Berita Rangkaian Kuasa Angin: Abstrak: Kertas kerja ini mengkaji status semasa perkembangan diagnosis kerosakan dan pemantauan kesihatan tiga komponen utama dalam rantai pemacu turbin angin—bilah komposit, kotak gear dan penjana, dan meringkaskan status penyelidikan semasa dan utama. aspek kaedah lapangan ini.Ciri-ciri kerosakan utama, bentuk kerosakan dan kesukaran diagnosis bagi tiga komponen utama bilah komposit, kotak gear dan penjana dalam peralatan kuasa angin diringkaskan, dan diagnosis kerosakan sedia ada dan kaedah pemantauan Kesihatan, dan akhirnya prospek untuk arah pembangunan bidang ini.
0 Mukadimah
Terima kasih kepada permintaan global yang besar untuk tenaga bersih dan boleh diperbaharui serta kemajuan besar dalam teknologi pembuatan peralatan kuasa angin, kapasiti terpasang global tenaga angin terus meningkat dengan stabil.Menurut statistik dari Persatuan Tenaga Angin Global (GWEC), pada akhir 2018, kapasiti terpasang tenaga angin global mencapai 597 GW, di mana China menjadi negara pertama dengan kapasiti terpasang lebih 200 GW, mencapai 216 GW. , menyumbang lebih daripada 36 daripada jumlah kapasiti terpasang global.%, ia terus mengekalkan kedudukannya sebagai kuasa angin terkemuka di dunia, dan ia adalah negara kuasa angin yang sebenarnya.
Pada masa ini, faktor penting yang menghalang pembangunan sihat berterusan industri kuasa angin ialah peralatan kuasa angin memerlukan kos seunit pengeluaran tenaga yang lebih tinggi daripada bahan api fosil tradisional.Pemenang Hadiah Nobel dalam Fizik dan bekas Setiausaha Tenaga AS Zhu Diwen menegaskan ketegasan dan keperluan jaminan keselamatan operasi peralatan kuasa angin berskala besar, dan kos operasi dan penyelenggaraan yang tinggi merupakan isu penting yang perlu diselesaikan dalam bidang ini [1] .Peralatan kuasa angin kebanyakannya digunakan di kawasan terpencil atau kawasan luar pesisir yang tidak boleh diakses oleh orang ramai.Dengan perkembangan teknologi, peralatan kuasa angin terus berkembang ke arah pembangunan berskala besar.Diameter bilah kuasa angin terus meningkat, mengakibatkan peningkatan jarak dari tanah ke nacelle di mana peralatan penting dipasang.Ini telah membawa kesukaran besar kepada operasi dan penyelenggaraan peralatan kuasa angin dan menaikkan kos penyelenggaraan unit.Disebabkan oleh perbezaan antara status teknikal keseluruhan dan keadaan ladang angin bagi peralatan kuasa angin di negara maju Barat, kos operasi dan penyelenggaraan peralatan kuasa angin di China terus menyumbang kepada bahagian hasil yang tinggi.Bagi turbin angin darat dengan hayat perkhidmatan selama 20 tahun, kos penyelenggaraan Jumlah pendapatan ladang angin menyumbang 10%~15%;bagi ladang angin luar pesisir, bahagiannya adalah setinggi 20%~25%[2].Kos operasi dan penyelenggaraan yang tinggi bagi kuasa angin terutamanya ditentukan oleh mod operasi dan penyelenggaraan peralatan kuasa angin.Pada masa ini, kebanyakan ladang angin menggunakan kaedah penyelenggaraan tetap.Potensi kegagalan tidak dapat ditemui dalam masa, dan penyelenggaraan berulang peralatan utuh juga akan meningkatkan operasi dan penyelenggaraan.kos.Di samping itu, adalah mustahil untuk menentukan punca kerosakan dalam masa, dan hanya boleh disiasat satu demi satu melalui pelbagai cara, yang juga akan membawa kos operasi dan penyelenggaraan yang besar.Satu penyelesaian kepada masalah ini ialah membangunkan sistem pemantauan kesihatan berstruktur (SHM) untuk turbin angin untuk mencegah kemalangan bencana dan memanjangkan hayat perkhidmatan turbin angin, dengan itu mengurangkan kos pengeluaran tenaga unit kuasa angin.Oleh itu, untuk industri kuasa angin Adalah penting untuk membangunkan sistem SHM.
1. Status semasa sistem pemantauan peralatan kuasa angin
Terdapat banyak jenis struktur peralatan kuasa angin, terutamanya termasuk: turbin angin tak segerak disuap dua kali (turbin angin larian pic berubah-ubah kelajuan), turbin angin segerak magnet kekal pemacu terus, dan turbin angin segerak pemacu separa langsung.Berbanding dengan turbin angin pacuan terus, turbin angin tak segerak suapan dua kali termasuk peralatan kelajuan berubah-ubah kotak gear.Struktur asasnya ditunjukkan dalam Rajah 1. Peralatan kuasa angin jenis ini menyumbang lebih daripada 70% bahagian pasaran.Oleh itu, artikel ini terutamanya mengkaji diagnosis kerosakan dan pemantauan kesihatan jenis peralatan kuasa angin ini.
Rajah 1 Struktur asas turbin angin berganda
Peralatan kuasa angin telah beroperasi sepanjang masa di bawah beban berselang-seli kompleks seperti tiupan angin untuk masa yang lama.Persekitaran perkhidmatan yang keras telah menjejaskan keselamatan operasi dan penyelenggaraan peralatan kuasa angin dengan serius.Beban berselang-seli bertindak pada bilah turbin angin dan dihantar melalui galas, aci, gear, penjana dan komponen lain dalam rantai penghantaran, menjadikan rantai penghantaran sangat terdedah kepada kegagalan semasa perkhidmatan.Pada masa ini, sistem pemantauan yang dilengkapi secara meluas pada peralatan kuasa angin ialah sistem SCADA, yang boleh memantau status operasi peralatan kuasa angin seperti arus, voltan, sambungan grid dan keadaan lain, dan mempunyai fungsi seperti penggera dan laporan;tetapi sistem memantau status Parameter adalah terhad, terutamanya isyarat seperti arus, voltan, kuasa, dsb., dan masih terdapat kekurangan fungsi pemantauan getaran dan diagnosis kerosakan untuk komponen utama [3-5].Negara asing, terutamanya negara maju Barat, telah lama membangunkan peralatan pemantauan keadaan dan perisian analisis khusus untuk peralatan kuasa angin.Walaupun teknologi pemantauan getaran domestik bermula lewat, didorong oleh operasi jarak jauh kuasa angin domestik yang besar dan permintaan pasaran penyelenggaraan, pembangunan sistem pemantauan domestik juga telah memasuki tahap pembangunan pesat.Diagnosis kerosakan pintar dan perlindungan amaran awal peralatan kuasa angin boleh mengurangkan kos dan meningkatkan kecekapan operasi dan penyelenggaraan kuasa angin, dan telah mendapat persetujuan dalam industri kuasa angin.
2. Ciri-ciri kerosakan utama peralatan kuasa angin
Peralatan kuasa angin ialah sistem elektromekanikal yang kompleks yang terdiri daripada rotor (bilah, hab, sistem padang, dll.), galas, aci utama, kotak gear, penjana, menara, sistem yaw, penderia, dll. Setiap komponen turbin angin tertakluk kepada beban berselang seli semasa perkhidmatan.Apabila masa perkhidmatan meningkat, pelbagai jenis kerosakan atau kegagalan tidak dapat dielakkan.
Rajah 2 Nisbah kos pembaikan setiap komponen peralatan kuasa angin
Rajah 3 Nisbah masa henti pelbagai komponen peralatan kuasa angin
Ia boleh dilihat daripada Rajah 2 dan Rajah 3 [6] bahawa masa henti yang disebabkan oleh bilah, kotak gear, dan penjana menyumbang lebih daripada 87% daripada keseluruhan masa henti yang tidak dirancang, dan kos penyelenggaraan menyumbang lebih daripada 3 daripada jumlah kos penyelenggaraan./4.Oleh itu, dalam pemantauan keadaan, diagnosis kerosakan dan pengurusan kesihatan turbin angin, bilah, kotak gear, dan penjana adalah tiga komponen utama yang perlu diberi perhatian.Jawatankuasa Profesional Tenaga Angin Persatuan Tenaga Boleh Diperbaharui China menegaskan dalam tinjauan 2012 mengenai kualiti operasi peralatan kuasa angin nasional[6] bahawa jenis kegagalan bilah kuasa angin terutamanya termasuk keretakan, sambaran petir, pecah, dll., dan punca kegagalan termasuk reka bentuk, Faktor diri dan luaran semasa peringkat pengenalan dan perkhidmatan pengeluaran, pembuatan, dan pengangkutan.Fungsi utama kotak gear adalah untuk menggunakan tenaga angin berkelajuan rendah secara stabil untuk penjanaan kuasa dan meningkatkan kelajuan gelendong.Semasa operasi turbin angin, kotak gear lebih terdedah kepada kegagalan akibat kesan tekanan berselang-seli dan beban hentaman [7].Kerosakan biasa kotak gear termasuk kerosakan gear dan kerosakan galas.Kerosakan kotak gear kebanyakannya berpunca daripada galas.Galas adalah komponen utama kotak gear, dan kegagalannya sering menyebabkan kerosakan besar pada kotak gear.Kegagalan galas terutamanya termasuk pengelupasan keletihan, haus, patah, pelekatan, kerosakan sangkar, dsb. [8], antaranya pengelupasan dan haus keletihan adalah dua bentuk kegagalan yang paling biasa bagi galas bergolek.Kegagalan gear yang paling biasa termasuk haus, keletihan permukaan, pecah dan pecah.Kerosakan sistem penjana terbahagi kepada kerosakan motor dan kerosakan mekanikal [9].Kegagalan mekanikal terutamanya termasuk kegagalan rotor dan kegagalan galas.Kegagalan rotor terutamanya termasuk ketidakseimbangan rotor, pecah rotor dan lengan getah longgar.Jenis kerosakan motor boleh dibahagikan kepada kerosakan elektrik dan kerosakan mekanikal.Kerosakan elektrik termasuk litar pintas gegelung pemutar/pemegun, litar terbuka yang disebabkan oleh bar pemutar patah, penjana terlalu panas, dsb.;kerosakan mekanikal termasuk getaran penjana yang berlebihan, galas terlalu panas, kerosakan penebat, Haus serius, dsb.
Masa siaran: 30 Ogos-2021
