Wind Power Network News: Sammendrag: Denne artikkelen gjennomgår den nåværende statusen for utviklingen av feildiagnose og helseovervåking av de tre hovedkomponentene i vindturbinens drivkjede—komposittblader, girkasser og generatorer, og oppsummerer gjeldende forskningsstatus og hoved aspekter ved denne feltmetoden.De viktigste feilkarakteristikkene, feilformene og diagnosevanskene til de tre hovedkomponentene til komposittblader, girkasser og generatorer i vindkraftutstyr er oppsummert, og eksisterende feildiagnose og helseovervåkingsmetoder, og til slutt utsiktene for utviklingsretningen for dette feltet.
0 Forord
Takket være den enorme globale etterspørselen etter ren og fornybar energi og den betydelige fremgangen innen produksjonsteknologi for vindkraftutstyr, fortsetter den globale installerte kapasiteten til vindkraft å øke jevnt og trutt.I følge statistikk fra Global Wind Energy Association (GWEC), nådde den globale installerte vindkraftkapasiteten ved utgangen av 2018 597 GW, hvorav Kina ble det første landet med en installert kapasitet på over 200 GW, og nådde 216 GW , som står for mer enn 36 av den totale globale installerte kapasiteten.%, fortsetter det å opprettholde sin posisjon som verdens ledende vindkraft, og det er et veritabelt vindkraftland.
For øyeblikket er en viktig faktor som hindrer en fortsatt sunn utvikling av vindkraftindustrien at vindkraftutstyr krever en høyere kostnad per produksjonsenhet enn tradisjonelle fossile brensler.Nobelprisvinner i fysikk og tidligere amerikansk energiminister Zhu Diwen påpekte strengheten og nødvendigheten av sikkerhetsgaranti for drift av storskala vindkraftutstyr, og høye drifts- og vedlikeholdskostnader er viktige spørsmål som må løses på dette feltet [1] .Vindkraftutstyr brukes mest i avsidesliggende områder eller offshoreområder som er utilgjengelige for mennesker.Med utviklingen av teknologien fortsetter vindkraftutstyr å utvikle seg i retning av storskala utvikling.Diameteren til vindkraftbladene fortsetter å øke, noe som resulterer i at avstanden fra bakken til nacellen hvor viktig utstyr er installert, øker.Dette har medført store vanskeligheter for drift og vedlikehold av vindkraftutstyr og presset opp vedlikeholdskostnadene for enheten.På grunn av forskjellene mellom den generelle tekniske statusen og vindparkforholdene til vindkraftutstyr i vestlige utviklede land, fortsetter drifts- og vedlikeholdskostnadene for vindkraftutstyr i Kina å utgjøre en høy andel av inntektene.For landbaserte vindturbiner med en levetid på 20 år utgjør vedlikeholdskostnaden. Den totale inntekten til vindparker utgjør 10%~15%;for havvindparker er andelen så høy som 20%~25%[2].De høye drifts- og vedlikeholdskostnadene til vindkraft bestemmes hovedsakelig av drifts- og vedlikeholdsmodusen til vindkraftutstyr.For tiden bruker de fleste vindparker metoden for regelmessig vedlikehold.Potensielle feil kan ikke oppdages i tide, og gjentatt vedlikehold av intakt utstyr vil også øke drift og vedlikehold.koste.I tillegg er det umulig å fastslå kilden til feilen i tide, og kan bare undersøkes en etter en på en rekke måter, noe som også vil medføre enorme drifts- og vedlikeholdskostnader.En løsning på dette problemet er å utvikle et strukturelt helseovervåkingssystem (SHM) for vindturbiner for å forhindre katastrofale ulykker og forlenge levetiden til vindturbiner, og derved redusere enhetsenergikostnaden til vindkraft.Derfor er det viktig for vindkraftindustrien å utvikle SHM-systemet.
1. Nåværende status for overvåkingssystem for vindkraftutstyr
Det er mange typer vindkraftutstyrsstrukturer, hovedsakelig inkludert: dobbeltmatede asynkrone vindturbiner (variabel hastighet med variabel stigning), direktedrevne permanentmagnet-synkrone vindturbiner og semi-direktedrevne synkrone vindturbiner.Sammenlignet med direktedrevne vindturbiner inkluderer dobbeltmatede asynkrone vindturbiner utstyr for girkasse med variabel hastighet.Dens grunnleggende struktur er vist i figur 1. Denne typen vindkraftutstyr står for mer enn 70 % av markedsandelen.Derfor gjennomgår denne artikkelen hovedsakelig feildiagnostikk og helseovervåking av denne typen vindkraftutstyr.
Figur 1 Grunnstruktur for dobbeltmatet vindturbin
Vindkraftutstyr har vært i drift døgnet rundt under komplekse vekslende belastninger som vindkast i lang tid.Det tøffe servicemiljøet har alvorlig påvirket driftssikkerheten og vedlikeholdet av vindkraftutstyr.Den vekslende belastningen virker på vindturbinbladene og overføres gjennom lagre, aksler, gir, generatorer og andre komponenter i overføringskjeden, noe som gjør overføringskjeden ekstremt utsatt for svikt under service.For øyeblikket er overvåkingssystemet bredt utstyrt på vindkraftutstyr SCADA-systemet, som kan overvåke driftsstatusen til vindkraftutstyr som strøm, spenning, nettforbindelse og andre forhold, og har funksjoner som alarmer og rapporter;men systemet overvåker status Parametrene er begrenset, hovedsakelig signaler som strøm, spenning, effekt osv., og det mangler fortsatt vibrasjonsovervåking og feildiagnosefunksjoner for nøkkelkomponenter [3-5].Utenlandske land, spesielt vestlige utviklede land, har lenge utviklet tilstandsovervåkingsutstyr og analyseprogramvare spesielt for vindkraftutstyr.Selv om den innenlandske vibrasjonsovervåkingsteknologien startet sent, drevet av den enorme etterspørselen i markedet for fjerndrift og vedlikehold av vindkraft, har utviklingen av innenlandske overvåkingssystemer også gått inn i et stadium med rask utvikling.Intelligent feildiagnose og tidlig varsling av vindkraftutstyr kan redusere kostnadene og øke effektiviteten ved drift og vedlikehold av vindkraft, og har oppnådd konsensus i vindkraftindustrien.
2. Hovedfeilkarakteristikk for vindkraftutstyr
Vindkraftutstyr er et komplekst elektromekanisk system som består av rotorer (blader, nav, pitch-systemer osv.), lagre, hovedaksler, girkasser, generatorer, tårn, girsystemer, sensorer osv. Hver komponent i en vindturbin utsettes for vekslende belastninger under service.Ettersom servicetiden øker, er ulike typer skader eller feil uunngåelige.
Figur 2 Reparasjonskostnadsforholdet for hver komponent i vindkraftutstyr
Figur 3 Nedetidsforholdet til ulike komponenter i vindkraftutstyr
Det kan ses av figur 2 og figur 3 [6] at nedetiden forårsaket av blader, girkasser og generatorer utgjorde mer enn 87 % av den totale ikke-planlagte nedetiden, og vedlikeholdskostnadene utgjorde mer enn 3 av de totale vedlikeholdskostnadene./4.Derfor, i tilstandsovervåking, feildiagnose og helsestyring av vindturbiner, er blader, girkasser og generatorer de tre hovedkomponentene som må tas hensyn til.Wind Energy Professional Committee of the Chinese Renewable Energy Society påpekte i en undersøkelse fra 2012 om driftskvaliteten til nasjonalt vindkraftutstyr[6] at feiltypene for vindkraftblader hovedsakelig inkluderer sprekkdannelse, lynnedslag, brudd osv., og årsakene til feil inkluderer design, selv- og eksterne faktorer under introduksjons- og servicestadiene av produksjon, produksjon og transport.Hovedfunksjonen til girkassen er å stabilt bruke lavhastighets vindenergi for kraftproduksjon og øke spindelhastigheten.Under drift av vindturbinen er girkassen mer utsatt for svikt på grunn av effektene av vekslende stress og støtbelastning [7].Vanlige feil på girkasser inkluderer girfeil og lagerfeil.Girkassefeil stammer for det meste fra lagre.Lagre er en nøkkelkomponent i girkassen, og deres feil forårsaker ofte katastrofale skader på girkassen.Lagerfeil inkluderer hovedsakelig utmattingsavskalling, slitasje, brudd, liming, burskader, etc. [8], blant annet utmattingsavskalling og slitasje er de to vanligste sviktformene for rullelager.De vanligste girfeilene inkluderer slitasje, overflatetretthet, brudd og brudd.Feilene til generatorsystemet er delt inn i motorfeil og mekaniske feil [9].Mekaniske feil inkluderer hovedsakelig rotorfeil og lagerfeil.Rotorfeil inkluderer hovedsakelig rotorubalanse, rotorbrudd og løse gummihylser.Typene motorfeil kan deles inn i elektriske feil og mekaniske feil.Elektriske feil inkluderer kortslutning av rotor/statorspolen, åpen krets forårsaket av ødelagte rotorstenger, generator overoppheting, etc.;mekaniske feil inkluderer overdreven generatorvibrasjon, overoppheting av lager, isolasjonsskader, alvorlig slitasje osv.
Innleggstid: 30. august 2021
