Știri rețelei eoliene: Rezumat: Această lucrare trece în revistă starea actuală a dezvoltării diagnosticării defecțiunilor și a monitorizării sănătății celor trei componente majore din lanțul de antrenare al turbinei eoliene - palete compozite, cutii de viteze și generatoare și rezumă starea actuală a cercetării și principalele aspecte ale acestei metode de câmp.Sunt rezumate principalele caracteristici de defecțiuni, forme de defecțiune și dificultăți de diagnosticare ale celor trei componente majore ale paletelor compozite, cutiilor de viteze și generatoarelor din echipamentele eoliene, precum și metodele existente de diagnosticare a defecțiunilor și monitorizare a sănătății și, în final, perspectivele pentru direcția de dezvoltare a acestui domeniu.
0 Prefaţă
Datorită cererii globale uriașe de energie curată și regenerabilă și progresului considerabil în tehnologia de fabricație a echipamentelor eoliene, capacitatea globală instalată a energiei eoliene continuă să crească constant.Potrivit statisticilor Asociației Globale pentru Energie Eoliană (GWEC), la sfârșitul anului 2018, capacitatea globală instalată de energie eoliană a ajuns la 597 GW, dintre care China a devenit prima țară cu o capacitate instalată de peste 200 GW, ajungând la 216 GW. , reprezentând mai mult de 36 din capacitatea totală instalată globală.%, continuă să-și mențină poziția de principală putere eoliană din lume și este o adevărată țară de energie eoliană.
În prezent, un factor important care împiedică dezvoltarea sănătoasă continuă a industriei energiei eoliene este că echipamentele de energie eoliană necesită un cost mai mare pe unitatea de producție de energie decât combustibilii fosili tradiționali.Câștigătorul Premiului Nobel pentru Fizică și fostul secretar al SUA pentru Energie, Zhu Diwen, a subliniat rigoarea și necesitatea garanției de siguranță a funcționării echipamentelor eoliene la scară largă, iar costurile ridicate de operare și întreținere sunt probleme importante care trebuie rezolvate în acest domeniu [1] .Echipamentele de energie eoliană sunt utilizate mai ales în zone îndepărtate sau zone offshore care sunt inaccesibile oamenilor.Odată cu dezvoltarea tehnologiei, echipamentele eoliene continuă să se dezvolte în direcția dezvoltării la scară largă.Diametrul palelor eoliene continuă să crească, rezultând în creșterea distanței de la sol până la nacela unde sunt instalate echipamente importante.Acest lucru a adus mari dificultăți în operarea și întreținerea echipamentelor de energie eoliană și a crescut costul de întreținere al unității.Datorită diferențelor dintre starea tehnică generală și condițiile parcului eolian al echipamentelor de energie eoliană din țările dezvoltate de Vest, costurile de operare și întreținere ale echipamentelor de energie eoliană din China continuă să reprezinte o proporție mare a veniturilor.Pentru turbinele eoliene pe uscat cu o durată de viață de 20 de ani, costul de întreținere Venitul total al parcurilor eoliene reprezintă 10%~15%;pentru fermele eoliene offshore, proporția este de până la 20%~25%[2].Costul ridicat de operare și întreținere al energiei eoliene este determinat în principal de modul de funcționare și întreținere a echipamentelor eoliene.În prezent, majoritatea parcurilor eoliene adoptă metoda întreținerii regulate.Defecțiunile potențiale nu pot fi descoperite la timp, iar întreținerea repetată a echipamentelor intacte va crește, de asemenea, funcționarea și întreținerea.cost.În plus, este imposibil să se determine la timp sursa defecțiunii și poate fi investigată doar unul câte unul printr-o varietate de mijloace, ceea ce va aduce, de asemenea, costuri uriașe de operare și întreținere.O soluție la această problemă este dezvoltarea unui sistem de monitorizare a sănătății structurale (SHM) pentru turbinele eoliene pentru a preveni accidentele catastrofale și pentru a prelungi durata de viață a turbinelor eoliene, reducând astfel costul unitar al energiei eoliene.Prin urmare, pentru industria energiei eoliene este imperativ să se dezvolte sistemul SHM.
1. Starea actuală a sistemului de monitorizare a echipamentelor eoliene
Există multe tipuri de structuri de echipamente eoliene, inclusiv: turbine eoliene asincrone cu alimentare dublă (turbine eoliene cu pas variabil cu viteză variabilă), turbine eoliene sincrone cu magnet permanenți cu antrenare directă și turbine eoliene sincrone cu antrenare semi-directă.În comparație cu turbinele eoliene cu acționare directă, turbinele eoliene asincrone cu alimentare dublă includ echipamente cu viteză variabilă.Structura sa de bază este prezentată în Figura 1. Acest tip de echipamente eoliene reprezintă mai mult de 70% din cota de piață.Prin urmare, acest articol analizează în principal diagnosticarea defecțiunilor și monitorizarea sănătății acestui tip de echipamente eoliene.
Figura 1 Structura de bază a turbinei eoliene cu alimentare dublă
Echipamentele eoliene funcționează non-stop sub sarcini alternative complexe, cum ar fi rafale de vânt, de mult timp.Mediul dur de service a afectat serios siguranța funcționării și întreținerea echipamentelor eoliene.Sarcina alternativă acționează asupra palelor turbinei eoliene și este transmisă prin rulmenți, arbori, roți dințate, generatoare și alte componente din lanțul de transmisie, făcând lanțul de transmisie extrem de predispus la defecțiuni în timpul serviciului.În prezent, sistemul de monitorizare echipat pe scară largă pe echipamente de energie eoliană este sistemul SCADA, care poate monitoriza starea de funcționare a echipamentelor de energie eoliană, cum ar fi curentul, tensiunea, conexiunea la rețea și alte condiții și are funcții precum alarme și rapoarte;dar sistemul monitorizează starea Parametrii sunt limitați, în principal semnale precum curentul, tensiunea, puterea etc., și există încă o lipsă a funcțiilor de monitorizare a vibrațiilor și de diagnosticare a defecțiunilor pentru componentele cheie [3-5].Țările străine, în special țările dezvoltate de Vest, au dezvoltat de mult echipamente de monitorizare a stării și software de analiză special pentru echipamentele eoliene.Deși tehnologia de monitorizare internă a vibrațiilor a început târziu, determinată de cererea uriașă de operare la distanță și de întreținere a energiei eoliene interne, dezvoltarea sistemelor de monitorizare internă a intrat, de asemenea, într-o etapă de dezvoltare rapidă.Diagnosticarea inteligentă a defecțiunilor și protecția de avertizare timpurie a echipamentelor de energie eoliană pot reduce costurile și pot crește eficiența exploatării și întreținerii energiei eoliene și a câștigat un consens în industria energiei eoliene.
2. Principalele caracteristici de defecțiune ale echipamentelor eoliene
Echipamentul eolian este un sistem electromecanic complex format din rotoare (lame, butuci, sisteme de pas etc.), rulmenți, arbori principali, cutii de viteze, generatoare, turnuri, sisteme de rotire, senzori etc. Fiecare componentă a unei turbine eoliene este supusă la sarcina alternanta in timpul serviciului.Pe măsură ce timpul de service crește, diferite tipuri de daune sau defecțiuni sunt inevitabile.
Figura 2 Raportul costurilor de reparație pentru fiecare componentă a echipamentului eolian
Figura 3 Raportul timpilor de nefuncţionare a diferitelor componente ale echipamentelor eoliene
Din Figura 2 și Figura 3 [6] se poate observa că timpul de nefuncționare cauzat de lame, cutii de viteze și generatoare a reprezentat mai mult de 87% din timpul total neplanificat, iar costurile de întreținere au reprezentat mai mult de 3 din costurile totale de întreținere./4.Prin urmare, în monitorizarea stării, diagnosticarea defecțiunilor și managementul sănătății turbinelor eoliene, palelor, cutiilor de viteze și generatoarelor sunt cele trei componente majore cărora trebuie să li se acorde atenție.Comitetul Profesionist al Energiei Eoliene al Societății Chineze de Energie Regenerabilă a subliniat într-un sondaj din 2012 privind calitatea de funcționare a echipamentelor naționale de energie eoliană[6] că tipurile de defecțiuni ale palelor de energie eoliană includ în principal crăpături, lovituri de trăsnet, rupturi etc., și cauzele eșecului includ proiectare, sine și factori externi în timpul etapelor de introducere și service ale producției, producției și transportului.Funcția principală a cutiei de viteze este utilizarea stabilă a energiei eoliene de viteză mică pentru generarea de energie și creșterea vitezei axului.În timpul funcționării turbinei eoliene, cutia de viteze este mai susceptibilă la defecțiune din cauza efectelor tensiunii alternative și sarcinii de impact [7].Defecțiunile obișnuite ale cutiilor de viteze includ defecțiuni ale angrenajului și defecțiunile rulmenților.Defecțiunile cutiei de viteze provin în principal de la rulmenți.Rulmenții sunt o componentă cheie a cutiei de viteze, iar defecțiunea lor cauzează adesea daune catastrofale cutiei de viteze.Defecțiunile lagărelor includ în principal exfolierea prin oboseală, uzura, fractura, lipirea, deteriorarea cuștii etc. [8], printre care exfolierea prin oboseală și uzura sunt cele mai comune două forme de defecțiune ale rulmenților cu rulare.Cele mai frecvente defecțiuni ale angrenajului includ uzura, oboseala suprafeței, spargerea și spargerea.Defecțiunile sistemului generator sunt împărțite în defecțiuni ale motorului și defecțiuni mecanice [9].Defecțiunile mecanice includ în principal defecțiuni ale rotorului și defecțiunile lagărelor.Defecțiunile rotorului includ în principal dezechilibrul rotorului, ruperea rotorului și manșoanele de cauciuc slăbite.Tipurile de defecțiuni ale motorului pot fi împărțite în defecțiuni electrice și defecțiuni mecanice.Defecțiunile electrice includ scurtcircuit al bobinei rotorului/statorului, circuit deschis cauzat de ruperea barelor rotorului, supraîncălzirea generatorului etc.;defecțiunile mecanice includ vibrații excesive ale generatorului, supraîncălzirea rulmentului, deteriorarea izolației, uzură gravă etc.
Ora postării: 30-aug-2021
