Wind Power Network News: Sammanfattning: Denna artikel går igenom den aktuella statusen för utvecklingen av feldiagnos och hälsoövervakning av de tre huvudkomponenterna i vindkraftverksdrivkedjan - kompositblad, växellådor och generatorer, och sammanfattar den aktuella forskningsstatusen och de viktigaste aspekter av denna fältmetod.De huvudsakliga felegenskaperna, felformerna och diagnossvårigheterna för de tre huvudkomponenterna av kompositblad, växellådor och generatorer i vindkraftsutrustning sammanfattas, och de befintliga feldiagnos- och hälsoövervakningsmetoderna, och slutligen utsikterna för utvecklingsriktningen för detta område.
0 Förord
Tack vare den enorma globala efterfrågan på ren och förnybar energi och de avsevärda framstegen inom teknik för tillverkning av vindkraftsutrustning, fortsätter den globala installerade kapaciteten för vindkraft att öka stadigt.Enligt statistik från Global Wind Energy Association (GWEC) nådde den globala installerade kapaciteten för vindkraft i slutet av 2018 597 GW, varav Kina blev det första landet med en installerad kapacitet på över 200 GW och nådde 216 GW , som står för mer än 36 av den totala globala installerade kapaciteten.%, fortsätter det att behålla sin position som världens ledande vindkraft, och det är ett veritabelt vindkraftsland.
En viktig faktor som för närvarande hindrar en fortsatt sund utveckling av vindkraftsindustrin är att vindkraftsutrustning kräver en högre kostnad per enhet energiproduktion än traditionella fossila bränslen.Nobelpristagaren i fysik och tidigare USA:s energiminister Zhu Diwen påpekade strängheten och nödvändigheten av storskalig driftsäkerhetsgaranti för vindkraftsutrustning, och höga drift- och underhållskostnader är viktiga frågor som måste lösas på detta område [1] .Vindkraftsutrustning används mest i avlägsna områden eller offshoreområden som är otillgängliga för människor.Med utvecklingen av teknik fortsätter vindkraftsutrustning att utvecklas i riktning mot storskalig utveckling.Diametern på vindkraftsbladen fortsätter att öka, vilket resulterar i att avståndet från marken till gondolen där viktig utrustning är installerad ökar.Detta har medfört stora svårigheter för drift och underhåll av vindkraftsutrustning och drivit upp underhållskostnaderna för enheten.På grund av skillnaderna mellan den övergripande tekniska statusen och vindkraftsförhållandena för vindkraftsutrustning i västerländska utvecklade länder, fortsätter drift- och underhållskostnaderna för vindkraftsutrustning i Kina att stå för en hög andel av intäkterna.För landbaserade vindkraftverk med en livslängd på 20 år är underhållskostnaden. Den totala inkomsten för vindkraftsparker står för 10%~15%;för vindkraftsparker till havs är andelen så hög som 20%~25%[2].Den höga drift- och underhållskostnaden för vindkraft bestäms huvudsakligen av vindkraftsutrustningens drift- och underhållsläge.För närvarande använder de flesta vindkraftsparker metoden med regelbundet underhåll.Potentiella fel kan inte upptäckas i tid och upprepat underhåll av intakt utrustning kommer också att öka drift och underhåll.kosta.Dessutom är det omöjligt att fastställa källan till felet i tid och kan endast undersökas en efter en på olika sätt, vilket också kommer att medföra enorma drifts- och underhållskostnader.En lösning på detta problem är att utveckla ett system för strukturell hälsoövervakning (SHM) för vindkraftverk för att förhindra katastrofala olyckor och förlänga vindkraftverkens livslängd, och därigenom minska energiproduktionskostnaden för enhetsenergi för vindkraft.För vindkraftsindustrin är det därför absolut nödvändigt att utveckla SHM-systemet.
1. Aktuell status för övervakningssystem för vindkraftsutrustning
Det finns många typer av vindkraftsutrustningsstrukturer, huvudsakligen inklusive: dubbelmatade asynkrona vindturbiner (variabel hastighet med variabel stigning), direktdrivna permanentmagnetsynkrona vindturbiner och semi-direktdrivna synkrona vindturbiner.Jämfört med direktdrivna vindturbiner inkluderar dubbelmatade asynkrona vindturbiner utrustning med variabel hastighet.Dess grundläggande struktur visas i figur 1. Denna typ av vindkraftsutrustning står för mer än 70 % av marknadsandelen.Därför går denna artikel huvudsakligen igenom feldiagnostik och hälsoövervakning av denna typ av vindkraftsutrustning.
Figur 1 Grundläggande struktur för dubbelmatat vindturbin
Vindkraftsutrustning har fungerat dygnet runt under komplexa växlande belastningar som vindbyar under lång tid.Den hårda servicemiljön har allvarligt påverkat driftsäkerheten och underhållet av vindkraftsutrustning.Den alternerande belastningen verkar på vindturbinbladen och överförs genom lager, axlar, kugghjul, generatorer och andra komponenter i transmissionskedjan, vilket gör transmissionskedjan extremt utsatt för haverier under service.För närvarande är övervakningssystemet allmänt utrustat på vindkraftsutrustning SCADA-systemet, som kan övervaka driftstatusen för vindkraftsutrustning som ström, spänning, nätanslutning och andra förhållanden, och har funktioner som larm och rapporter;men systemet övervakar status Parametrarna är begränsade, främst signaler som ström, spänning, effekt etc. och det saknas fortfarande vibrationsövervakning och feldiagnosfunktioner för nyckelkomponenter [3-5].Utländska länder, särskilt västerländska industriländer, har länge utvecklat tillståndsövervakningsutrustning och analysmjukvara specifikt för vindkraftsutrustning.Även om den inhemska vibrationsövervakningstekniken startade sent, driven av den enorma efterfrågan på inhemsk fjärrdrift och underhåll av vindkraft på marknaden, har utvecklingen av inhemska övervakningssystem också gått in i ett skede av snabb utveckling.Den intelligenta feldiagnosen och skyddet för tidig varning av vindkraftsutrustning kan minska kostnaderna och öka effektiviteten för drift och underhåll av vindkraft, och har nått enighet inom vindkraftsindustrin.
2. Huvudfelegenskaper hos vindkraftsutrustning
Vindkraftsutrustning är ett komplext elektromekaniskt system som består av rotorer (blad, nav, stigningssystem etc.), lager, huvudaxlar, växellådor, generatorer, torn, girsystem, sensorer etc. Varje komponent i ett vindturbin utsätts för växlande belastningar under service.När servicetiden ökar är olika typer av skador eller fel oundvikliga.
Figur 2 Reparationskostnadsförhållandet för varje komponent i vindkraftsutrustning
Figur 3 Stilleståndsförhållandet för olika komponenter i vindkraftsutrustning
Det framgår av figur 2 och figur 3 [6] att stilleståndstiden orsakad av blad, växellådor och generatorer stod för mer än 87 % av den totala oplanerade stilleståndstiden, och underhållskostnaderna stod för mer än 3 av de totala underhållskostnaderna./4.Därför är i tillståndsövervakningen, feldiagnostik och hälsohantering av vindturbiner, blad, växellådor och generatorer de tre huvudkomponenterna som måste uppmärksammas.Wind Energy Professional Committee of the Chinese Renewable Energy Society påpekade i en undersökning från 2012 om driftskvaliteten hos nationell vindkraftsutrustning[6] att feltyperna för vindkraftsblad huvudsakligen inkluderar sprickor, blixtnedslag, brott, etc., och orsakerna till misslyckanden inkluderar design, själv och externa faktorer under introduktionen och servicestadierna av produktion, tillverkning och transport.Växellådans huvudfunktion är att stabilt använda låghastighetsvindenergi för kraftgenerering och öka spindelhastigheten.Under driften av vindturbinen är växellådan mer känslig för fel på grund av effekterna av alternerande påkänningar och stötbelastning [7].Vanliga fel på växellådor är växelfel och lagerfel.Växellådsfel kommer oftast från lager.Lager är en nyckelkomponent i växellådan, och deras fel orsakar ofta katastrofala skador på växellådan.Lagerbrott innefattar främst utmattningsavskalning, slitage, brott, limning, burskador etc. [8], bland vilka utmattningsavskalning och slitage är de två vanligaste brottformerna av rullningslager.De vanligaste växelfelen inkluderar slitage, ytutmattning, brott och brott.Generatorsystemets fel är uppdelade i motorfel och mekaniska fel [9].Mekaniska fel inkluderar huvudsakligen rotorfel och lagerfel.Rotorfel inkluderar huvudsakligen rotorobalans, rotorbrott och lösa gummihylsor.Typerna av motorfel kan delas in i elektriska fel och mekaniska fel.Elektriska fel inkluderar kortslutning av rotor/statorspolen, öppen krets orsakad av trasiga rotorstänger, generator överhettning, etc.;mekaniska fel inkluderar överdriven generatorvibration, överhettning av lager, isoleringsskador, allvarligt slitage, etc.
Posttid: 30 augusti 2021
