Jeśli poświęciłeś trochę czasu na zajmowanie się konserwacją, naprawami i eksploatacją (MRO) w holenderskim sektorze wiatrowym, wiesz, że warunki wietrzne u wybrzeży IJmuiden lub na północy, w pobliżu Eemshaven, są nieubłagane. Widzieliśmy to wielokrotnie: doskonale sprawna turbina psuje się nie z powodu awarii łopat, ale dlatego, że układ napędowy nie wytrzymał dynamicznych obciążeń wywołanych porywami wiatru. Połączenie między przekładnią a generatorem – wał szybkoobrotowy – jest często najsłabszym ogniwem, a mimo to oczekuje się, że wytrzyma miliony cykli naprężeń skrętnych. Z naszego doświadczenia wynika, że ​​wielu operatorów skupia się głównie na samej przekładni, często zapominając, że wał napędowy jest bezpiecznikiem w systemie. Jeśli sztywność sprzęgła jest nieprawidłowa lub jeśli nie uwzględniono częstotliwości modalnych, wibracje wirują w pył, co prowadzi do zniszczenia drogich łożysk generatora.

Sztuką jest zrozumienie, że wał napędowy w turbinie wiatrowej to nie tylko rura skrętna, ale filtr dynamiczny. Wykorzystujemy zaawansowane Analiza drgań skrętnych (TVA) aby zmapować zachowanie systemu, zanim jeszcze zaczniemy ciąć metal (lub wiatrować włókno węglowe). Generując diagram Campbella, możemy zwizualizować, gdzie znajdują się częstotliwości wzbudzenia z zazębienia kół zębatych i częstotliwość drgań wirnika w stosunku do częstotliwości drgań własnych wału. Większość zespołów konserwacyjnych nie zdaje sobie sprawy, że sama wymiana stalowego elementu dystansowego na lżejszy z włókna węglowego powoduje przesunięcie tych częstotliwości drgań własnych, potencjalnie przesuwając punkt rezonansowy w zakres roboczy – lub, jeśli zostanie wykonany prawidłowo, bezpiecznie go stamtąd przenosząc. To balansowanie, a pomyłka oznacza przestoje w sezonie, w którym wydajność wiatru jest najwyższa.

Argumenty za włóknem węglowym: waga i izolacja

Porozmawiajmy o redukcji masy gondoli. Każdy kilogram odciążający układ napędowy to mniejsze obciążenie punktów mocowania i mniejsza bezwładność do pokonania. Jednak prawdziwym powodem, dla którego dążymy do… sekcje środkowe z włókna węglowego W Holandii nie chodzi tylko o wagę, ale o izolację elektryczną. W nowoczesnych generatorach indukcyjnych z podwójnym zasilaniem (DFIG) prądy błądzące są uporczywym problemem. Zastosowanie wału z litej stali tworzy idealną ścieżkę przewodzącą, przez którą prądy te mogą się rozładować przez łożyska przekładni, powodując erozję elektryczną (żłobkowanie). Rozbieraliśmy przekładnie, które wyglądały, jakby były piaskowane od wewnątrz, a wszystko z powodu prądów pasożytniczych.

Dzięki zastosowaniu nawijanego włókna węglowego (lub czasami hybrydy włókna szklanego, w zależności od wymaganego momentu obrotowego), tworzymy barierę izolującą elektrycznie. To przerywa obwód. Brak przepływu prądu oznacza brak śladów po rowkach łożyskowych. Co więcej, włókno węglowe ma znacznie wyższą sztywność właściwą niż stal. Pozwala to na zwiększenie odległości między wyjściem przekładni a wejściem generatora bez konieczności stosowania pośrednich łożysk podporowych, co znacznie upraszcza układ gondoli. W wilgotnym, słonym powietrzu holenderskiego wybrzeża, usunięcie punktu łożyskowego eliminuje konieczność konserwacji. To jedna rzecz mniej do smarowania, monitorowania i ewentualnej wymiany.

Elastyczne sprzęgła i przetrwanie na Morzu Północnym

Same elementy sprzęgające – zazwyczaj membrany lub pakiety tarcz – znajdują się tam, gdzie guma styka się z drogą (lub gdzie wiatr styka się z siecią). Preferujemy wysokowydajne sprzęgła membranowe, ponieważ oferują one zerowy luz i nieskończoną żywotność, jeśli pracują w ramach dopuszczalnych wartości odchylenia współosiowości. Jednak korozyjne środowisko w Holandii, szczególnie w parkach morskich lub strefach przybrzeżnych, takich jak Maasvlakte, niszczy standardowe stalowe membrany. Krystalizacja w mgle solnej może zatrzeć śruby i spowodować wżery w membranach, tworząc punkty naprężenia, które mogą prowadzić do katastrofalnej awarii.

Nasze podejście do ochrona antykorozyjna na morzu To coś więcej niż zwykła warstwa farby. Wykorzystujemy specjalne stopy stali nierdzewnej do produkcji pakietów membranowych i nakładamy systemy powłok C5-M na kołnierze i piasty. Integrujemy również porty monitorowania stanu bezpośrednio w konstrukcji wału. Pozwala to operatorom na instalację bezprzewodowych czujników momentu obrotowego i drgań, które przesyłają dane do systemu SCADA. Możliwość obserwacji skoków drgań podczas burzy, umożliwiająca wyłączenie maszyny przed pęknięciem sprzęgła, jest nieoceniona. Przenosi Cię to z reaktywnego gaszenia pożarów na konserwację predykcyjną.

Parametry techniczne: Wały napędowe turbin wiatrowych

Historia sukcesu klienta: Modernizacja w Flevoland

Wyzwanie: Średniej wielkości farma wiatrowa w Flevoland, obsługująca turbiny o mocy 2,5 MW, doświadczała powtarzających się awarii łożysk generatorów w trzech konkretnych jednostkach. Analiza drgań wykazała drgania o wysokiej amplitudzie, dwukrotnie przekraczające częstotliwość sieci, co sugerowało występowanie prądów błądzących i rezonansu istniejących stalowych wałów dystansowych. Przestój kosztował operatora około 15 000 euro tygodniowo na turbinę w szczycie sezonu wiatrowego.

Rozwiązanie: Inżynierowie EVER-POWER przeprowadzili na miejscu test uderzeniowy i potwierdzili, że częstotliwość drgań własnych stalowego wału była zbyt bliska prędkości roboczej. Zaprojektowaliśmy i wyprodukowaliśmy urządzenie modernizacyjne. Wał łączący z kompozytu włókna węglowegoZmniejszyło to masę sprzęgła o 60% i przesunęło prędkość krytyczną znacznie powyżej zakresu roboczego. Co najważniejsze, materiał kompozytowy zapewnił niezbędną izolację elektryczną.

Wynik: Od czasu instalacji 18 miesięcy temu poziom drgań łożysk spadł o 75%, a nie stwierdzono żadnych oznak żłobkowania elektrycznego. Operator zamówił następnie zestawy modernizacyjne dla pozostałej części floty, zapewniając długoterminową niezawodność swoich zasobów.

Często zadawane pytania