Wind Power Network News: Abstrak: Makalah ini mengulas status terkini dari perkembangan diagnosis kesalahan dan pemantauan kesehatan dari tiga komponen utama dalam rantai penggerak turbin angin — bilah komposit, kotak roda gigi, dan generator, dan merangkum status penelitian saat ini dan arus utama aspek dari metode lapangan ini.Karakteristik kesalahan utama, bentuk kesalahan dan kesulitan diagnosis dari tiga komponen utama bilah komposit, kotak roda gigi dan generator dalam peralatan tenaga angin dirangkum, dan diagnosis kesalahan yang ada dan metode pemantauan Kesehatan, dan akhirnya prospek untuk arah pengembangan bidang ini.
0 Kata Pengantar
Berkat permintaan global yang besar untuk energi bersih dan terbarukan dan kemajuan besar dalam teknologi manufaktur peralatan tenaga angin, kapasitas terpasang global tenaga angin terus meningkat dengan mantap.Menurut statistik dari Global Wind Energy Association (GWEC), per akhir 2018, kapasitas terpasang global tenaga angin mencapai 597 GW, di mana China menjadi negara pertama dengan kapasitas terpasang lebih dari 200 GW, mencapai 216 GW. , terhitung lebih dari 36 dari total kapasitas terpasang global.%, ia terus mempertahankan posisinya sebagai tenaga angin terkemuka di dunia, dan merupakan negara tenaga angin yang sesungguhnya.
Saat ini, faktor penting yang menghambat perkembangan sehat industri tenaga angin yang berkelanjutan adalah bahwa peralatan tenaga angin memerlukan biaya per unit keluaran energi yang lebih tinggi daripada bahan bakar fosil tradisional.Pemenang Hadiah Nobel dalam Fisika dan mantan Menteri Energi AS Zhu Diwen menunjukkan ketelitian dan perlunya jaminan keselamatan operasi peralatan tenaga angin skala besar, dan biaya operasi dan pemeliharaan yang tinggi merupakan masalah penting yang perlu diselesaikan di bidang ini [1] .Peralatan tenaga angin sebagian besar digunakan di daerah terpencil atau daerah lepas pantai yang tidak dapat diakses oleh orang-orang.Dengan perkembangan teknologi, peralatan tenaga angin terus berkembang ke arah pengembangan skala besar.Diameter baling-baling pembangkit listrik tenaga angin terus meningkat, mengakibatkan bertambahnya jarak dari tanah ke nacelle tempat peralatan penting dipasang.Ini telah membawa kesulitan besar untuk operasi dan pemeliharaan peralatan tenaga angin dan mendorong biaya pemeliharaan unit.Karena perbedaan antara status teknis keseluruhan dan kondisi ladang angin dari peralatan tenaga angin di negara-negara maju Barat, biaya operasi dan pemeliharaan peralatan tenaga angin di Cina terus menyumbang sebagian besar pendapatan.Untuk turbin angin darat dengan masa pakai 20 tahun, biaya perawatan Total pendapatan ladang angin menyumbang 10%~15%;untuk ladang angin lepas pantai, proporsinya setinggi 20%~25%[2].Tingginya biaya operasi dan pemeliharaan tenaga angin terutama ditentukan oleh mode operasi dan pemeliharaan peralatan tenaga angin.Saat ini, sebagian besar ladang angin mengadopsi metode perawatan rutin.Potensi kegagalan tidak dapat ditemukan tepat waktu, dan pemeliharaan berulang dari peralatan utuh juga akan meningkatkan operasi dan pemeliharaan.biaya.Selain itu, tidak mungkin untuk menentukan sumber kesalahan tepat waktu, dan hanya dapat diselidiki satu per satu melalui berbagai cara, yang juga akan membawa biaya operasi dan pemeliharaan yang besar.Salah satu solusi untuk masalah ini adalah untuk mengembangkan sistem pemantauan kesehatan struktural (SHM) turbin angin untuk mencegah kecelakaan bencana dan memperpanjang umur turbin angin, sehingga mengurangi biaya output energi unit tenaga angin.Oleh karena itu, untuk industri tenaga angin sangat penting untuk mengembangkan sistem SHM.
1. Status sistem pemantauan peralatan tenaga angin saat ini
Ada banyak jenis struktur peralatan tenaga angin, terutama termasuk: turbin angin asinkron dengan umpan ganda (turbin angin berjalan dengan kecepatan variabel yang bervariasi), turbin angin sinkron magnet permanen penggerak langsung, dan turbin angin sinkron semi penggerak langsung.Dibandingkan dengan turbin angin penggerak langsung, turbin angin asinkron dengan umpan ganda mencakup peralatan kecepatan variabel girboks.Struktur dasarnya ditunjukkan pada Gambar 1. Jenis peralatan tenaga angin ini menguasai lebih dari 70% pangsa pasar.Oleh karena itu, artikel ini terutama mengulas diagnosis kesalahan dan pemantauan kesehatan jenis peralatan tenaga angin ini.
Gambar 1 Struktur dasar turbin angin makan ganda
Peralatan tenaga angin telah beroperasi sepanjang waktu di bawah beban bolak-balik yang kompleks seperti hembusan angin untuk waktu yang lama.Lingkungan layanan yang keras telah sangat mempengaruhi keselamatan operasi dan pemeliharaan peralatan tenaga angin.Beban bolak-balik bekerja pada bilah turbin angin dan ditransmisikan melalui bantalan, poros, roda gigi, generator, dan komponen lain dalam rantai transmisi, membuat rantai transmisi sangat rentan terhadap kegagalan selama servis.Saat ini, sistem pemantauan yang banyak dilengkapi pada peralatan tenaga angin adalah sistem SCADA, yang dapat memantau status operasi peralatan tenaga angin seperti arus, tegangan, koneksi jaringan dan kondisi lainnya, dan memiliki fungsi seperti alarm dan laporan;tetapi sistem memantau status Parameternya terbatas, terutama sinyal seperti arus, tegangan, daya, dll., dan masih ada kekurangan fungsi pemantauan getaran dan diagnosis kesalahan untuk komponen utama [3-5].Negara-negara asing, terutama negara-negara maju Barat, telah lama mengembangkan peralatan pemantauan kondisi dan perangkat lunak analisis khusus untuk peralatan tenaga angin.Meskipun teknologi pemantauan getaran domestik mulai terlambat, didorong oleh operasi jarak jauh tenaga angin domestik yang besar dan permintaan pasar pemeliharaan, pengembangan sistem pemantauan domestik juga telah memasuki tahap perkembangan pesat.Diagnosis kesalahan cerdas dan perlindungan peringatan dini peralatan tenaga angin dapat mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi operasi dan pemeliharaan tenaga angin, dan telah memperoleh konsensus dalam industri tenaga angin.
2. Karakteristik kesalahan utama dari peralatan tenaga angin
Peralatan tenaga angin adalah sistem elektromekanis kompleks yang terdiri dari rotor (blade, hub, sistem pitch, dll.), bantalan, poros utama, gearbox, generator, menara, sistem yaw, sensor, dll. Setiap komponen turbin angin dikenai beban bolak-balik selama layanan.Seiring bertambahnya waktu layanan, berbagai jenis kerusakan atau kegagalan tidak dapat dihindari.
Gambar 2 Rasio biaya perbaikan masing-masing komponen peralatan tenaga angin
Gambar 3 Rasio waktu henti berbagai komponen peralatan tenaga angin
Dapat dilihat dari Gambar 2 dan Gambar 3 [6] bahwa downtime yang disebabkan oleh blade, gearbox, dan generator menyumbang lebih dari 87% dari keseluruhan downtime yang tidak direncanakan, dan biaya pemeliharaan menyumbang lebih dari 3 dari total biaya pemeliharaan./4.Oleh karena itu, dalam pemantauan kondisi, diagnosis gangguan dan manajemen kesehatan turbin angin, sudu, gearbox, dan generator adalah tiga komponen utama yang perlu diperhatikan.Komite Profesional Energi Angin dari Masyarakat Energi Terbarukan Tiongkok menunjukkan dalam survei tahun 2012 tentang kualitas pengoperasian peralatan tenaga angin nasional[6] bahwa jenis kegagalan bilah tenaga angin terutama meliputi retak, sambaran petir, putus, dll., dan penyebab kegagalan meliputi desain, faktor diri dan eksternal selama tahap pengenalan dan layanan produksi, manufaktur, dan transportasi.Fungsi utama gearbox adalah menggunakan energi angin berkecepatan rendah secara stabil untuk pembangkit listrik dan meningkatkan kecepatan spindel.Selama pengoperasian turbin angin, gearbox lebih rentan terhadap kegagalan karena efek tegangan bolak-balik dan beban impak [7].Kesalahan umum gearbox termasuk kesalahan roda gigi dan kesalahan bantalan.Kesalahan gearbox sebagian besar berasal dari bantalan.Bantalan adalah komponen kunci dari gearbox, dan kegagalannya sering menyebabkan kerusakan fatal pada gearbox.Kegagalan bantalan terutama meliputi pengelupasan kelelahan, keausan, patah, pengeleman, kerusakan sangkar, dll. [8], di antaranya pengelupasan dan keausan kelelahan adalah dua bentuk kegagalan paling umum dari bantalan gelinding.Kegagalan gigi yang paling umum termasuk keausan, kelelahan permukaan, kerusakan, dan kerusakan.Gangguan pada sistem generator dibagi menjadi gangguan motor dan gangguan mekanis [9].Kegagalan mekanis terutama meliputi kegagalan rotor dan kegagalan bantalan.Kegagalan rotor terutama mencakup ketidakseimbangan rotor, pecahnya rotor, dan selongsong karet longgar.Jenis gangguan motor dapat dibagi menjadi gangguan listrik dan gangguan mekanis.Gangguan listrik meliputi hubungan pendek pada kumparan rotor/stator, hubungan terbuka yang disebabkan oleh patahnya batang rotor, generator yang terlalu panas, dll.;kesalahan mekanis termasuk getaran generator yang berlebihan, bantalan yang terlalu panas, kerusakan isolasi, keausan serius, dll.
Waktu posting: 30 Agustus-2021
