Instrukcja konserwacji pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej

Konserwacja pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej zapewnia stabilność kontroli nachylenia, przenoszenia mocy i komunikacji sygnałowej wewnątrz gondoli. Sam pierścień ślizgowy jest małym elementem, ale w przypadku jego awarii może spowodować wyłączenie całej turbiny. WedługBadania operacyjne NREL dotyczące energii wiatrowejnieplanowane przestoje to jeden z największych czynników kosztotwórczych w eksploatacji i konserwacji farm wiatrowych, a podzespoły-elektryczne w gondoli mają tu stały udział.

Pierścień ślizgowy turbiny pracuje w trudnych warunkach: ciągły obrót, wibracje, wahania temperatury, pył pędzlowy, wilgoć, mgła olejowa i-słone powietrze na morzu. Przedłużenie jego żywotności to nie tylko wymiana zużytych szczotek. Zależy to od połączenia rutynowej kontroli, kontroli zapylenia, monitorowania zużycia szczotek, integralności uszczelnienia i wyboru:pierścień ślizgowy turbiny wiatrowejktóry faktycznie pasuje do warunków panujących na miejscu.

W tym przewodniku opisano, dlaczego pierścienie ślizgowe turbiny zużywają się, jakich objawów należy szukać, jak planować przeglądy, jak decydować pomiędzy czyszczeniem, naprawą i wymianą oraz co należy określić przy zakupie jednostki zamiennej.

Dlaczego konserwacja pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej ma znaczenie

Turbina generuje przychody tylko wtedy, gdy pracuje. Usterka pierścienia ślizgowego wewnątrz piasty często objawia się najpierw jako błąd regulacji skoku lub spadek sygnału czujnika, a sterownik turbiny będzie obniżał parametry znamionowe lub zatrzymywał maszynę do czasu usunięcia usterki. Jeśli podstawową przyczyną jest zużycie lub zanieczyszczenie szczotek, usterka będzie powracać.

Dobra konserwacja pomaga operatorom:

• Ogranicz nieplanowane przestoje spowodowane błędami-sygnału pitch lub koncentratora
• Chroń przewodzącą powierzchnię pierścienia przed wtórnymi uszkodzeniami spowodowanymi przez zużyte-szczotki
• Uszkodzenia uszczelnień łap, zanim woda lub olej dotrą do ścieżki styku
• Zaplanuj wymianę szczotek i pierścieni ślizgowych w zaplanowanych oknach serwisowych zamiast wezwań awaryjnych
• Unikaj wyższych kosztów usług związanych z nieplanowanymi wspinaczkami, zwłaszcza na morzu

Celem nie jest reagowanie na niepowodzenia. Ma na celu wczesne wykrycie zużycia i utrzymanie pierścienia ślizgowego w czystej, szczelnej, stabilnej mechanicznie obudowie.

Co robi pierścień ślizgowy w turbinie wiatrowej

Wewnątrz turbiny pierścień ślizgowy przenosi energię elektryczną i sygnały pomiędzy stacjonarną konstrukcją gondoli a obracającą się piastą. W większości nowoczesnych turbin jest on umieszczony wzdłuż wału głównego i służy do sterowania skokiem. Aby zapoznać się z szerszym tłem, zobacz toobszerny przewodnik po pierścieniach ślizgowych turbin wiatrowych.

Przeniesienie mocy do kontroli nachylenia

Łopatki turbin zmieniają kąt w celu dopasowania do prędkości wiatru i ochrony układu napędowego przy silnym wietrze. System pitch wymaga stabilnego zasilania silników, napędów i zasilania awaryjnego z baterii. Pierścień ślizgowy jest jedyną ścieżką elektryczną przecinającą obrotowy interfejs. Jeśli docisk szczotek ulegnie zmianie, opór wzrośnie, a w napędach skoku mogą wystąpić spadki napięcia lub zadziałanie przy zbyt niskim napięciu.

Sygnał i dane z koncentratora

Ten sam pierścień ślizgowy zazwyczaj przenosi sygnały-o niskim poziomie: kodery nachylenia łopatek, czujniki temperatury, czujniki wibracji i komunikację z kontrolerem pochylenia. Sygnały te są wrażliwe na szum elektryczny. Zużyte szczotki, przewodzący pył w szczelinie izolatora lub skorodowany zacisk mogą powodować okresową utratę sygnału, którą system SCADA odczyta jako usterkę sterownika, a nie problem z pierścieniem ślizgowym. Dlatego stan pierścienia ślizgowego należy do drzewa rozwiązywania problemów, gdy błąd podziałki pojawia się tylko podczas obrotu.

Typowe przyczyny awarii pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej

Zużycie szczotek i degradacja styków

Zużycie szczotek jest normalne, ale niezarządzane zużycie szczotek jest najczęstszą, możliwą do uniknięcia przyczyną problemów z pierścieniem ślizgowym. W miarę skracania się szczotek siła sprężyny spada, nacisk styku staje się nierówny i opór styku rośnie. Rezultatem jest ciepło w miejscu styku, szum sygnału i ostatecznie rysy na powierzchni pierścienia, których nie da się odzyskać. Szczegółowy mechanizm jest omówiony w tym przeglądziekonserwacja szczotek z pierścieniem ślizgowym.

Kurz, olej, wilgoć i zanieczyszczenia

Pył ze szczotek to zanieczyszczenie, które operator widzi jako pierwsze. Oczekuje się cienkiego filmu. Nagromadzenie, które łączy sąsiednie ścieżki, osadza się na izolatorach lub pokrywa pierścienie sygnałowe czujnika, nie jest normalne i zwykle sygnalizuje jedną z trzech rzeczy: spóźnione czyszczenie, nietypowe zużycie szczotek lub niedopasowanie materiału szczotki.

Inne zanieczyszczenia zależą od lokalizacji:

• Turbiny przybrzeżne i morskie– powietrze-zasolone przyspiesza korozję odsłoniętego metalu i powoduje starzenie się uszczelek szybciej niż podano w normie. Widziećochrona przed korozją w morskich pierścieniach ślizgowychdla materiałów i strategii powlekania, które się sprawdzają.
• Miejsca pustynne– drobny pył wnika w zużyte uszczelki i łączy się z pyłem szczotkowym, tworząc na powierzchni pierścienia pastę ścierną.
• Miejsca zimne i-na dużych wysokościach– cykliczne zmiany temperatury powodują kondensację wewnątrz obudowy, jeśli odpowietrznik lub uszczelki nie są odpowiednio dobrane.
• Starsze turbiny– mgła oleju hydraulicznego ze skrzyni biegów lub podziałki może przedostać się do obudowy pierścienia ślizgowego i skrócić żywotność szczotek.

Wibracje, niewspółosiowość i naprężenia mechaniczne

Turbiny wibrują. Wał pierścienia ślizgowego musi pasować do wału głównego. Jeśli sprzęgło się ślizga, wspornik montażowy poluzuje się lub kable przenoszą naprężenia na obudowę, będzie widoczne nierównomierne zużycie szczotek po jednej stronie stosu pierścieni, przedwczesny hałas łożyska lub zużycie szczotki w sposób stożkowy. Żadne z nich nie jest jasne po czyszczeniu.

Nieprawidłowa konserwacja i niewłaściwe użycie fizyczne

Podczas kontroli w terenie powtarzającym się stwierdzeniem są uszkodzenia mechaniczne spowodowane przez techników używających pierścienia ślizgowego jako stopnia lub uchwytu podczas pracy w piaście. Inne błędy, których można uniknąć, to wdmuchiwanie kurzu w głąb zespołu za pomocą-powietrza pod wysokim ciśnieniem, gwałtowne zginanie kabli przy wejściu do obudowy i pomijanie określonego przez OEM- momentu obrotowego na śrubach zacisków.

Objawy awarii pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej: wczesne znaki ostrzegawcze

Większość awarii pierścieni ślizgowych ogłasza się sama, zanim wyłączą turbinę. Przeszkol techników w zakresie rozpoznawania tych znaków podczas planowego serwisu.

Przerywana wysokość tonu lub utrata sygnału czujnika

Sygnał, który spada tylko podczas obracania się wirnika lub tylko w określonych pozycjach wirnika, wskazuje na problem ze stykami, a nie ze sterownikiem. Powtarzające się kody usterek, które znikają po ponownym uruchomieniu, są klasycznym objawem pierścienia ślizgowego.

Nieprawidłowe gromadzenie się kurzu na pędzlach

Jasny, równomiernie rozłożony szary film jest zjawiskiem normalnym. Ciężki, nierówny lub tłusty pył nie jest. Mostkowanie kurzu pomiędzy ścieżkami lub osadzanie się na stykach sygnałowych ostatecznie spowoduje prąd upływowy i szum.

Widoczne zużycie, ślady ciepła lub korozja

Podczas kontroli poszukaj odbarwionych powierzchni pierścieni, niebieskich lub brązowych śladów ciepła, pękniętej izolacji pomiędzy ścieżkami, zielonego lub białego utlenienia na zaciskach oraz wszelkich śladów wilgoci wewnątrz obudowy. KatalogPrzyczyny i oznaki zużycia pierścieni ślizgowychdaje użyteczne odniesienie wizualne.

Nietypowe zakłócenia elektryczne lub powtarzające się błędy sterowania

Jeżeli po zresetowaniu oprogramowania lub wymianie sterownika błędy regulacji skoku powracają, przed wymianą droższej elektroniki należy zmierzyć rezystancję styków i rezystancję izolacji na pierścieniu ślizgowym.

Harmonogram konserwacji pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej

Częstotliwość przeglądów powinna być zgodna z instrukcją serwisową OEM turbiny, instrukcją producenta pierścieni ślizgowych oraz warunkami środowiskowymi panującymi w miejscu instalacji. Poniższy harmonogram stanowi typowe odniesienie dla turbin lądowych pracujących w normalnych warunkach. Dostosuj w oparciu o godziny pracy, historię usterek i ekspozycję miejsca.

Turbiny przybrzeżne, morskie i pustynne zwykle wymagają krótszych odstępów między etapami obserwacji i czyszczenia.Normy dotyczące turbin wiatrowych serii IEC 61400wyznaczają szersze ramy wymagań projektowych i serwisowych, ale rzeczywiste liczby pochodzą z podręczników producentów OEM i dostawców pierścieni ślizgowych.

Jak konserwować pierścienie ślizgowe turbin wiatrowych: 6 praktycznych kroków

Krok 1: Przeprowadź uporządkowaną kontrolę wizualną

Otwórz obudowę podczas zaplanowanego serwisu. Sfotografuj wnętrze, zanim czegokolwiek dotkniesz. Następnie sprawdź w kolejności: długość szczotki względem znaku zużycia, kolor i rozkład pyłu, powierzchnię pierścienia pod kątem zadrapań lub przebarwień, szczeliny izolatora pod kątem mostkowania pyłu, końcówki pod kątem utlenienia, kable pod kątem przetarć oraz uszczelki pod kątem pęknięć lub zestalenia kompresyjnego.

Krok 2: Usuń kurz ze pędzla, nie rozprowadzając go

Używaj małego odkurzacza-odpornego na ESD lub miękkiej szczotki, a nie{1}}sprężonego powietrza pod wysokim ciśnieniem, chyba że producent wyraźnie to zatwierdzi. Sprężone powietrze wpycha przewodzący pył do łożysk, za izolatory i na ścieżki sygnałowe czujników, skąd jest najtrudniejszy do usunięcia. Jeśli używane jest powietrze, powinno ono być suche,-wolne od oleju, pod niskim ciśnieniem i skierowane na zewnątrz.

Krok 3: Utrzymuj obudowę w czystości i odpowiednio zamkniętą

Jeśli stwierdzisz powtarzające się zanieczyszczenia, czyszczenie nie jest rozwiązaniem. Nieszczelna jest uszczelka, odpowietrznik lub dławik kablowy. Wymień uszczelki, sprawdź stopień ochrony IP dławików kablowych i potwierdź, że odpowietrznik (jeśli jest zamontowany) działa. Informacje na temat klas uszczelniania można znaleźć w tym wyjaśnieniuStopień ochrony IP pierścienia ślizgowego, a dla projektów zapieczętowanych zobwodoodporna konstrukcja pierścienia ślizgowego.

Krok 4: Monitoruj zużycie szczotek, zanim osiągnie ono granicę

Wymień szczotki zanim dotrą do linii zużycia, a nie później. Szczotka docierająca do sprężyny porysuje powierzchnię pierścienia, a uszkodzenie to zwykle wymaga całkowitej wymiany pierścienia ślizgowego. Jeśli w pierścieniu ślizgowym zastosowano modułowy blok szczotek, należy wymienić cały blok jako zestaw, aby nacisk styku pozostał równy. Rejestruj długość szczotki podczas każdej kontroli, aby móc przewidzieć czas kolejnej wymiany.

Krok 5: Sprawdź połączenia kablowe i montaż mechaniczny

Luźne zaciski i naprężenia kabla są odpowiedzialne za zaskakującą część „awarii pierścienia ślizgowego”, które okazują się być awariami okablowania. Dokręć zaciski zgodnie ze specyfikacją, sprawdź promień zgięcia kabla na wejściu do obudowy, potwierdź moment dokręcenia śrub mocujących i poszukaj śladów wibracji na wsporniku.

Krok 6: Chroń pierścień ślizgowy przed niewłaściwym użyciem fizycznym

Oznacz obudowę pierścienia ślizgowego tak, aby nie była używana jako stopień lub uchwyt. Ta pojedyncza zmiana zapobiega kategorii uszkodzeń, których żaden plan konserwacji nie jest w stanie wykryć z wyprzedzeniem.

Tabela rozwiązywania problemów z pierścieniem ślizgowym turbiny wiatrowej

Czyszczenie vs naprawa vs wymiana: jak podjąć decyzję

Kiedy wystarczy sprzątanie

• Osad kurzu jest niewielki, a powierzchnie stykowe są nadal gładkie
• Nie są rejestrowane żadne powtarzające się kody błędów
• Nie widać korozji, wody ani oleju
• Szczotki mają pozostały okres użytkowania
• Uszczelki i wejścia kablowe są nienaruszone

Kiedy konieczna jest wymiana szczotki

• Szczotki osiągnęły limit zużycia lub prawie go osiągnęły
• Zużycie jest nierówne na bloku szczotek
• Pomiary ciśnienia kontaktowego są poza specyfikacją
• W przypadku zdrowych pierścieni pojawiają się zakłócenia sygnału lub sporadyczne błędy
• Osiągnięto okres zalecany przez producenta

Kiedy pełna wymiana pierścienia ślizgowego jest właściwym rozwiązaniem

• Powierzchnia pierścienia jest porysowana, wżerowana lub-uszkodzona termicznie
• Oporność izolacji spadła i czyszczenie nie przywraca jej
• Korozja dotarła do elementów wewnętrznych
• Łożyska są hałaśliwe lub szorstkie
• Ta sama usterka powraca po czyszczeniu i wymianie szczotek
• Obecny pierścień ślizgowy nie odpowiada warunkom panującym na miejscu i szybko ulega awariom

Jeśli w tej samej turbinie wymieniasz pierścień ślizgowy więcej niż raz, jednostka prawdopodobnie nie jest-specyfikowana dla danego miejsca. W następnej sekcji opisano, co należy zmienić.

Jak wybrać zamienny pierścień ślizgowy turbiny wiatrowej

Kupno podobnego-za-zamiennika jest właściwym posunięciem tylko wtedy, gdy oryginał przetrwał znamionowy okres użytkowania. Jeśli tak nie jest, potraktuj zamiennik jako ponowną-specyfikację, a nie zamiennik. Kluczowe parametry do potwierdzenia:

• Liczba obwodów mocy i prąd znamionowy na obwód– dopasuj obciążenie napędu skoku, włączając wartości szczytowe, a nie tylko obciążenie ciągłe.
• Kanały sygnałowe i typ sygnału– enkoder, Ethernet, magistrala CAN, RS-485, czujniki analogowe; każdy ma inne wymagania dotyczące ekranowania i styku.
• Napięcie znamionowe i klasa izolacji– łącznie z przerwą pomiędzy torami zasilania i sygnału.
• Prędkość obrotowa– pierścienie ślizgowe podziałki wykazują niskie obroty, ale wysokie cykle pracy; potwierdzić żywotność szczotek przy rzeczywistym obciążeniu.
• Zakres temperatur pracy– W zimnym klimacie potrzebne są materiały szczotkowe i smary przystosowane do niskich temperatur.
• Stopień ochrony IP i uszczelnienie– IP65 lub wyższy jest powszechny w przypadku piast turbin; offshore zazwyczaj wymaga więcej.
• Ochrona przed korozją– osprzęt ze stali nierdzewnej, powlekane obudowy i uszczelnione wejścia kablowe do zastosowań morskich i przybrzeżnych.
• Konstrukcja szczotki i łatwość serwisowania– modułowe, wymienne bloki szczotek skracają czas obsługi, szczególnie w odległych i morskich lokalizacjach.
• Wymiary montażowe i interfejs wału– sprawdzić w odniesieniu do istniejącego wspornika i złącza.
• Wyjście kabla, typ złącza i długość kabla– wstępnie-zespoły zakończone skracają czas uruchamiania wewnątrz piasty.

W przypadku-standardowych wymagań większość awarii można zaprojektować za pomocą:dostosowany pierścień ślizgowyzbudowany w oparciu o rzeczywistą listę obwodów, klasę IP i łatwość serwisowania szczotek, których potrzebuje obiekt.

Jak konstrukcja pierścienia ślizgowego wpływa na żywotność

Konserwacja ogranicza możliwe do uniknięcia awarie. Projekt decyduje przede wszystkim o tym, jak często konieczna jest konserwacja.

• Materiał pędzla– szczotki z metalowego-grafitu, srebrnego-grafitu i-szlachetnych włókien metalowych generują różną ilość pyłu przy różnych gęstościach prądu. Właściwy wybór zależy od obwodu, a nie od ustawień katalogowych.
• Modułowe bloki szczotkowe– pozwól technikowi wymienić szczotki w ciągu kilku minut podczas planowanej przestoju, zamiast wymieniać cały pierścień ślizgowy.
• Konstrukcja uszczelniająca i odpowietrzająca– różnica pomiędzy obudową, która pozostaje sucha przez dziesięć lat, a taką, w której kondensuje się każdej zimy.
• Obudowy-odporne na korozję– aluminium anodowane lub stal nierdzewna z uszczelnionymi dławnicami kablowymi do zastosowań morskich i przybrzeżnych.
• Ekranowanie sygnału i separacja ścieżek– fizyczna i elektryczna izolacja pomiędzy obwodami zasilania i sygnałowymi, aby zachować czystość danych kodera tonu.
• Parametry łożysk i smarowanie– dopasowane do rzeczywistego obciążenia, a nie tylko prędkości obrotowej.

Pierścień ślizgowy określony raz dla rzeczywistych warunków w miejscu instalacji prawie zawsze kosztuje mniej w całym okresie eksploatacji turbiny niż tańszy zespół, który jest wymieniany dwukrotnie.

Wniosek

Wydłużenie żywotności pierścienia ślizgowego turbiny wiatrowej to połączenie dwóch rzeczy: planu konserwacji, który wcześnie wykryje zużycie, oraz pierścienia ślizgowego zaprojektowanego dla konkretnego miejsca. Rutynowa kontrola, dokładna kontrola zapylenia, śledzenie zużycia szczotek, kontrola szczelności i dziennik konserwacji pozwalają wykryć większość problemów, zanim dotrą one do sterownika. Określenie właściwej jednostki przy następnej zamianie zamyka pętlę.

Jeśli w turbinach występuje powtarzające się zużycie szczotek, powtarzające się błędy podziałki lub zanieczyszczenia, które powracają po czyszczeniu, prawdopodobnie częścią problemu jest specyfikacja pierścienia ślizgowego. Zespoły inżynierów, które budują zgodnie z rzeczywistą listą obwodów, klasą IP i łatwością serwisowania szczotek, jakich potrzebuje obiekt, mogą dokonać przeglądu istniejącej jednostki i zaproponować zamiennik, który wytrzyma ją dłużej.Porozmawiaj z inżynierem pierścieni ślizgowych turbiny wiatrowejz listą obwodów, warunkami w miejscu instalacji i historią awarii, a także poproś o specyfikację zamienną, a nie o dopasowanie-numeru części.