हावा उर्जा उपकरणको दोष निदान र स्वास्थ्य अनुगमनमा अनुसन्धान

विन्ड पावर नेटवर्क समाचार: सार: यो पेपरले हावा टर्बाइन ड्राइभ चेन - कम्पोजिट ब्लेड, गियरबक्स, र जेनेरेटरका तीन प्रमुख कम्पोनेन्टहरूको दोष निदान र स्वास्थ्य अनुगमनको विकासको वर्तमान स्थितिको समीक्षा गर्दछ र हालको अनुसन्धान स्थिति र मुख्य कुराहरूको सारांश दिन्छ। यस क्षेत्र विधिका पक्षहरू।कम्पोजिट ब्लेड, गियरबक्स र वायु ऊर्जा उपकरणहरूमा जेनेरेटरका तीन प्रमुख घटकहरूको मुख्य दोष विशेषताहरू, दोष फारमहरू र निदान कठिनाइहरू संक्षेपमा छन्, र अवस्थित दोष निदान र स्वास्थ्य अनुगमन विधिहरू, र अन्तमा यस क्षेत्रको विकास दिशाको सम्भावनाहरू।

० प्रस्तावना

स्वच्छ र नवीकरणीय ऊर्जाको लागि ठूलो विश्वव्यापी माग र पवन उर्जा उपकरण निर्माण प्रविधिमा उल्लेखनीय प्रगतिको लागि धन्यवाद, पवन ऊर्जाको विश्वव्यापी स्थापित क्षमता निरन्तर बढिरहेको छ।ग्लोबल विन्ड एनर्जी एसोसिएसन (GWEC) को तथ्याङ्क अनुसार, 2018 को अन्त्य सम्म, पवन उर्जाको विश्वव्यापी स्थापित क्षमता 597 GW पुगेको छ, जसमध्ये चीन 200 GW भन्दा बढी स्थापित क्षमता भएको पहिलो देश बन्यो, 216 GW पुगेको छ। , कुल विश्वव्यापी स्थापित क्षमता को 36 भन्दा बढी को लागी लेखांकन।%, यसले विश्वको अग्रणी पवन उर्जाको रूपमा आफ्नो स्थिति कायम राखेको छ, र यो एक साँचो पवन ऊर्जा देश हो।

हाल, पवन उर्जा उद्योगको निरन्तर स्वस्थ विकासमा बाधा पुर्‍याउने एउटा महत्त्वपूर्ण कारक भनेको परम्परागत जीवाश्म ईन्धनहरू भन्दा पवन उर्जा उपकरणहरूलाई ऊर्जा उत्पादनको प्रति एकाइ उच्च लागत चाहिन्छ।भौतिकशास्त्रमा नोबेल पुरस्कार विजेता र पूर्व अमेरिकी ऊर्जा सचिव झू दिवेनले ठूलो मात्रामा पवन ऊर्जा उपकरण सञ्चालन सुरक्षा ग्यारेन्टीको कठोरता र आवश्यकता औंल्याए, र उच्च सञ्चालन र मर्मत लागतहरू यस क्षेत्रमा समाधान गर्न आवश्यक महत्त्वपूर्ण मुद्दाहरू हुन् [१] ।पवन ऊर्जा उपकरणहरू प्रायजसो दुर्गम क्षेत्रहरू वा अपतटीय क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ जुन मानिसहरूको पहुँचमा छैन।टेक्नोलोजीको विकासको साथ, पवन ऊर्जा उपकरणहरू ठूलो मात्रामा विकासको दिशामा विकास गर्न जारी छ।पवन पावर ब्लेडको व्यास बढ्दै गइरहेको छ, जसको परिणामस्वरूप महत्त्वपूर्ण उपकरणहरू स्थापित भएको जमिनबाट नेसेलसम्मको दूरी बढ्छ।यसले वायु उर्जा उपकरणको सञ्चालन र मर्मतसम्भारमा ठूलो कठिनाइ ल्याएको छ र इकाईको मर्मत लागत बढेको छ।पश्चिमी विकसित देशहरूमा पवन उर्जा उपकरणहरूको समग्र प्राविधिक स्थिति र पवन फार्म अवस्थाहरू बीचको भिन्नताका कारण, चीनमा वायु ऊर्जा उपकरणहरूको सञ्चालन र मर्मत लागतले राजस्वको उच्च अनुपातको लागि खाता जारी राख्छ।20 वर्षको सेवा जीवनका साथ अनशोर पवन टर्बाइनहरूको लागि, मर्मत लागत पवन फार्महरूको कुल आम्दानी 10% ~ 15% हो;अपतटीय पवन फार्महरूको लागि, अनुपात 20% ~ 25% [2] को रूपमा उच्च छ।पवन उर्जाको उच्च सञ्चालन र मर्मत लागत मुख्यतया पवन उर्जा उपकरणको सञ्चालन र मर्मत मोड द्वारा निर्धारण गरिन्छ।हाल, धेरैजसो हावा फार्महरूले नियमित मर्मतसम्भारको विधि अपनाएका छन्।सम्भावित विफलताहरू समयमै पत्ता लगाउन सकिँदैन, र अक्षुण्ण उपकरणहरूको बारम्बार मर्मतले सञ्चालन र मर्मतसम्भार पनि बढाउँछ।लागत।थप रूपमा, समयमै गल्तीको स्रोत निर्धारण गर्न असम्भव छ, र विभिन्न माध्यमहरू मार्फत एक-एक गरेर मात्र अनुसन्धान गर्न सकिन्छ, जसले ठूलो सञ्चालन र मर्मत लागत पनि ल्याउनेछ।यस समस्याको एक समाधान भनेको विनाशकारी दुर्घटनाहरू रोक्न र पवन टर्बाइनहरूको सेवा जीवन विस्तार गर्न पवन टर्बाइनहरूको लागि संरचनात्मक स्वास्थ्य अनुगमन (SHM) प्रणालीको विकास गर्नु हो, जसले गर्दा वायु ऊर्जाको एकाइ ऊर्जा उत्पादन लागत घटाउँछ।तसर्थ, वायु ऊर्जा उद्योगका लागि एसएचएम प्रणाली विकास गर्न आवश्यक छ।

1. पवन ऊर्जा उपकरण निगरानी प्रणाली को वर्तमान स्थिति

त्यहाँ धेरै प्रकारका पवन उर्जा उपकरण संरचनाहरू छन्, जसमा मुख्य रूपमा समावेश छन्: डबल-फेड एसिन्क्रोनस पवन टर्बाइनहरू (चर-स्पीड चर-पिच चलिरहेको पवन टर्बाइनहरू), प्रत्यक्ष-ड्राइभ स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस पवन टर्बाइनहरू, र अर्ध-प्रत्यक्ष-ड्राइभ सिंक्रोनस पवन टर्बाइनहरू।प्रत्यक्ष-ड्राइभ पवन टर्बाइनहरूको तुलनामा, डबल-फेड एसिंक्रोनस पवन टर्बाइनहरूमा गियरबक्स चल गति उपकरणहरू समावेश छन्।यसको आधारभूत संरचना चित्र 1 मा देखाइएको छ। यस प्रकारको वायु उर्जा उपकरणहरूले बजारको 70% भन्दा बढी हिस्सा ओगटेको छ।तसर्थ, यस लेखले मुख्यतया यस प्रकारको वायु शक्ति उपकरणको दोष निदान र स्वास्थ्य अनुगमनको समीक्षा गर्दछ।

चित्र १ डबल-फेड विन्ड टर्बाइनको आधारभूत संरचना

पवन उर्जा उपकरणहरू लामो समयदेखि हावाको झोला जस्ता जटिल वैकल्पिक भारहरू अन्तर्गत चौबीसै घण्टा सञ्चालन गर्दै आएका छन्।कठोर सेवा वातावरणले वायु ऊर्जा उपकरणहरूको सञ्चालन सुरक्षा र मर्मतसम्भारलाई गम्भीर रूपमा असर गरेको छ।वैकल्पिक भारले पवन टर्बाइन ब्लेडहरूमा कार्य गर्दछ र प्रसारण श्रृंखलामा बियरिङहरू, शाफ्टहरू, गियरहरू, जेनेरेटरहरू र अन्य कम्पोनेन्टहरू मार्फत प्रसारित हुन्छ, जसले ट्रान्समिसन चेनलाई सेवाको क्रममा विफलताको जोखिममा पार्छ।हाल, पवन उर्जा उपकरणहरूमा व्यापक रूपमा सुसज्जित अनुगमन प्रणाली SCADA प्रणाली हो, जसले हाल, भोल्टेज, ग्रिड जडान र अन्य अवस्थाहरू जस्ता वायु उर्जा उपकरणहरूको सञ्चालन स्थिति निगरानी गर्न सक्छ, र अलार्म र रिपोर्टहरू जस्ता कार्यहरू गर्दछ;तर प्रणालीले स्थिति निगरानी गर्दछ प्यारामिटरहरू सीमित छन्, मुख्य रूपमा वर्तमान, भोल्टेज, पावर, इत्यादि जस्ता संकेतहरू, र त्यहाँ अझै पनि कम्पन निगरानी र मुख्य कम्पोनेन्टहरूका लागि दोष निदान कार्यहरूको अभाव छ [3-5]।विदेशी देशहरू, विशेष गरी पश्चिमी विकसित देशहरूले लामो समयदेखि वायु ऊर्जा उपकरणहरूको लागि अवस्था निगरानी उपकरण र विश्लेषण सफ्टवेयर विकास गरेका छन्।यद्यपि घरेलु कम्पन अनुगमन प्रविधि ढिलो सुरु भयो, विशाल घरेलु पवन ऊर्जा रिमोट अपरेशन र मर्मतसम्भार बजारको मागद्वारा संचालित, घरेलु अनुगमन प्रणालीको विकास पनि द्रुत विकासको चरणमा प्रवेश गरेको छ।पवन उर्जा उपकरणको बुद्धिमानी दोष निदान र प्रारम्भिक चेतावनी संरक्षणले लागत घटाउन सक्छ र पवन ऊर्जा सञ्चालन र मर्मतसम्भारको दक्षता बढाउन सक्छ, र पवन ऊर्जा उद्योगमा सहमति प्राप्त गरेको छ।

2. पवन ऊर्जा उपकरणको मुख्य दोष विशेषताहरू

पवन उर्जा उपकरण एक जटिल इलेक्ट्रोमेकानिकल प्रणाली हो जसमा रोटरहरू (ब्लेडहरू, हबहरू, पिच प्रणालीहरू, इत्यादि), बियरिङहरू, मुख्य शाफ्टहरू, गियरबक्सहरू, जेनेरेटरहरू, टावरहरू, याउ प्रणालीहरू, सेन्सरहरू, इत्यादि समावेश हुन्छन्। पवन टर्बाइनको प्रत्येक भागको अधीनमा हुन्छ। सेवाको समयमा वैकल्पिक भार।सेवाको समय बढ्दै जाँदा, विभिन्न प्रकारका क्षति वा विफलताहरू अपरिहार्य छन्।

चित्र २ पवन उर्जा उपकरणको प्रत्येक घटकको मर्मत लागत अनुपात

चित्र 3 पवन ऊर्जा उपकरणका विभिन्न घटकहरूको डाउनटाइम अनुपात

यो चित्र 2 र चित्र 3 [6] बाट देख्न सकिन्छ कि ब्लेड, गियरबक्स, र जेनेरेटरले गर्दा हुने डाउनटाइमले समग्र अनियोजित डाउनटाइमको 87% भन्दा बढीको लागि जिम्मेवार छ, र मर्मत लागत कुल मर्मत लागतको 3 भन्दा बढीको लागि जिम्मेवार छ।/४।तसर्थ, अवस्था अनुगमनमा, हावा टर्बाइन, ब्लेड, गियरबक्स, र जेनेरेटरहरूको गल्ती निदान र स्वास्थ्य व्यवस्थापनमा ध्यान दिनु पर्ने तीन प्रमुख घटक हुन्।चिनियाँ नवीकरणीय ऊर्जा समाजको पवन ऊर्जा व्यावसायिक समितिले राष्ट्रिय वायु उर्जा उपकरणहरूको सञ्चालन गुणस्तरको 2012 सर्वेक्षणमा औंल्यायो[6] कि पवन उर्जा ब्लेडको विफलता प्रकारहरूमा मुख्यतया चकना, बिजुली स्ट्राइक, भाँच्ने, र आदि समावेश छन्। असफलताका कारणहरूमा उत्पादन, निर्माण, र यातायातको परिचय र सेवा चरणहरूमा डिजाइन, स्वयम् र बाह्य कारकहरू समावेश छन्।गियरबक्सको मुख्य कार्य शक्ति उत्पादनको लागि कम-गतिको वायु ऊर्जाको स्थिर रूपमा प्रयोग गर्नु र स्पिन्डल गति बढाउनु हो।पवन टर्बाइनको सञ्चालनको क्रममा, गियरबक्स वैकल्पिक तनाव र प्रभाव लोड [7] को प्रभावहरूको कारण असफलताको लागि अधिक संवेदनशील हुन्छ।गियरबक्सका सामान्य गल्तीहरूमा गियर दोष र असर गल्तीहरू समावेश छन्।गियरबक्स गल्तीहरू प्रायः बियरिङहरूबाट उत्पन्न हुन्छन्।बियरिङहरू गियरबक्सको मुख्य भाग हुन्, र तिनीहरूको विफलताले प्रायः गियरबक्समा विनाशकारी क्षति निम्त्याउँछ।बियरिङ विफलताहरूमा मुख्यतया थकान पिलिङ, पहिरन, भाँचिएको, ग्लुइङ, पिंजरामा क्षति, आदि समावेश छन्।सबैभन्दा सामान्य गियर विफलताहरूमा पहिरन, सतह थकान, ब्रेकेज, र ब्रेकेज समावेश छ।जनरेटर प्रणाली को दोष मोटर गल्ती र मेकानिकल गल्ती मा विभाजित छन् [9]।मेकानिकल विफलताहरूमा मुख्य रूपमा रोटर विफलता र असर विफलताहरू समावेश छन्।रोटर विफलतामा मुख्यतया रोटर असंतुलन, रोटर फुट्ने, र ढीलो रबर आस्तीन समावेश छ।मोटर गल्ती को प्रकार बिजुली गल्ती र मेकानिकल गल्ती मा विभाजित गर्न सकिन्छ।विद्युतीय त्रुटिहरूमा रोटर/स्टेटर कुण्डलको सर्ट-सर्किट, भाँचिएको रोटर बारहरूका कारण हुने खुला सर्किट, जेनेरेटर ओभरहेटिंग, आदि समावेश छन्।मेकानिकल गल्तीहरूमा अत्यधिक जेनेरेटर कम्पन, असर ओभरहेटिंग, इन्सुलेशन क्षति, गम्भीर पहिरन, आदि समावेश छन्।