейнічае на лопасці ветравой турбіны і перадаецца праз падшыпнікі, валы, шасцярэнькі, генератары і іншыя кампаненты ў ланцугу трансмісіі, што робіць ланцуг трансмісіі надзвычай схільным да паломкі падчас эксплуатацыі.У цяперашні час сістэма маніторынгу, шырока абсталяваная ветраэнергетычным абсталяваннем, - гэта сістэма SCADA, якая можа кантраляваць працоўны стан ветраэнергетычнага абсталявання, напрыклад, ток, напружанне, падлучэнне да сеткі і іншыя ўмовы, і мае такія функцыі, як сігналізацыя і справаздачы;але сістэма кантралюе стан. Параметры абмежаваныя, у асноўным такія сігналы, як ток, напружанне, магутнасць і г.д., і па-ранейшаму адсутнічаюць функцыі кантролю вібрацыі і дыягностыкі няспраўнасцяў для ключавых кампанентаў [3-5].Замежныя краіны, асабліва развітыя краіны Захаду, даўно распрацавалі абсталяванне для маніторынгу стану і праграмнае забеспячэнне для аналізу спецыяльна для ветраэнергетычнага абсталявання.Нягледзячы на тое, што айчынная тэхналогія маніторынгу вібрацыі пачалася са спазненнем, абумоўленая вялізным попытам на дыстанцыйным кіраванні і абслугоўванні ўнутранай ветраэнергетыкі, развіццё айчынных сістэм маніторынгу таксама ўвайшло ў стадыю хуткага развіцця.Інтэлектуальная дыягностыка няспраўнасцяў і абарона ад ранняга папярэджання ветраэнергетычнага абсталявання можа знізіць выдаткі і павысіць эфектыўнасць эксплуатацыі і абслугоўвання ветраэнергетыкі, а таксама дасягнула кансэнсусу ў ветраэнергетыцы.
2. Асноўныя характарыстыкі няспраўнасцяў ветраэнергетычнага абсталявання
Ветраэнергетычнае абсталяванне ўяўляе сабой складаную электрамеханічную сістэму, якая складаецца з ротараў (лопасцяў, ступіцах, сістэм кроку і інш.), падшыпнікаў, галоўных валоў, рэдуктараў, генератараў, вежаў, сістэм рыскання, датчыкаў і г. д. Кожны кампанент ветравой турбіны падвяргаецца ўздзеянню пераменныя нагрузкі падчас службы.Па меры павелічэння часу абслугоўвання непазбежныя розныя тыпы пашкоджанняў або збояў.
Малюнак 2 Каэфіцыент кошту рамонту кожнага кампанента ветраэнергетычнага абсталявання
Малюнак 3 Каэфіцыент прастояў розных кампанентаў ветраэнергетычнага абсталявання
На малюнку 2 і 3 [6] відаць, што прастой, выкліканы лопасцямі, рэдуктарамі і генератарамі, склаў больш за 87% агульнага незапланаванага часу прастою, а выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне складалі больш за 3 ад агульных выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне./4.Такім чынам, у маніторынгу стану, дыягностыцы няспраўнасцяў і кіраванні здароўем ветраных турбін, лопасцяў, каробак перадач і генератараў - гэта тры асноўныя кампаненты, на якія неабходна звярнуць увагу.Прафесійны камітэт ветраэнергетыкі Кітайскага таварыства аднаўляльных крыніц энергіі адзначыў у апытанні 2012 года аб эксплуатацыйнай якасці нацыянальнага ветраэнергетычнага абсталявання[6], што тыпы адмоваў лопасцяў ветраэнергетыкі ў асноўным уключаюць расколіны, удары маланкі, паломкі і г.д., і прычыны адмовы ўключаюць праектаванне, уласныя і знешнія фактары на этапах укаранення і абслугоўвання вытворчасці, вытворчасці і транспарціроўкі.Асноўная функцыя каробкі перадач - стабільнае выкарыстанне нізкахуткаснай энергіі ветру для выпрацоўкі электраэнергіі і павелічэнне хуткасці шпіндзеля.Пры працы ветравой турбіны каробка перадач больш схільная паломкам з-за ўздзеяння пераменнага напружання і ўдарнай нагрузкі [7].Распаўсюджаныя няспраўнасці скрынкі перадач уключаюць няспраўнасці шасцярні і няспраўнасці падшыпнікаў.Няспраўнасці каробкі перадач у асноўным узнікаюць з-за падшыпнікаў.Падшыпнікі з'яўляюцца ключавым кампанентам каробкі перадач, і іх няспраўнасць часта прыводзіць да катастрафічных пашкоджанняў скрынкі перадач.Паломкі падшыпнікаў у асноўным уключаюць адслаенне ад стомленасці, знос, пералом, склейванне, пашкоджанне сепаратора і г.д. [8], сярод якіх адслаенне і знос з'яўляюцца двума найбольш распаўсюджанымі формамі адмоваў падшыпнікаў качэння.Найбольш распаўсюджаныя паломкі рэдуктара ўключаюць знос, стомленасць паверхні, паломку і паломку.Няспраўнасці сістэмы генератара падзяляюцца на няспраўнасці рухавіка і механічныя няспраўнасці [9].Механічныя паломкі ў асноўным уключаюць паломкі ротара і паломкі падшыпнікаў.Няспраўнасці ротара ў асноўным уключаюць дысбаланс ротара, разрыў ротара і аслабленыя гумовыя гільзы.Віды няспраўнасцяў рухавікоў можна падзяліць на электрычныя няспраўнасці і механічныя няспраўнасці.Электрычныя няспраўнасці ўключаюць кароткае замыканне шпулькі ротара / статара, разрыў ланцуга, выкліканы зламанымі стрыжнямі ротара, перагрэў генератара і г.д.;механічныя няспраўнасці ўключаюць празмерную вібрацыю генератара, перагрэў падшыпніка, пашкоджанне ізаляцыі, сур'ёзны знос і г.д.
Час публікацыі: 30 жніўня 2021 г
