पवन ऊर्जा उपकरणांचे दोष निदान आणि आरोग्य निरीक्षणावर संशोधन

विंड पॉवर नेटवर्क बातम्या: गोषवारा: हा पेपर विंड टर्बाइन ड्राइव्ह साखळीतील तीन प्रमुख घटकांच्या दोष निदान आणि आरोग्य निरीक्षणाच्या विकासाच्या सद्य स्थितीचे पुनरावलोकन करतो - संमिश्र ब्लेड, गियरबॉक्सेस आणि जनरेटर, आणि वर्तमान संशोधन स्थिती आणि मुख्य सारांश या फील्ड पद्धतीचे पैलू.संमिश्र ब्लेड, गिअरबॉक्सेस आणि जनरेटर या तीन प्रमुख घटकांमधील मुख्य दोष वैशिष्ट्ये, दोष स्वरूप आणि निदान अडचणींचा सारांश दिला आहे, आणि विद्यमान दोष निदान आणि आरोग्य निरीक्षण पद्धती आणि शेवटी या क्षेत्राच्या विकासाच्या दिशेने संभाव्यता.

0 प्रस्तावना

स्वच्छ आणि नूतनीकरणक्षम ऊर्जेची प्रचंड जागतिक मागणी आणि पवन उर्जा उपकरणे उत्पादन तंत्रज्ञानातील लक्षणीय प्रगतीमुळे धन्यवाद, पवन उर्जेची जागतिक स्थापित क्षमता सतत वाढत आहे.ग्लोबल विंड एनर्जी असोसिएशन (GWEC) च्या आकडेवारीनुसार, 2018 च्या अखेरीस, पवन ऊर्जेची जागतिक स्थापित क्षमता 597 GW वर पोहोचली, ज्यापैकी चीन 200 GW पेक्षा जास्त स्थापित क्षमता असलेला पहिला देश बनला, 216 GW पर्यंत पोहोचला. , एकूण जागतिक स्थापित क्षमतेपैकी 36 पेक्षा जास्त आहे.%, ते जगातील अग्रगण्य पवन उर्जा म्हणून आपले स्थान कायम राखत आहे आणि तो एक वास्तविक पवन उर्जा देश आहे.

सध्या, पवन ऊर्जा उद्योगाच्या निरंतर निरोगी विकासात अडथळा आणणारा एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे पवन उर्जा उपकरणांना पारंपारिक जीवाश्म इंधनांपेक्षा ऊर्जा उत्पादनाच्या प्रति युनिट जास्त खर्चाची आवश्यकता असते.भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विजेते आणि यूएसचे माजी ऊर्जा सचिव झू दिवेन यांनी मोठ्या प्रमाणात पवन ऊर्जा उपकरणांच्या ऑपरेशनची सुरक्षा हमी कठोरता आणि आवश्यकतेकडे लक्ष वेधले आणि उच्च ऑपरेशन आणि देखभाल खर्च हे या क्षेत्रातील महत्त्वाचे मुद्दे आहेत ज्यांचे निराकरण करणे आवश्यक आहे [१] .पवन उर्जा उपकरणे बहुतेक दुर्गम भागात किंवा लोकांसाठी दुर्गम भागांमध्ये वापरली जातात.तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, पवन ऊर्जा उपकरणे मोठ्या प्रमाणावर विकासाच्या दिशेने विकसित होत आहेत.पवन उर्जा ब्लेडचा व्यास सतत वाढत जातो, परिणामी जमिनीपासून नासेलपर्यंतचे अंतर वाढते जेथे महत्वाची उपकरणे स्थापित केली जातात.यामुळे पवन उर्जा उपकरणांचे संचालन आणि देखभाल करण्यात मोठ्या अडचणी आल्या आणि युनिटच्या देखभाल खर्चात वाढ झाली.पाश्चात्य विकसित देशांमधील पवन उर्जा उपकरणांच्या एकूण तांत्रिक स्थिती आणि पवन शेतीच्या परिस्थितीमधील फरकांमुळे, चीनमधील पवन ऊर्जा उपकरणांचे संचालन आणि देखभाल खर्च हे महसुलाच्या उच्च प्रमाणात खाते आहे.20 वर्षांच्या सेवा आयुष्यासह किनार्यावरील पवन टर्बाइनसाठी, देखभाल खर्च पवन शेतांचे एकूण उत्पन्न 10% ~ 15% आहे;ऑफशोअर विंड फार्मसाठी, प्रमाण 20%~25%[2] इतके जास्त आहे.पवन ऊर्जेचा उच्च ऑपरेशन आणि देखभाल खर्च प्रामुख्याने पवन उर्जा उपकरणांच्या ऑपरेशन आणि देखभाल मोडद्वारे निर्धारित केला जातो.सध्या, बहुतेक पवन फार्म नियमित देखभाल करण्याची पद्धत अवलंबतात.संभाव्य अपयश वेळेत शोधले जाऊ शकत नाहीत आणि अखंड उपकरणांची वारंवार देखभाल केल्याने ऑपरेशन आणि देखभाल देखील वाढेल.खर्चयाव्यतिरिक्त, वेळेत दोषाचे स्त्रोत निर्धारित करणे अशक्य आहे आणि विविध माध्यमांद्वारे एक-एक करून तपास केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे मोठ्या ऑपरेशन आणि देखभाल खर्च देखील येतो.या समस्येवर एक उपाय म्हणजे विंड टर्बाइन्ससाठी स्ट्रक्चरल हेल्थ मॉनिटरिंग (SHM) प्रणाली विकसित करणे म्हणजे आपत्तीजनक अपघात टाळण्यासाठी आणि पवन टर्बाइनचे सेवा आयुष्य वाढवणे, ज्यामुळे पवन ऊर्जेचा युनिट ऊर्जा उत्पादन खर्च कमी होतो.त्यामुळे पवन ऊर्जा उद्योगासाठी एसएचएम प्रणाली विकसित करणे अत्यावश्यक आहे.

1. पवन ऊर्जा उपकरण निरीक्षण प्रणालीची सद्यस्थिती

पवन उर्जा उपकरणांच्या संरचनांचे अनेक प्रकार आहेत, ज्यात प्रामुख्याने समावेश आहे: दुहेरी-फेड असिंक्रोनस पवन टर्बाइन (व्हेरिएबल-स्पीड व्हेरिएबल-पिच रनिंग विंड टर्बाइन), डायरेक्ट-ड्राइव्ह स्थायी चुंबक समकालिक पवन टर्बाइन आणि अर्ध-डायरेक्ट-ड्राइव्ह सिंक्रोनस विंड टर्बाइन.डायरेक्ट-ड्राइव्ह पवन टर्बाइनच्या तुलनेत, दुप्पट-फेड असिंक्रोनस विंड टर्बाइनमध्ये गिअरबॉक्स व्हेरिएबल स्पीड उपकरणे समाविष्ट आहेत.त्याची मूलभूत रचना आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे. या प्रकारच्या पवन उर्जा उपकरणांचा बाजारातील हिस्सा 70% पेक्षा जास्त आहे.म्हणून, हा लेख प्रामुख्याने या प्रकारच्या पवन उर्जा उपकरणांच्या दोष निदान आणि आरोग्य निरीक्षणाचा आढावा घेतो.

आकृती 1 दुप्पट-फेड विंड टर्बाइनची मूलभूत रचना

पवन उर्जा उपकरणे बर्याच काळापासून वाऱ्याच्या झोतासारख्या जटिल पर्यायी भारांमध्ये चोवीस तास कार्यरत आहेत.कठोर सेवा वातावरणामुळे पवन उर्जा उपकरणांच्या ऑपरेशन सुरक्षिततेवर आणि देखभालीवर गंभीर परिणाम झाला आहे.पर्यायी भार विंड टर्बाइन ब्लेडवर कार्य करतो आणि बियरिंग्ज, शाफ्ट, गीअर्स, जनरेटर आणि ट्रान्समिशन चेनमधील इतर घटकांद्वारे प्रसारित केला जातो, ज्यामुळे सेवेदरम्यान ट्रान्समिशन चेन अयशस्वी होण्याची शक्यता असते.सध्या, पवन उर्जा उपकरणांवर मोठ्या प्रमाणावर सुसज्ज असलेली देखरेख प्रणाली ही SCADA प्रणाली आहे, जी पवन उर्जा उपकरणांच्या ऑपरेटिंग स्थितीचे परीक्षण करू शकते जसे की वर्तमान, व्होल्टेज, ग्रिड कनेक्शन आणि इतर परिस्थिती, आणि अलार्म आणि अहवाल यासारखी कार्ये आहेत;परंतु सिस्टीम स्थितीचे निरीक्षण करते पॅरामीटर्स मर्यादित आहेत, प्रामुख्याने सिग्नल जसे की वर्तमान, व्होल्टेज, पॉवर इ., आणि मुख्य घटकांसाठी कंपन निरीक्षण आणि दोष निदान कार्यांचा अभाव आहे [3-5].परदेशी देशांनी, विशेषतः पाश्चात्य विकसित देशांनी, विशेषत: पवन उर्जा उपकरणांसाठी कंडिशन मॉनिटरिंग उपकरणे आणि विश्लेषण सॉफ्टवेअर विकसित केले आहेत.देशांतर्गत कंपन निरीक्षण तंत्रज्ञान उशीरा सुरू झाले असले तरी, प्रचंड घरगुती पवन ऊर्जा रिमोट ऑपरेशन आणि देखभाल बाजाराच्या मागणीमुळे, देशांतर्गत मॉनिटरिंग सिस्टमच्या विकासाने देखील जलद विकासाच्या टप्प्यात प्रवेश केला आहे.पवन उर्जा उपकरणांचे बुद्धिमान दोष निदान आणि लवकर चेतावणी संरक्षण खर्च कमी करू शकते आणि पवन उर्जा ऑपरेशन आणि देखभालीची कार्यक्षमता वाढवू शकते आणि पवन ऊर्जा उद्योगात एकमत झाले आहे.

2. पवन उर्जा उपकरणांची मुख्य दोष वैशिष्ट्ये

पवन उर्जा उपकरणे ही एक जटिल इलेक्ट्रोमेकॅनिकल प्रणाली आहे ज्यामध्ये रोटर्स (ब्लेड, हब, पिच सिस्टम इ.), बेअरिंग्ज, मुख्य शाफ्ट, गिअरबॉक्सेस, जनरेटर, टॉवर्स, यॉ सिस्टीम, सेन्सर्स इत्यादी असतात. पवन टर्बाइनचा प्रत्येक घटक त्याच्या अधीन असतो. सेवेदरम्यान पर्यायी भार.सेवेची वेळ जसजशी वाढते तसतसे विविध प्रकारचे नुकसान किंवा अपयश अपरिहार्य असतात.

आकृती 2 पवन उर्जा उपकरणांच्या प्रत्येक घटकाच्या दुरुस्ती खर्चाचे प्रमाण

आकृती 3 पवन उर्जा उपकरणांच्या विविध घटकांचे डाउनटाइम गुणोत्तर

आकृती 2 आणि आकृती 3 [6] वरून असे दिसून येते की ब्लेड, गिअरबॉक्सेस आणि जनरेटरमुळे होणारा डाउनटाइम एकूण अनियोजित डाउनटाइमच्या 87% पेक्षा जास्त आहे आणि देखभाल खर्च एकूण देखभाल खर्चाच्या 3 पेक्षा जास्त आहे./4.म्हणून, स्थिती निरीक्षणामध्ये, विंड टर्बाइन, ब्लेड, गिअरबॉक्सेस आणि जनरेटरचे दोष निदान आणि आरोग्य व्यवस्थापन हे तीन प्रमुख घटक आहेत ज्याकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे.चायनीज रिन्युएबल एनर्जी सोसायटीच्या पवन ऊर्जा व्यावसायिक समितीने 2012 च्या राष्ट्रीय पवन उर्जा उपकरणांच्या ऑपरेटिंग गुणवत्तेवरील सर्वेक्षणात निदर्शनास आणले आहे[6] की पवन उर्जा ब्लेडच्या बिघाडाच्या प्रकारांमध्ये प्रामुख्याने क्रॅक होणे, विजेचा झटका येणे, तुटणे इ. आणि अयशस्वी होण्याच्या कारणांमध्ये उत्पादन, उत्पादन आणि वाहतुकीच्या परिचय आणि सेवा टप्प्यांदरम्यान डिझाइन, स्व आणि बाह्य घटकांचा समावेश आहे.गिअरबॉक्सचे मुख्य कार्य म्हणजे वीज निर्मितीसाठी कमी-गती पवन ऊर्जा स्थिरपणे वापरणे आणि स्पिंडलचा वेग वाढवणे.पवन टर्बाइनच्या ऑपरेशन दरम्यान, वैकल्पिक ताण आणि प्रभाव भार [7] च्या प्रभावामुळे गियरबॉक्स अपयशी होण्याची अधिक शक्यता असते.गिअरबॉक्सेसच्या सामान्य दोषांमध्ये गियर फॉल्ट आणि बेअरिंग फॉल्ट यांचा समावेश होतो.गिअरबॉक्स फॉल्ट्स मुख्यतः बियरिंग्समधून उद्भवतात.बियरिंग्ज हे गिअरबॉक्सचे मुख्य घटक आहेत आणि त्यांच्या अपयशामुळे अनेकदा गीअरबॉक्सला आपत्तीजनक नुकसान होते.बेअरिंग फेल्युअरमध्ये प्रामुख्याने थकवा सोलणे, पोशाख, फ्रॅक्चर, ग्लूइंग, पिंजऱ्याचे नुकसान इ. यांचा समावेश होतो. [८], त्यापैकी थकवा सोलणे आणि पोशाख हे रोलिंग बेअरिंगचे दोन सर्वात सामान्य अपयशी प्रकार आहेत.सर्वात सामान्य गियर अपयशांमध्ये पोशाख, पृष्ठभाग थकवा, तुटणे आणि तुटणे यांचा समावेश होतो.जनरेटर सिस्टमचे दोष मोटर दोष आणि यांत्रिक दोषांमध्ये विभागले गेले आहेत [9].यांत्रिक बिघाडांमध्ये प्रामुख्याने रोटर बिघाड आणि बेअरिंग बिघाड यांचा समावेश होतो.रोटरच्या बिघाडांमध्ये प्रामुख्याने रोटर असंतुलन, रोटर फुटणे आणि सैल रबर स्लीव्हज यांचा समावेश होतो.मोटर दोषांचे प्रकार विद्युत दोष आणि यांत्रिक दोषांमध्ये विभागले जाऊ शकतात.विद्युत दोषांमध्ये रोटर/स्टेटर कॉइलचे शॉर्ट सर्किट, तुटलेल्या रोटर बारमुळे होणारे ओपन सर्किट, जनरेटर ओव्हरहाटिंग इत्यादींचा समावेश होतो;यांत्रिक दोषांमध्ये जास्त जनरेटर कंपन, बेअरिंग ओव्हरहाटिंग, इन्सुलेशन नुकसान, गंभीर पोशाख इ.