Wind Power Network News: Abstract: Stu documentu riviseghja u statu attuale di u sviluppu di u diagnosticu di difetti è u monitoraghju di a salute di i trè cumpunenti principali in a catena di trasmissione di turbine eoliche - pale composite, scatole di ingranaggi è generatori, è riassume u statu di ricerca attuale è i principali. aspetti di stu mètudu campu.I principali caratteristiche curpa, forme curpa è difficultà diagnosi di i trè cumpunenti maiò di lame composite, gearboxes è generatori in equipaghji energia eolica sò summarized, è i metudi di diagnostica curpa esistenti è surviglianza Salute, è infini prospettive di a direzzione di sviluppu di stu campu.
0 Prefazione
Grazie à l'enorme dumanda glubale di energia pulita è rinnuvevule è u prugressu considerableu in a tecnulugia di fabricazione di l'equipaggiu di l'energia eolica, a capacità installata globale di l'energia eolica cuntinueghja à cresce in modu stabile.Sicondu statistiche di l'Associazione Globale di Energia Eolica (GWEC), à a fine di u 2018, a capacità installata globale di l'energia eolica hà righjuntu 597 GW, di quale a Cina hè diventata u primu paese cù una capacità installata di più di 200 GW, righjunghjendu 216 GW. , cuntendu più di 36 di a capacità instalata globale tutale.%, cuntinueghja à mantene a so pusizioni cum'è a prima energia eolica di u mondu, è hè un veru paese di energia eolica.
Attualmente, un fattore impurtante chì impedisce u sviluppu sanu cuntinuu di l'industria di l'energia eolica hè chì l'equipaggiu di energia eolica richiede un costu più altu per unità di pruduzzioni energetica cà i combustibili fossili tradiziunali.U vincitore di u Premiu Nobel in Fisica è l'anzianu Sicritariu di l'Energia di i Stati Uniti Zhu Diwen hà signalatu u rigore è a necessità di a garanzia di sicurezza di u funziunamentu di l'equipaggiu di l'energia eolica à grande scala, è l'alti costi di operazione è mantenimentu sò prublemi impurtanti chì anu da esse risolti in questu campu [1] .L'equipaggiu di energia eolica hè soprattuttu utilizatu in i zoni remoti o in e zone offshore chì sò inaccessibili à e persone.Cù u sviluppu di a tecnulugia, l'equipaggiu di energia eolica cuntinueghja à sviluppà in a direzzione di u sviluppu à grande scala.U diametru di e pale di energia eolica cuntinueghja à aumentà, risultatu in l'aumentu di a distanza da a terra à a nacelle induve l'equipaggiu impurtante hè stallatu.Questu hà purtatu grandi difficultà à u funziunamentu è u mantenimentu di l'equipaggiu di l'energia eolica è hà spintu u costu di mantenimentu di l'unità.A causa di e differenze trà u statutu tecnicu generale è e cundizioni di u ventu di l'equipaggiu di l'energia eolica in i paesi sviluppati occidentali, i costi di operazione è di mantenimentu di l'equipaggiu di energia eolica in Cina cuntinueghjanu à cuntà una alta proporzione di entrate.Per i turbine eoliche in terra cù una vita di serviziu di 20 anni, u costu di mantenimentu L'ingudu tutale di i parchi eolici cuntene 10% ~ 15%;per i parchi eolici offshore, a proporzione hè alta cum'è 20% ~ 25% [2].L'altu costu di operazione è mantenimentu di l'energia eolica hè principalmente determinata da u modu di operazione è mantenimentu di l'equipaggiu di energia eolica.Attualmente, a maiò parte di i parchi eolichi adoptanu u metudu di mantenimentu regulare.I fallimenti potenziali ùn ponu esse scuperti in u tempu, è u mantenimentu ripetutu di l'equipaggiu intactu aumenterà ancu u funziunamentu è u mantenimentu.costu.Inoltre, hè impussibile di determinà a surgente di u difettu in u tempu, è pò esse investigatu solu unu per unu per mezu di una varietà di mezi, chì purterà ancu enormi costi di operazione è mantenimentu.Una suluzione à stu prublema hè di sviluppà un sistema di monitoraghju di a salute strutturale (SHM) per e turbine eoliche per prevene accidenti catastròfichi è allargà a vita di serviziu di e turbine eoliche, riducendu cusì u costu di l'energia di l'unità di l'energia eolica.Dunque, per l'industria di l'energia eolica, hè imperativu di sviluppà sistema SHM.
1. Statu attuale di u sistema di surviglianza di l'equipaggiu di l'energia eolica
Ci sò parechji tippi di strutture di l'equipaggiu di l'energia eolica, cumpresi principalmente: turbine eoliche asincrone doppiamente alimentate (turbine eoliche a velocità variabile a passo variabile), turbine eoliche sincrone a magneti permanenti a trasmissione diretta, e turbine eoliche sincrone semi-dirette.Comparatu cù e turbine eoliche dirette, e turbine eoliche asincrone doppiamente alimentate includenu equipaghji di velocità variabile di scatula di cambio.A so struttura di basa hè mostrata in a Figura 1. Stu tipu d'equipaggiu di l'energia di u ventu conta più di 70% di a quota di u mercatu.Per quessa, stu articulu principarmenti rivista u diagnosticu curpa è surviglianza di salute di stu tipu d'attrezzatura di energia eolica.
Figura 1 Struttura basica di turbina eolica doppia alimentata
L'equipaggiu di l'energia eolica hè operatu intornu à u clock sottu carichi alternanti cumplessi, cum'è raffiche di ventu per un bellu pezzu.L'ambiente di serviziu duru hà affettatu seriamente a sicurità di u funziunamentu è u mantenimentu di l'equipaggiu di energia eolica.A carica alternata agisce nantu à e pale di turbine eoliche è hè trasmessa à traversu i cuscinetti, l'arbureti, l'ingranaggi, i generatori è altri cumpunenti in a catena di trasmissione, facendu a catena di trasmissione estremamente propensa à fallimentu durante u serviziu.Attualmente, u sistema di surviglianza largamente equipatu nantu à l'equipaggiu di l'energia di u ventu hè u sistema SCADA, chì pò monitorà u statutu di u funziunamentu di l'equipaggiu di l'energia eolica cum'è l'attuale, a tensione, a cunnessione di a reta è altre cundizioni, è hà funzioni cum'è allarmi è rapporti;ma u sistema monitoreghja u statutu I paràmetri sò limitati, principarmenti signali cum'è currente, voltage, putenza, etc., è ci hè sempre una mancanza di surviglianza di vibrazione è funzioni di diagnosi di difetti per i cumpunenti chjave [3-5].I paesi stranieri, in particulare i paesi sviluppati occidentali, anu sviluppatu longu equipaggiu di monitoraghju di cundizione è software di analisi specificamente per l'equipaggiu di energia eolica.Ancu s'è a tecnulugia di surviglianza di a vibrazione domestica hà iniziatu tardi, guidata da l'enorme operazione remota di l'energia eolica domestica è a dumanda di u mercatu di mantenimentu, u sviluppu di sistemi di surviglianza domestica hè ancu intrutu in una tappa di sviluppu rapidu.U diagnosticu intelligente di difetti è a prutezzione di l'avvisu precoce di l'equipaghji di l'energia eolica ponu riduce u costu è aumentà l'efficienza di l'operazione è u mantenimentu di l'energia eolica, è hà guadagnatu un consensu in l'industria di l'energia eolica.
2. Principali caratteristiche di difettu di l'equipaggiu di energia eolica
L'equipaggiu di l'energia eolica hè un sistema elettromeccanicu cumplessu custituitu di rotori (lame, hubs, sistemi di pitch, etc.), cuscinetti, fusti principali, riduttori, generatori, torri, sistemi di imbardata, sensori, etc. Ogni cumpunente di una turbina eolica hè sottumessu à carichi alternati durante u serviziu.Quandu u tempu di serviziu aumenta, diversi tipi di danni o fallimenti sò inevitabbili.
Figura 2 U rapportu di costu di riparazione di ogni cumpunente di l'equipaggiu di energia eolica
Figura 3 U rapportu di downtime di diversi cumpunenti di l'equipaggiu di energia eolica
Pò esse vistu da a Figura 2 è a Figura 3 [6] chì i tempi di inattività causati da pale, scatole di ingranaggi è generatori rapprisentanu più di 87% di i tempi di inattività senza pianificazione generale, è i costi di mantenimentu rapprisentanu più di 3 di i costi totali di mantenimentu./4.Dunque, in u monitoraghju di e cundizioni, a diagnosi di difetti è a gestione di a salute di e turbine eoliche, pale, gearboxes è generatori sò i trè cumpunenti maiò chì deve esse attentu.U Cumitatu Prufessiunale di l'Energia Eolica di a Società Cinese di Energie Rinnovabile hà indicatu in una indagine di u 2012 nantu à a qualità di u funziunamentu di l'equipaggiu di energia eolica naziunale [6] chì i tipi di fallimentu di pale di energia eolica includenu principalmente cracking, fulmini, rotture, etc., è i causi di fallimentu include u disignu, Self è fattori esterni durante l'intruduzioni è tappe di serviziu di pruduzzione, fabricazione è trasportu.A funzione principale di u gearbox hè di utilizà in modu stabile l'energia di u ventu à bassa velocità per a generazione di energia è di aumentà a velocità di u spindle.Durante u funziunamentu di a turbina di u ventu, a scatula di trasmissione hè più suscettibile à fallimentu per l'effetti di l'alternanza di stress è di carica d'impattu [7].I difetti cumuni di i scatuli di trasmissione includenu i difetti di l'ingranaggi è i difetti di i cuscinetti.I difetti di a scatula di trasmissione sò principalmente urigginati da i cuscinetti.I cuscinetti sò un cumpunente chjave di u gearbox, è u so fallimentu spessu causa danni catastròfichi à u gearbox.fallimenti Bearing principarmenti include fatigue sbucciatura, usura, frattura, gluing, dannu cage, etc [8], à mezu à quali peeling fatigue è usura sò i dui formi fallimentu più cumuni di cuscinetti rolling.I fallimenti di l'ingranaggi più cumuni includenu usura, fatigue di a superficia, rotture è rotture.I difetti di u sistema generatore sò divisi in difetti di u mutore è difetti meccanichi [9].I fallimenti meccanichi includenu principalmente fallimenti di rotore è fallimenti di cuscinetti.I fallimenti di u rotore includenu principarmenti u sbilanciamentu di u rotore, a rottura di u rotore, è e maniche di gomma solte.I tipi di difetti di u mutore pò esse divisu in difetti elettrici è meccanichi.I difetti elettrici includenu un cortu circuitu di a bobina di rotore / stator, circuitu apertu causatu da rotture di barre di rotore, surriscaldamentu di u generatore, etc.;i difetti meccanichi includenu una vibrazione eccessiva di u generatore, un surriscaldamentu di i cuscinetti, danni à l'insulazione, usura seria, etc.
Tempu di post: 30-aug-2021
