Szélenergia Hálózati Hírek: Absztrakt: Ez a cikk áttekinti a szélturbina hajtásláncának három fő összetevője – a kompozit lapátok, sebességváltók és generátorok – hibadiagnózisának és állapotellenőrzésének fejlesztésének jelenlegi állását, és összefoglalja a kutatás jelenlegi állását és főbb ennek a terepi módszernek a szempontjai.Összefoglaljuk a szélerőművekben található kompozit lapátok, hajtóművek és generátorok három fő alkatrészének fő hibajellemzőit, hibaformáit és diagnosztizálási nehézségeit, valamint a meglévő hibadiagnosztikai és egészségügyi monitorozási módszereket, végül pedig e terület fejlődési irányának kilátásait.
0 Előszó
A tiszta és megújuló energia iránti hatalmas globális keresletnek és a szélerőmű-berendezések gyártási technológiájának jelentős fejlődésének köszönhetően a szélenergia globális beépített kapacitása folyamatosan növekszik.A Global Wind Energy Association (GWEC) statisztikái szerint 2018 végén a szélenergia globális beépített kapacitása elérte az 597 GW-ot, amelyből Kína lett az első ország, ahol a beépített kapacitás meghaladja a 200 GW-ot, elérve a 216 GW-ot. , amely a teljes globális beépített kapacitás több mint 36-át teszi ki.%-kal, továbbra is őrzi pozícióját a világ vezető szélerőműveként, és egy igazi szélerőmű ország.
Jelenleg a szélenergia-ipar további egészséges fejlődését akadályozó fontos tényező, hogy a szélerőmű berendezések egységnyi energiatermelési költséget igényelnek, mint a hagyományos fosszilis tüzelőanyagok.A fizikai Nobel-díjas és az Egyesült Államok korábbi energiaügyi minisztere, Zhu Diwen rámutatott a nagyszabású szélenergia-berendezések működési biztonsági garanciájának szigorúságára és szükségességére, valamint a magas üzemeltetési és karbantartási költségek fontos kérdések, amelyeket ezen a területen meg kell oldani [1] .A szélerőműveket többnyire távoli területeken vagy tengeri területeken használják, amelyek az emberek számára hozzáférhetetlenek.A technológia fejlődésével a szélerőmű berendezések tovább fejlődnek a nagyarányú fejlesztés irányába.A szélerőművek lapátjainak átmérője folyamatosan növekszik, ami a talaj és a gondola közötti távolság növekedését eredményezi, ahol fontos berendezések vannak felszerelve.Ez nagy nehézségeket okozott a szélerőművek üzemeltetésében és karbantartásában, és megemelte a blokk karbantartási költségeit.A nyugati fejlett országok szélerőmű-berendezéseinek általános műszaki állapota és szélerőművi körülményei közötti különbségek miatt a kínai szélerőművek üzemeltetési és karbantartási költségei továbbra is a bevételek nagy részét teszik ki.A 20 éves élettartamú szárazföldi szélturbináknál a fenntartási költség A szélerőművek összbevétele 10%~15%;a tengeri szélerőművek esetében ez az arány akár 20–25% is lehet[2].A szélenergia magas üzemeltetési és fenntartási költségét elsősorban a szélerőmű berendezések működési és karbantartási módja határozza meg.Jelenleg a legtöbb szélerőmű a rendszeres karbantartás módszerét alkalmazza.Az esetleges meghibásodásokat nem lehet időben felfedezni, és az ép berendezések ismételt karbantartása is növeli a működést és a karbantartást.költség.Ráadásul a hiba okát nem lehet időben megállapítani, és csak egyenként, változatos eszközökkel vizsgálható, ami szintén hatalmas üzemeltetési és karbantartási költségekkel jár.Az egyik megoldás erre a problémára a szélturbinák szerkezeti állapotfigyelő (SHM) rendszerének kidolgozása a katasztrofális balesetek megelőzésére és a szélturbinák élettartamának meghosszabbítására, ezáltal csökkentve a szélenergia egységnyi energiatermelési költségét.Ezért a szélenergia-ipar számára elengedhetetlen az SHM rendszer fejlesztése.
1. A szélerőművek felügyeleti rendszerének jelenlegi állapota
A szélerőművek szerkezetének sok típusa létezik, főként a következők: kettős táplálású aszinkron szélturbinák (változtatható sebességű, változó menetemelkedésű szélturbinák), közvetlen meghajtású állandó mágneses szinkron szélturbinák és félig közvetlen meghajtású szinkron szélturbinák.A közvetlen meghajtású szélturbinákkal összehasonlítva a kettős táplálású aszinkron szélturbinák sebességváltóval változtatható sebességű berendezést tartalmaznak.Alapfelépítését az 1. ábra mutatja be. Az ilyen típusú szélerőművek a piaci részesedés több mint 70%-át teszik ki.Ezért ez a cikk főként az ilyen típusú szélerőmű-berendezések hibadiagnosztikáját és állapotellenőrzését tekinti át.
1. ábra A kettős táplálású szélturbina alapszerkezete
A szélerőművek hosszú ideje éjjel-nappal működnek összetett váltakozó terhelések, például széllökések mellett.A zord szolgáltatási környezet súlyosan befolyásolta a szélerőművek üzembiztonságát és karbantartását.A váltakozó terhelés a szélturbina lapátjaira hat, és a csapágyakon, tengelyeken, fogaskerekeken, generátorokon és az erőátviteli lánc egyéb alkatrészein keresztül továbbítódik, így az erőátviteli lánc rendkívül hajlamos a szervizelés során bekövetkező meghibásodásokra.Jelenleg a szélenergia-berendezéseken széles körben felszerelt felügyeleti rendszer a SCADA rendszer, amely képes nyomon követni a szélenergia-berendezések működési állapotát, például áramerősséget, feszültséget, hálózati csatlakozást és egyéb feltételeket, és olyan funkciókkal rendelkezik, mint a riasztások és jelentések;de a rendszer figyeli az állapotot A paraméterek korlátozottak, elsősorban a jelek, mint az áram, feszültség, teljesítmény stb., és továbbra is hiányoznak a rezgésfigyelő és hibadiagnosztikai funkciók a kulcsfontosságú komponenseknél [3-5].A külföldi országok, különösen a nyugati fejlett országok már régóta fejlesztenek állapotfigyelő berendezéseket és elemző szoftvereket kifejezetten szélerőművekhez.Bár a hazai rezgésfigyelő technológia későn indult, a hatalmas hazai szélerőmű-távirányítási és -karbantartási piaci kereslet hatására, a hazai megfigyelőrendszerek fejlesztése is rohamos fejlődési szakaszba lépett.A szélenergia-berendezések intelligens hibadiagnosztikája és korai figyelmeztető védelme csökkentheti a szélenergia üzemeltetésének és karbantartásának költségeit és növelheti a hatékonyságot, és konszenzusra tett szert a szélenergia-iparban.
2. A szélerőművek főbb hibajellemzői
A szélerőművek egy összetett elektromechanikus rendszer, amely rotorokból (lapátok, agyak, dőlésszög-rendszerek stb.), csapágyakból, főtengelyekből, sebességváltókból, generátorokból, tornyokból, lengési rendszerekből, érzékelőkből stb. áll. A szélturbina minden alkatrésze váltakozó terhelések a szervizelés során.A szervizidő növekedésével elkerülhetetlenek a különféle károk vagy meghibásodások.
2. ábra A szélerőmű berendezések egyes alkatrészeinek javítási költséghányada
3. ábra A szélerőmű berendezések különböző alkatrészeinek leállási aránya
A 2. és a 3. ábrán [6] látható, hogy a teljes nem tervezett leállás több mint 87%-át a lapátok, sebességváltók és generátorok okozta leállások, a teljes karbantartási költségek több mint 3-át a karbantartási költségek tették ki./4.Ezért a szélturbinák állapotfigyelésénél, hibadiagnosztikájánál és állapotkezelésénél a lapátok, a sebességváltók és a generátorok az a három fő összetevő, amelyre oda kell figyelni.A Kínai Megújuló Energia Társaság Szélenergia Szakmai Bizottsága a nemzeti szélenergia-berendezések működési minőségéről szóló 2012-es felmérésében[6] rámutatott, hogy a szélerőművek lapátjainak meghibásodási típusai elsősorban a repedéseket, villámcsapásokat, töréseket stb. a meghibásodás okai közé tartozik a tervezés, az én és a külső tényezők a gyártás, a gyártás és a szállítás bevezetési és szolgáltatási szakaszában.A sebességváltó fő funkciója az alacsony sebességű szélenergia stabil felhasználása az energiatermeléshez és az orsó fordulatszámának növelése.A szélturbina működése során a sebességváltó hajlamosabb a meghibásodásokra a váltakozó igénybevétel és ütközési terhelés hatására [7].A sebességváltók gyakori hibái közé tartoznak a hajtóműhibák és a csapágyhibák.A sebességváltó hibái többnyire a csapágyakból erednek.A csapágyak a sebességváltó kulcselemei, meghibásodásuk gyakran katasztrofális károkat okoz a sebességváltóban.A csapágyak meghibásodása főként a kifáradásos leválás, kopás, törés, ragasztás, ketrec sérülése stb. [8], amelyek közül a gördülőcsapágyak két leggyakoribb meghibásodási formája a kifáradásos leválás és kopás.A leggyakoribb hajtóműhibák közé tartozik a kopás, a felületi kifáradás, a törés és a törés.A generátorrendszer hibáit motorhibákra és mechanikai hibákra osztjuk [9].A mechanikai meghibásodások főként a forgórész- és a csapágyhibákat foglalják magukban.A rotor meghibásodása elsősorban a rotor kiegyensúlyozatlansága, a rotor szakadása és a laza gumihüvelyek közé tartozik.A motorhibák típusai elektromos és mechanikai hibákra oszthatók.Az elektromos hibák közé tartozik a forgórész/állórész tekercs rövidzárlata, a törött rotorrudak által okozott szakadás, a generátor túlmelegedése stb.;mechanikai hibák közé tartozik a generátor túlzott rezgése, a csapágyak túlmelegedése, a szigetelés sérülése, a súlyos kopás stb.
Feladás időpontja: 2021. augusztus 30
