Błąd wart 200,000 XNUMX dolarów, który popełniają operatorzy turbin wiatrowych

Niewspółosiowość przekładni turbin wiatrowych może prowadzić do kosztownych napraw, których koszty przekraczają 200,000 XNUMX USD. Regularne ustawianie za pomocą narzędzi laserowych, takich jak RotAlign i OptAlign firmy Prüftechnik, może zapobiegać awariom, skracać przestoje i maksymalizować wydajność turbiny.

• Niewspółosiowość skrzyni biegów, będąca wynikiem naprężeń środowiskowych i zużycia eksploatacyjnego, wywołuje drgania, zużycie i utratę energii.
• Narzędzia do laserowego ustawiania położenia zapewniają bezpieczne, precyzyjne i wydajne rozwiązania pozwalające utrzymać niezawodność turbiny.
• Regularne kontrole ustawienia kół zapewniają płynniejszą pracę i ograniczają kosztowne przestoje.

Świat jest coraz bardziej zależny od czystej energii pozyskiwanej przez turbiny wiatrowe. Podczas gdy światowi liderzy ścigają się, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię wiatrową i nadal dodawać infrastrukturę, jeden czynnik jest często pomijany w produkcji czystej energii: znaczenie utrzymania istniejących turbin wiatrowych.

Energia wiatrowa jest jedną z najbardziej opłacalnych metod wytwarzania energii, której średni koszt jednostkowy wynosi zaledwie 32 dolary za megawatogodzinę (MWh) w 202 r.2 dla projektów lądowych. Zdolność pojedynczej turbiny wiatrowej do osiągnięcia najwyższego współczynnika wydajności i rentowności zależy w dużej mierze od jej konserwacji. Oczekuje się, że turbiny wiatrowe będą działać 20 do 30 lat Skrzynia biegów jest najdroższym elementem w utrzymaniu w tym okresie.

Turbiny wiatrowe nie mogą działać bez przekładni, która zamienia niską prędkość obrotową turbiny na znacznie wyższe prędkości wymagane przez generator. Chociaż przekładnie nie psują się tak często jak inne komponenty, naprawa koszty mogą wzrosnąć do ponad 200,000 XNUMX dolarów kiedy to robią.

Oprócz wymiany samej skrzyni biegów, koszty wynajmu dźwigu i koszty robocizny mogą podnieść cenę naprawy skrzyni biegów. W przypadku turbin wiatrowych na morzu należy również uwzględnić specjalistyczną pomoc techników, którzy płyną na miejsce naprawy. Dodaj do tego utracone przychody spowodowane przestojem podczas napraw, a koszt energii wiatrowej dramatycznie wzrośnie, gdy skrzynie biegów turbin wiatrowych nie będą odpowiednio konserwowane.

Niewspółosiowość: awaria warta 200,000 XNUMX dolarów, której można było zapobiec 

Przyczyną większości usterek skrzyń biegów jest jeden czynnik: niewspółosiowość.

W turbinie wiatrowej przekładnia odgrywa kluczową rolę w przekształcaniu niskiej prędkości obrotowej łopatek turbiny w wysoką prędkość obrotową wymaganą przez generator do produkcji energii elektrycznej. Przekładnia działa jako mnożnik prędkości za pośrednictwem szeregu kół zębatych.

Przekładnia musi być wyrównana z głównym wałem napędzanym przez wirnik turbiny wiatrowej, aby zapewnić płynne przenoszenie mocy i zminimalizować obciążenie podzespołów przekładni. Musi być również wyrównana z wałem generatora. Niewspółosiowość może powodować wibracje, nadmierne zużycie, utratę energii, wyższe koszty konserwacji, a nawet prowadzić do kosztownej wymiany przekładni.

Wiele czynników może ostatecznie doprowadzić do rozbieżności. Sama natura instalacji turbin wiatrowych oznacza, że ​​są one narażone na intensywne siły natury, które mogą ostatecznie przesunąć części z rozbieżności. Niektóre przyczyny rozbieżności obejmują:

• Czynniki środowiskowe, takich jak ekstremalne wahania temperatury, nierównomierny lub nadmierny moment obrotowy wywołany wahaniami prędkości wiatru i uderzeniami piorunów.
• Stres operacyjny, takie jak ciągłe wibracje spowodowane obciążeniem wiatrem i ruchem wirnika, co z czasem powoduje zmęczenie materiału i zużycie podzespołów.
• Błędy konserwacyjne, takich jak brak dokładnego ustawienia po pierwszej instalacji, źle zamocowane śruby, nieprawidłowy montaż i nieprawidłowe regulacje.

Jeśli niewłaściwa współosiowość nie zostanie wychwycona i skorygowana, może to prowadzić do problemów, takich jak nadmierne wibracje, zużycie podzespołów, np. łożysk i sprzęgieł, a także do utraty energii z powodu tarcia i wzrostu temperatur.

Z czasem doprowadzi to do katastrofalnej awarii, powodując setki tysięcy dolarów kosztów naprawy. Ze względu na często odległe położenie, ogromne rozmiary podzespołów i utratę produkcji energii podczas przestoju, przekładnie turbin wiążą się z wygórowanymi kosztami naprawy i stratami finansowymi, gdy nie są odpowiednio konserwowane.

Wyzwania związane z ustawieniem skrzyń biegów

Konstrukcja i rozmiar turbin wiatrowych sprawiają, że stosowanie tradycyjnych metod ustawiania jest niemożliwe. Ze względu na ich bardzo duże rozmiary i ogromny moment obrotowy, przekładnia i komponenty znajdują się pod osłoną ochronną, która zapewnia bezpieczeństwo pracowników podczas obracania się turbiny. Osłonę można zdjąć tylko wtedy, gdy wirnik jest zabezpieczony, a sworzeń zabezpieczający jest na swoim miejscu, co zapewnia, że ​​żaden moment obrotowy nie zostanie przeniesiony na wał wejściowy.

Jednak aby wyrównanie nastąpiło, należy zdjąć pokrywę z komponentów, aby umożliwić dostęp do przyrządów do wyrównywania, a jednocześnie turbina nadal może się obracać. Jak więc przekładnie turbin wiatrowych mogą być bezpiecznie i dokładnie wyrównywane za pomocą nowoczesnych narzędzi?

Wyrównanie laserowe: jedyny sposób na wyrównanie przekładni turbin wiatrowych

Wyrównanie laserowe to jedyny bezpieczny i precyzyjny sposób na wyrównanie obu wałów sprzęgających w turbinie wiatrowej zgodnie ze specyfikacjami producenta i zapewnienie bezpieczeństwa pracownikom. Podczas gdy te same wyzwania bezpieczeństwa dotyczą metod wyrównywania laserowego, unikalne cechy technologii wyrównywania laserowego firmy Prüftechnik wspierają wyrównywanie, jednocześnie chroniąc pracowników przed niebezpieczeństwem.

Poniżej przedstawiono sposób użycia urządzeń RotAlign i OptAlign do wyrównywania przekładni turbin wiatrowych.

1. Najpierw podejmowane są normalne środki bezpieczeństwa, aby zapewnić bezpieczeństwo pracowników podczas procesu wyrównywania. Wirnik jest zabezpieczony, hamulec roboczy jest zaciągnięty, a sworzeń zabezpieczający jest włożony na miejsce.
2. Następnie pracownicy zdejmują osłonę bezpieczeństwa, aby odsłonić połączenie napędowe. Laser i odpowiadający mu czujnik są bezpiecznie zamontowane na sprzężonym wale. Gdy osłona jest nadal otwarta, zwalniany jest hamulec roboczy i sworzeń blokujący. Pracownicy na miejscu oddalają się od wału tak daleko, jak to możliwe.
3. Po usunięciu środków bezpieczeństwa wiatr obraca łopatki wału turbiny, rozpoczynając proces wyrównywania. Tryb pomiaru SWEEP umożliwia określenie jakości wyrównywania przy kącie obrotu wynoszącym zaledwie 60 stopni. Jednak turbina wiatrowa może nadal obracać się znacznie poza 60 stopni, nawet wykonując wiele obrotów, zanim będzie można ją ponownie zatrzymać – co narzędzia do wyrównywania firmy Prüftechnik zostały zaprojektowane tak, aby to uwzględnić. Po włączeniu trybu SWEEP większy kąt obrotu umożliwi jeszcze dokładniejsze pomiary, a wiele obrotów nie stanowi bariery dla wyrównywania.
4. RotAlign lub OptAlign obliczają wyniki wyrównania w ciągu zaledwie kilku sekund. Pojedynczy czujnik z dwiema powierzchniami detektora może obliczyć wyrównanie z dowolnej pozycji, bez względu na to, gdzie się znajdują, gdy turbina ponownie się zatrzyma.
5. Po zatrzymaniu turbiny, gdy laser i czujnik są nadal zamontowane, środki bezpieczeństwa są ponownie stosowane – hamulec wirnika i sworzeń wirnika zablokowany. Po aktywacji urządzeń hamujących pracownicy mogą rozpocząć proces ponownego ustawiania. Funkcja Live Move firmy Prüftechnik umożliwia śledzenie wyników ustawiania w obu osiach w czasie rzeczywistym, aż do osiągnięcia celów ustawiania.

Wspieranie niezawodności turbin wiatrowych teraz i w przyszłości

Energia wiatrowa eksplodowała w ciągu ostatniej dekady. W 2013 r. globalna produkcja wynosiła 635 terawatogodzin (TWh), a zaledwie dziesięć lat później wzrosła do 2,325.

Oczekuje się, że wzrost będzie kontynuowany, ponieważ globalne uzależnienie od energii odnawialnej wzrasta. Nie tylko liczba instalacji turbin wiatrowych wzrosła, ale również ich wielkość wzrosła.

Wielkość turbin wiatrowych ma bezpośredni związek z ich zdolnością do przechwytywania energii z wiatru. Im większa turbina, tym więcej mocy może wygenerować pojedyncza instalacja. 2013Stany Zjednoczone nie miały turbin z wirnikami o średnicy większej niż 115 metrów. Dziesięć lat później 98% nowo zainstalowanych turbin wiatrowych miało wirniki większe niż ta średnica, a średnia średnica wirnika wynosiła 133.8 metra. Chociaż te ulepszenia pozwalają turbinom wytwarzać więcej energii, to jednak poddają również elementy turbiny ejeszcze większa siła, co ostatecznie wpływa na ich wyrównanie.

Niewspółosiowość turbin wiatrowych jest przyczyną aż do 30% przestoju, ale regularne ustawianie może znacznie zmniejszyć tę liczbę. Zalecenia producenta turbiny mogą się różnić, ale co najmniej ustawienie turbiny powinno zostać sprawdzone po uruchomieniu, sześć miesięcy po inipodczas pierwszej budowy, a następnie raz w roku.

Narzędzia do laserowego ustawiania firmy Prüftechnik, takie jak OptAlign i RotAlign, umożliwiają bezpieczne i precyzyjne ustawianie przekładni turbin wiatrowych. Firma Prüftechnik jest światowym liderem rynku w zakresie sprzętu do laserowego ustawiania optycznego, a jej światowej klasy narzędzia do ustawiania pomagają zespołom unikać kosztownych napraw, zapewniając płynną pracę turbiny i maksymalną wydajność.