Քամու էներգիայի սարքավորումների անսարքությունների ախտորոշման և առողջության մոնիտորինգի հետազոտություն

Քամու էներգիայի ցանցի նորություններ. վերացական: Այս փաստաթուղթը վերանայում է քամու տուրբինի շարժիչ շղթայում երեք հիմնական բաղադրիչների` բաղադրյալ շեղբեր, փոխանցումատուփեր և գեներատորներ, անսարքությունների ախտորոշման և առողջության մոնիտորինգի զարգացման ներկայիս կարգավիճակը և ամփոփում է ընթացիկ հետազոտության կարգավիճակը և հիմնականը: այս դաշտային մեթոդի ասպեկտները:Ամփոփված են քամու էներգիայի սարքավորումներում կոմպոզիտային շեղբերների, փոխանցման տուփերի և գեներատորների երեք հիմնական անսարքությունների բնութագրերը, անսարքությունների ձևերը և ախտորոշման դժվարությունները, և առկա անսարքությունների ախտորոշման և առողջության մոնիտորինգի մեթոդները և վերջապես այս ոլորտի զարգացման ուղղության հեռանկարները:

0 Նախաբան

Մաքուր և վերականգնվող էներգիայի հսկայական համաշխարհային պահանջարկի և հողմային էներգիայի սարքավորումների արտադրության տեխնոլոգիայի զգալի առաջընթացի շնորհիվ հողմային էներգիայի համաշխարհային դրվածքային հզորությունը շարունակում է կայուն աճել:Համաձայն Քամու էներգիայի համաշխարհային ասոցիացիայի (GWEC) վիճակագրության՝ 2018 թվականի վերջի դրությամբ հողմային էներգիայի համաշխարհային դրվածքային հզորությունը հասել է 597 ԳՎտ-ի, որից Չինաստանը դարձել է առաջին երկիրը՝ ավելի քան 200 ԳՎտ դրվածքային հզորությամբ՝ հասնելով 216 ԳՎտ-ի։ , որը կազմում է ընդհանուր գլոբալ տեղադրված հզորության ավելի քան 36-ը:%, այն շարունակում է պահպանել իր դիրքը որպես աշխարհի առաջատար հողմային էներգիա, և դա իսկական հողմային էներգիայի երկիր է:

Ներկայումս հողմային էներգիայի արդյունաբերության շարունակական առողջ զարգացմանը խոչընդոտող կարևոր գործոնն այն է, որ հողմային էներգիայի սարքավորումները էներգիայի արտադրության միավորի համար ավելի բարձր արժեք են պահանջում, քան ավանդական հանածո վառելիքը:Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր և ԱՄՆ էներգետիկայի նախկին նախարար Ժու Դիվենը մատնանշեց լայնածավալ հողմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման անվտանգության երաշխիքի խստությունը և անհրաժեշտությունը, իսկ շահագործման և պահպանման բարձր ծախսերը կարևոր խնդիրներ են, որոնք պետք է լուծվեն այս ոլորտում [1] .Հողմային էներգիայի սարքավորումները հիմնականում օգտագործվում են հեռավոր վայրերում կամ մարդկանց համար անհասանելի օֆշորային շրջաններում:Տեխնոլոգիաների զարգացմամբ հողմային էներգիայի սարքավորումները շարունակում են զարգանալ լայնածավալ զարգացման ուղղությամբ։Քամու էներգիայի շեղբերների տրամագիծը շարունակում է աճել, ինչի հետևանքով մեծանում է հեռավորությունը գետնից մինչև նաջել, որտեղ տեղադրված են կարևոր սարքավորումներ:Սա մեծ դժվարություններ է առաջացրել հողմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման և պահպանման հարցում և բարձրացրել է էներգաբլոկի պահպանման ծախսերը:Արևմտյան զարգացած երկրներում հողմային էներգիայի սարքավորումների ընդհանուր տեխնիկական վիճակի և հողմակայանի պայմանների միջև եղած տարբերությունների պատճառով Չինաստանում հողմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման և պահպանման ծախսերը շարունակում են կազմել եկամտի մեծ մասը:20 տարի սպասարկման ժամկետ ունեցող ցամաքային հողմատուրբինների համար պահպանման ծախսերը Հողմակայանների ընդհանուր եկամուտը կազմում է 10%~15%;Օֆշորային հողմակայանների համար համամասնությունը հասնում է 20%-25%[2]:Քամու էներգիայի շահագործման և պահպանման բարձր արժեքը հիմնականում որոշվում է հողմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման և պահպանման ռեժիմով:Ներկայումս հողմակայանների մեծ մասն ընդունում է կանոնավոր սպասարկման մեթոդը։Հնարավոր խափանումները հնարավոր չէ ժամանակին հայտնաբերել, և անձեռնմխելի սարքավորումների կրկնակի պահպանումը նույնպես կբարձրացնի շահագործումն ու սպասարկումը:արժեքը։Բացի այդ, հնարավոր չէ ժամանակին որոշել անսարքության աղբյուրը, և հնարավոր է միայն մեկ առ մեկ ուսումնասիրել տարբեր միջոցներով, ինչը կբերի նաև շահագործման և պահպանման հսկայական ծախսեր:Այս խնդրի լուծումներից մեկը հողմատուրբինների համար կառուցվածքային առողջության մոնիտորինգի (SHM) համակարգ մշակելն է՝ կանխելու աղետալի վթարները և երկարացնելու հողմատուրբինների ծառայության ժամկետը, դրանով իսկ նվազեցնելով հողմային էներգիայի էներգիայի միավորի արժեքը:Հետևաբար, հողմային էներգիայի արդյունաբերության համար հրամայական է զարգացնել SHM համակարգը:

1. Հողմային էներգիայի սարքավորումների մոնիտորինգի համակարգի ներկա վիճակը

Գոյություն ունեն հողմային էներգիայի սարքավորումների բազմաթիվ տեսակներ, որոնք հիմնականում ներառում են.Համեմատած ուղիղ շարժիչ հողմատուրբինների հետ՝ կրկնակի սնվող ասինխրոն հողմատուրբինները ներառում են փոխանցման տուփի փոփոխական արագության սարքավորումներ:Դրա հիմնական կառուցվածքը ներկայացված է Նկար 1-ում: Այս տեսակի հողմային էներգիայի սարքավորումները կազմում են շուկայի մասնաբաժնի ավելի քան 70%-ը:Հետևաբար, այս հոդվածը հիմնականում վերանայում է քամու էներգիայի այս տեսակի սարքավորումների անսարքությունների ախտորոշումը և առողջության մոնիտորինգը:

Նկար 1 Կրկնակի սնվող հողմատուրբինի հիմնական կառուցվածքը

Քամու էներգիայի սարքավորումները երկար ժամանակ աշխատում են շուրջօրյա բարդ փոփոխական բեռների տակ, ինչպիսիք են քամու պոռթկումները:Ծառայության դաժան միջավայրը լրջորեն ազդել է քամու էներգիայի սարքավորումների շահագործման անվտանգության և պահպանման վրա:Փոխարինվող բեռը գործում է հողմատուրբինի շեղբերների վրա և փոխանցվում առանցքակալների, լիսեռների, շարժակների, գեներատորների և փոխանցման շղթայի այլ բաղադրիչների միջոցով, ինչը փոխանցման շղթան չափազանց հակված է շահագործման ընթացքում խափանման:Ներկայումս քամու էներգիայի սարքավորումների վրա լայնորեն համալրված մոնիտորինգի համակարգը SCADA համակարգն է, որը կարող է վերահսկել հողմային էներգիայի սարքավորումների աշխատանքային կարգավիճակը, ինչպիսիք են հոսանքը, լարումը, ցանցի միացումը և այլ պայմաններ, և ունի գործառույթներ, ինչպիսիք են ահազանգերը և հաշվետվությունները.բայց համակարգը վերահսկում է կարգավիճակը: Պարամետրերը սահմանափակ են, հիմնականում ազդանշաններ, ինչպիսիք են հոսանքը, լարումը, հզորությունը և այլն, և հիմնական բաղադրիչների համար դեռևս չկա թրթռումների մոնիտորինգի և անսարքությունների ախտորոշման գործառույթների պակաս [3-5]:Օտար երկրները, հատկապես արևմտյան զարգացած երկրները, վաղուց մշակել են վիճակի մոնիտորինգի սարքավորումներ և վերլուծության ծրագրակազմ, որը հատուկ քամու էներգիայի սարքավորումների համար է:Թեև տնային թրթռումների մոնիտորինգի տեխնոլոգիան սկսել է ուշ՝ պայմանավորված ներքին հողմային էներգիայի հեռահար շահագործման և սպասարկման շուկայի պահանջարկով, ներքին մոնիտորինգի համակարգերի զարգացումը նույնպես թեւակոխել է արագ զարգացման փուլ:Քամու էներգիայի սարքավորումների խելացի անսարքությունների ախտորոշումը և վաղ նախազգուշացման պաշտպանությունը կարող են նվազեցնել քամու էներգիայի շահագործման և սպասարկման ծախսերը և բարձրացնել քամու էներգիայի շահագործման և սպասարկման արդյունավետությունը, և կոնսենսուս է ձեռք բերել քամու էներգիայի արդյունաբերության մեջ:

2. Հողմային էներգիայի սարքավորումների հիմնական անսարքությունները

Հողմային էներգիայի սարքավորումը բարդ էլեկտրամեխանիկական համակարգ է, որը բաղկացած է ռոտորներից (շեղբեր, հանգույցներ, թռիչքային համակարգեր և այլն), առանցքակալներից, հիմնական լիսեռներից, փոխանցման տուփերից, գեներատորներից, աշտարակներից, ճեղքման համակարգերից, սենսորներից և այլն: Հողմատուրբինի յուրաքանչյուր բաղադրիչ ենթարկվում է ազդեցության: ծառայության ընթացքում փոփոխվող բեռներ.Քանի որ սպասարկման ժամանակը մեծանում է, տարբեր տեսակի վնասները կամ խափանումներն անխուսափելի են:

Նկար 2 Քամու էներգիայի սարքավորումների յուրաքանչյուր բաղադրիչի վերանորոգման ծախսերի հարաբերակցությունը

Նկար 3 Քամու էներգիայի սարքավորումների տարբեր բաղադրիչների պարապուրդի հարաբերակցությունը

Նկար 2-ից և 3-րդ նկարից [6] երևում է, որ շեղբերների, փոխանցման տուփերի և գեներատորների կողմից առաջացած անսարքությունը կազմել է ընդհանուր չպլանավորված պարապուրդի ավելի քան 87%-ը, իսկ պահպանման ծախսերը կազմում են սպասարկման ընդհանուր ծախսերի ավելի քան 3-ը:/4.Հետևաբար, վիճակի մոնիտորինգում, քամու տուրբինների, շեղբերների, փոխանցման տուփերի և գեներատորների անսարքությունների ախտորոշումը և առողջության կառավարումը երեք հիմնական բաղադրիչներն են, որոնց պետք է ուշադրություն դարձնել:Չինաստանի վերականգնվող էներգիայի ընկերության հողմային էներգիայի մասնագիտական ​​կոմիտեն 2012 թվականին ազգային հողմային էներգիայի սարքավորումների շահագործման որակի վերաբերյալ հարցման մեջ նշել է, որ քամու էներգիայի շեղբերների խափանումների տեսակները հիմնականում ներառում են ճաքեր, կայծակի հարվածներ, կոտրվածքներ և այլն, և Անհաջողության պատճառները ներառում են դիզայնը, Ինքն ու արտաքին գործոնները արտադրության, արտադրության և փոխադրման ներդրման և սպասարկման փուլերում:Փոխանցման տուփի հիմնական գործառույթը ցածր արագությամբ քամու էներգիայի կայուն օգտագործումն է էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար և մեծացնել պտուտակի արագությունը:Հողմատուրբինի շահագործման ընթացքում փոխանցումատուփն ավելի ենթակա է խափանումների՝ փոփոխական լարվածության և հարվածային բեռի հետևանքների պատճառով [7]:Փոխանցման տուփերի ընդհանուր անսարքությունները ներառում են փոխանցման անսարքությունները և առանցքակալների անսարքությունները:Փոխանցման տուփի անսարքությունները հիմնականում առաջանում են առանցքակալներից:Առանցքակալները փոխանցումատուփի հիմնական բաղադրիչն են, և դրանց ձախողումը հաճախ աղետալի վնաս է հասցնում փոխանցումատուփին:Առանցքակալների խափանումները հիմնականում ներառում են հոգնածության կլեպ, մաշվածություն, կոտրվածք, սոսնձում, վանդակի վնասում և այլն։Ամենատարածված փոխանցման խափանումները ներառում են մաշվածություն, մակերևույթի հոգնածություն, կոտրվածք և կոտրվածք:Գեներատորի համակարգի անսարքությունները բաժանվում են շարժիչի և մեխանիկական անսարքությունների [9]։Մեխանիկական խափանումները հիմնականում ներառում են ռոտորների և առանցքակալների խափանումները:Ռոտորների խափանումները հիմնականում ներառում են ռոտորի անհավասարակշռությունը, ռոտորի խզումը և չամրացված ռետինե թևերը:Շարժիչի անսարքությունների տեսակները կարելի է բաժանել էլեկտրական անսարքությունների և մեխանիկական անսարքությունների:Էլեկտրական անսարքությունները ներառում են ռոտորի/ստատորի կծիկի կարճ միացում, ռոտորների կոտրված ձողերի պատճառով առաջացած բաց միացում, գեներատորի գերտաքացում և այլն;մեխանիկական անսարքությունները ներառում են գեներատորի չափազանց մեծ թրթռում, առանցքակալների գերտաքացում, մեկուսացման վնաս, լուրջ մաշվածություն և այլն: