Pagpanukiduki sa Fault Diagnosis ug Health Monitoring sa Wind Power Equipment

Wind Power Network News: Abstract: Kini nga papel nagrepaso sa kasamtangan nga kahimtang sa pag-uswag sa fault diagnosis ug health monitoring sa tulo ka dagkong sangkap sa wind turbine drive chain—composite blades, gearboxes, ug generators, ug nagsumada sa kasamtangang research status ug main. mga aspeto niini nga pamaagi sa uma.Ang mga nag-unang mga kinaiya sa sayup, mga porma sa sayup ug mga kalisud sa pagdayagnos sa tulo ka dagkong mga sangkap sa composite blades, gearboxes ug generators sa wind power equipment gi-summarize, ug ang kasamtangan nga fault diagnosis ug Health monitoring nga mga pamaagi, ug sa katapusan ang mga palaaboton alang sa direksyon sa pag-uswag niini nga uma.

0 Pasiuna

Salamat sa dako nga global nga panginahanglan alang sa limpyo ug nabag-o nga enerhiya ug ang igo nga pag-uswag sa teknolohiya sa paghimo sa kagamitan sa kusog sa hangin, ang global nga na-install nga kapasidad sa kusog sa hangin nagpadayon sa pagsaka.Sumala sa mga estadistika gikan sa Global Wind Energy Association (GWEC), sa katapusan sa 2018, ang global nga na-install nga kapasidad sa gahum sa hangin miabot sa 597 GW, diin ang China nahimong unang nasud nga adunay naka-install nga kapasidad nga labaw sa 200 GW, nga nakaabot sa 216 GW. , nag-asoy sa labaw pa sa 36 sa kinatibuk-ang global nga na-install nga kapasidad.%, nagpadayon kini sa pagmintinar sa posisyon niini isip nag-unang gahum sa hangin sa kalibutan, ug kini usa ka tinuod nga nasud nga kusog sa hangin.

Sa pagkakaron, usa ka importante nga butang nga nakababag sa padayon nga himsog nga pag-uswag sa industriya sa kusog sa hangin mao nga ang mga gamit sa kusog sa hangin nanginahanglan usa ka mas taas nga gasto matag yunit sa output sa enerhiya kaysa tradisyonal nga mga fossil fuel.Ang mananaog sa Nobel Prize sa Physics ug kanhi Kalihim sa Enerhiya sa US nga si Zhu Diwen mipunting sa kahigpit ug panginahanglan sa dako nga wind power equipment nga garantiya sa kaluwasan sa operasyon, ug ang taas nga gasto sa operasyon ug pagmentinar maoy importanteng mga isyu nga kinahanglang sulbaron niini nga natad [1] .Ang mga gamit sa kusog sa hangin kasagaran gigamit sa mga hilit nga lugar o mga lugar sa baybayon nga dili maabut sa mga tawo.Uban sa pag-uswag sa teknolohiya, ang mga gamit sa kusog sa hangin nagpadayon sa pag-uswag sa direksyon sa dinagkong pag-uswag.Ang diametro sa wind power blades nagpadayon sa pagdugang, nga miresulta sa pagtaas sa gilay-on gikan sa yuta ngadto sa nacelle diin ang importante nga mga ekipo gibutang.Nagdala kini og daghang mga kalisdanan sa operasyon ug pagmentinar sa mga kagamitan sa kusog sa hangin ug gipataas ang gasto sa pagmentinar sa yunit.Tungod sa mga kalainan tali sa kinatibuk-ang teknikal nga kahimtang ug mga kondisyon sa umahan sa hangin sa mga kagamitan sa kuryente sa Kasadpan, ang mga gasto sa operasyon ug pagmentinar sa mga kagamitan sa kuryente sa hangin sa China nagpadayon sa pag-asoy sa taas nga bahin sa kita.Alang sa onshore wind turbines nga adunay kinabuhi sa serbisyo nga 20 ka tuig, ang gasto sa pagmentinar Ang kinatibuk-ang kita sa mga umahan sa hangin nagkantidad ug 10%~15%;para sa offshore wind farms, ang proporsiyon kay taas sa 20%~25%[2].Ang taas nga gasto sa operasyon ug pagmentinar sa gahum sa hangin nag-una nga gitino sa operasyon ug pagmentinar nga paagi sa mga kagamitan sa kusog sa hangin.Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga wind farm nagsagop sa pamaagi sa regular nga pagmentinar.Ang mga potensyal nga kapakyasan dili madiskubre sa oras, ug ang balik-balik nga pagmentinar sa mga wala’y gamit nga kagamitan makadugang usab sa operasyon ug pagpadayon.gasto.Dugang pa, imposible nga mahibal-an ang gigikanan sa sayup sa oras, ug mahimo ra nga imbestigahan sa usag usa pinaagi sa lainlaing mga paagi, nga magdala usab daghang gasto sa operasyon ug pagpadayon.Usa ka solusyon niini nga problema mao ang paghimo og structural health monitoring (SHM) nga sistema para sa mga wind turbine aron malikayan ang mga katalagman nga aksidente ug mapalugwayan ang serbisyo sa wind turbines, sa ingon mamenosan ang unit energy output cost sa wind power.Busa, alang sa industriya sa kusog sa hangin Gikinahanglan ang pagpalambo sa sistema sa SHM.

1. Kasamtangan nga kahimtang sa sistema sa pag-monitor sa kagamitan sa kusog sa hangin

Adunay daghang mga matang sa mga istruktura sa ekipo sa kusog sa hangin, kadaghanan naglakip sa: doble nga gipakaon nga asynchronous nga mga turbin sa hangin (variable-speed variable-pitch running wind turbines), direkta nga pagmaneho sa permanenteng magnet nga dungan nga mga wind turbine, ug semi-direct-drive nga mga synchronous nga mga turbin sa hangin.Kung itandi sa mga direct-drive nga wind turbine, ang doble nga gipakaon nga asynchronous wind turbine naglakip sa gearbox variable speed equipment.Ang batakang estraktura niini gipakita sa Figure 1. Kini nga matang sa wind power equipment nagkantidad ug labaw sa 70% sa bahin sa merkado.Busa, kini nga artikulo nag-una nga nagrepaso sa pagdayagnos sa sayup ug pag-monitor sa kahimsog sa kini nga klase nga kagamitan sa kusog sa hangin.

Figure 1 Batakang istruktura sa double-fed wind turbine

Ang mga gamit sa kusog sa hangin naglihok sa tibuok nga orasan ubos sa komplikado nga alternating load sama sa paghuros sa hangin sa dugay nga panahon.Ang mapintas nga palibot sa serbisyo grabe nga nakaapekto sa kaluwasan sa operasyon ug pagmentinar sa mga kagamitan sa kusog sa hangin.Ang alternating load naglihok sa mga blades sa wind turbine ug gipasa pinaagi sa mga bearings, shafts, gears, generators ug uban pang mga sangkap sa transmission chain, nga naghimo sa transmission chain nga labi ka dali nga mapakyas sa panahon sa serbisyo.Sa pagkakaron, ang sistema sa pagmonitor nga kaylap nga nasangkapan sa wind power equipment mao ang SCADA system, nga makamonitor sa operating status sa wind power equipment sama sa kasamtangan, boltahe, koneksyon sa grid ug uban pang mga kondisyon, ug adunay mga gimbuhaton sama sa mga alarma ug mga taho;apan ang sistema nag-monitor sa kahimtang Ang mga parameter limitado, nag-una sa mga signal sama sa kasamtangan, boltahe, gahum, ug uban pa, ug adunay kakulang sa pag-monitor sa vibration ug mga function sa pagdayagnos sa sayup alang sa mga importanteng sangkap [3-5].Ang mga langyaw nga nasud, labi na ang mga naugmad nga mga nasud sa Kasadpan, dugay na nga nagpalambo sa mga kagamitan sa pag-monitor sa kahimtang ug software sa pagtuki ilabi na alang sa mga kagamitan sa kusog sa hangin.Bisan kung ang teknolohiya sa pag-monitor sa domestic vibration nagsugod sa ulahi, nga gimaneho sa dako nga domestic wind power remote nga operasyon ug pagmentinar sa panginahanglan sa merkado, ang pag-uswag sa mga domestic monitoring system nakasulod usab sa usa ka yugto sa paspas nga pag-uswag.Ang intelihente nga pagdayagnos sa sayup ug sayo nga panalipod sa pasidaan sa mga kagamitan sa gahum sa hangin makapakunhod sa gasto ug makadugang sa kaepektibo sa operasyon ug pagpadayon sa kusog sa hangin, ug nakakuha usa ka consensus sa industriya sa gahum sa hangin.

2. Panguna nga sayup nga mga kinaiya sa mga kagamitan sa gahum sa hangin

Ang kagamitan sa kusog sa hangin usa ka komplikado nga sistema sa electromechanical nga gilangkoban sa mga rotors (blades, hub, pitch system, ug uban pa), mga bearings, main shaft, gearbox, generator, tower, yaw system, sensor, ug uban pa. alternating load sa panahon sa serbisyo.Samtang nagkataas ang oras sa serbisyo, ang lainlaing mga klase sa kadaot o pagkapakyas dili malikayan.

Figure 2 Ang ratio sa gasto sa pag-ayo sa matag component sa wind power equipment

Figure 3 Ang downtime ratio sa lain-laing mga component sa wind power equipment

Makita gikan sa Figure 2 ug Figure 3 [6] nga ang downtime nga gipahinabo sa mga blades, gearboxes, ug generators mikabat sa labaw sa 87% sa kinatibuk-ang wala planoha nga downtime, ug ang mga gasto sa pagmentinar mikabat sa labaw pa sa 3 sa kinatibuk-ang gasto sa pagmentinar./4.Busa, sa pag-monitor sa kahimtang, pagdayagnos sa sayup ug pagdumala sa kahimsog sa mga turbine sa hangin, mga blades, gearbox, ug mga generator mao ang tulo nga dagkong sangkap nga kinahanglan hatagan pagtagad.Ang Wind Energy Professional Committee sa Chinese Renewable Energy Society mipunting sa usa ka 2012 nga survey sa operating nga kalidad sa nasudnong wind power equipment [6] nga ang mga tipo sa kapakyasan sa wind power blades nag-una naglakip sa cracking, kilat, pagbuak, ug uban pa. ang mga hinungdan sa kapakyasan naglakip sa disenyo, Kaugalingon ug sa gawas nga mga hinungdan sa panahon sa pagpaila ug serbisyo nga mga yugto sa produksyon, manufacturing, ug transportasyon.Ang panguna nga gimbuhaton sa gearbox mao ang lig-on nga paggamit sa kusog nga kusog sa hangin alang sa paghimo sa kuryente ug pagdugang sa katulin sa spindle.Atol sa operasyon sa wind turbine, ang gearbox mas daling mapakyas tungod sa mga epekto sa alternating stress ug impact load [7].Ang kasagarang mga sayup sa mga gearbox naglakip sa mga sayup sa gear ug mga sayup sa pagdala.Ang mga sayup sa gearbox kasagaran naggikan sa mga bearings.Ang mga bearings usa ka hinungdanon nga sangkap sa gearbox, ug ang pagkapakyas niini kanunay nga hinungdan sa kadaot sa gearbox.Ang mga kapakyasan sa pagdala nag-una naglakip sa kakapoy nga pagpanit, pagsul-ob, pagkabali, pagpapilit, pagkadaot sa hawla, ug uban pa [8], diin ang pagpanit ug pagsul-ob sa kakapoy mao ang duha ka kasagarang mga porma sa kapakyasan sa rolling bearings.Ang labing kasagaran nga pagkapakyas sa gear naglakip sa pagsul-ob, kakapoy sa nawong, pagkaguba, ug pagkaguba.Ang mga sayup sa sistema sa generator gibahin sa mga sayup sa motor ug mga sayup sa mekanikal [9].Ang mga kapakyasan sa mekanikal kasagaran naglakip sa mga kapakyasan sa rotor ug mga kapakyasan sa pagdala.Ang mga kapakyasan sa rotor kasagaran naglakip sa pagkawala sa balanse sa rotor, pagkaguba sa rotor, ug mga loose sleeves sa goma.Ang mga tipo sa mga kasaypanan sa motor mahimong bahinon sa mga de-koryenteng mga sayup ug mekanikal nga mga sayup.Ang mga kasaypanan sa elektrisidad naglakip sa short-circuit sa rotor/stator coil, open circuit tungod sa nabuak nga rotor bars, generator overheating, ug uban pa;Ang mekanikal nga mga sayup naglakip sa sobra nga pagkurog sa generator, pagdala sa sobrang kainit, pagkadaot sa insulasyon, Seryoso nga pagsul-ob, ug uban pa.