კვლევა ქარის ენერგიის აღჭურვილობის ხარვეზების დიაგნოსტიკისა და ჯანმრთელობის მონიტორინგის შესახებ

ქარის ენერგეტიკული ქსელის სიახლეები: რეზიუმე: ეს ნაშრომი მიმოიხილავს ქარის ტურბინის ამძრავის ჯაჭვში სამი ძირითადი კომპონენტის ხარვეზების დიაგნოსტიკისა და ჯანმრთელობის მონიტორინგის განვითარების ამჟამინდელ სტატუსს - კომპოზიტური პირები, გადაცემათა კოლოფები და გენერატორები, და აჯამებს მიმდინარე კვლევის სტატუსს და ძირითადს. ამ საველე მეთოდის ასპექტები.შეჯამებულია ქარის ენერგეტიკული დანადგარების კომპოზიტური პირების, გადაცემათა კოლოფისა და გენერატორების სამი ძირითადი კომპონენტის ხარვეზის მახასიათებლები, ხარვეზის ფორმები და დიაგნოსტიკური სირთულეები.

0 წინასიტყვაობა

სუფთა და განახლებად ენერგიაზე დიდი გლობალური მოთხოვნისა და ქარის ენერგიის აღჭურვილობის წარმოების ტექნოლოგიაში მნიშვნელოვანი პროგრესის წყალობით, ქარის ენერგიის გლობალური დადგმული სიმძლავრე სტაბილურად იზრდება.გლობალური ქარის ენერგიის ასოციაციის (GWEC) სტატისტიკის მიხედვით, 2018 წლის ბოლოსთვის, ქარის ენერგიის გლობალურმა დადგმულმა სიმძლავრემ მიაღწია 597 გიგავატს, საიდანაც ჩინეთი გახდა პირველი ქვეყანა, რომლის დადგმული სიმძლავრე აღემატება 200 გვტ-ს და მიაღწია 216 გიგავატს. გლობალური დადგმული სიმძლავრის 36-ზე მეტს შეადგენს.%, ის აგრძელებს თავისი პოზიციის შენარჩუნებას, როგორც მსოფლიოში წამყვანი ქარის ენერგია და ის არის ქარის ნამდვილი ქვეყანა.

დღეისათვის, ქარის ენერგეტიკული ინდუსტრიის ჯანსაღი განვითარების შემაფერხებელი მნიშვნელოვანი ფაქტორია ის, რომ ქარის ელექტრომოწყობილობა მოითხოვს უფრო მაღალ ღირებულებას ენერგიის ერთეულზე, ვიდრე ტრადიციული წიაღისეული საწვავი.ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში და აშშ-ს ენერგეტიკის ყოფილმა მდივანმა ჟუ დივენმა აღნიშნა ფართომასშტაბიანი ქარის ელექტროენერგიის აღჭურვილობის მუშაობის უსაფრთხოების გარანტიის სიმკაცრეზე და აუცილებლობაზე, ხოლო ექსპლუატაციისა და შენარჩუნების მაღალი ხარჯები მნიშვნელოვანი საკითხებია, რომლებიც უნდა გადაწყდეს ამ სფეროში [1] .ქარის ელექტრომოწყობილობა ძირითადად გამოიყენება შორეულ ადგილებში ან ოფშორულ ადგილებში, რომლებიც მიუწვდომელია ხალხისთვის.ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად ქარის ელექტრო მოწყობილობები აგრძელებს განვითარებას ფართომასშტაბიანი განვითარების მიმართულებით.ქარის ელექტრო დანის დიამეტრი კვლავ იზრდება, რის შედეგადაც იზრდება მანძილი მიწიდან ნაცელამდე, სადაც დაყენებულია მნიშვნელოვანი აღჭურვილობა.ამან დიდი სირთულეები შეუქმნა ქარის ენერგეტიკული აღჭურვილობის ექსპლუატაციას და მოვლას და გაზარდა განყოფილების ტექნიკური ხარჯები.დასავლეთის განვითარებულ ქვეყნებში ქარის ენერგიის აღჭურვილობის საერთო ტექნიკურ სტატუსსა და ქარის ელექტროსადგურის პირობებს შორის განსხვავებების გამო, ჩინეთში ქარის ენერგიის აღჭურვილობის ექსპლუატაციისა და ტექნიკური ხარჯები აგრძელებს შემოსავლის დიდ ნაწილს.ხმელეთზე ქარის ტურბინებისთვის, რომელთა მომსახურების ვადა 20 წელია, ტექნიკური ხარჯები ქარის ელექტროსადგურების მთლიანი შემოსავალი შეადგენს 10%-15%-ს;ოფშორული ქარის ელექტროსადგურებისთვის პროპორცია აღწევს 20%-25%[2].ქარის ელექტროენერგიის ექსპლუატაციისა და მოვლის მაღალი ღირებულება ძირითადად განპირობებულია ქარის ენერგიის აღჭურვილობის ექსპლუატაციისა და ტექნიკური რეჟიმით.დღეისათვის ქარის ელექტროსადგურების უმეტესობა იყენებს რეგულარული მოვლის მეთოდს.პოტენციური წარუმატებლობის აღმოჩენა დროულად შეუძლებელია და ხელუხლებელი აღჭურვილობის განმეორებითი მოვლა ასევე გაზრდის მუშაობას და მოვლას.ღირებულება.გარდა ამისა, შეუძლებელია ხარვეზის წყაროს დროულად დადგენა და შესაძლებელია მხოლოდ სათითაოდ გამოკვლეული სხვადასხვა საშუალებებით, რაც ასევე მოიტანს უზარმაზარ ექსპლუატაციასა და ტექნიკურ ხარჯებს.ამ პრობლემის ერთ-ერთი გამოსავალია ქარის ტურბინებისთვის სტრუქტურული ჯანმრთელობის მონიტორინგის სისტემის (SHM) შემუშავება, რათა თავიდან აიცილოს კატასტროფული ავარიები და გაახანგრძლივოს ქარის ტურბინების მომსახურების ვადა, რითაც შემცირდება ქარის ენერგიის ერთეულის ენერგიის გამომუშავების ღირებულება.აქედან გამომდინარე, ქარის ენერგიის ინდუსტრიისთვის აუცილებელია SHM სისტემის განვითარება.

1. ქარის ენერგეტიკული აღჭურვილობის მონიტორინგის სისტემის არსებული მდგომარეობა

ქარის ენერგეტიკული აღჭურვილობის მრავალი სახეობა არსებობს, ძირითადად, მათ შორის: ორმაგად კვებაზე მყოფი ასინქრონული ქარის ტურბინები (ცვლადი სიჩქარის ცვლადი სიჩქარით მოძრავი ქარის ტურბინები), პირდაპირი ამძრავის მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ქარის ტურბინები და ნახევრად პირდაპირი წამყვანი სინქრონული ქარის ტურბინები.პირდაპირი წამყვანი ქარის ტურბინებთან შედარებით, ორმაგად კვებაზე მყოფი ასინქრონული ქარის ტურბინები მოიცავს გადაცემათა კოლოფის ცვლადი სიჩქარის აღჭურვილობას.მისი ძირითადი სტრუქტურა ნაჩვენებია სურათზე 1. ქარის ელექტროენერგიის ამ ტიპის მოწყობილობას უკავია ბაზრის წილის 70%-ზე მეტი.აქედან გამომდინარე, ეს სტატია ძირითადად განიხილავს ამ ტიპის ქარის ენერგიის აღჭურვილობის ხარვეზის დიაგნოზს და ჯანმრთელობის მონიტორინგს.

ნახაზი 1 ორმაგი კვების ქარის ტურბინის ძირითადი სტრუქტურა

ქარის ელექტრომოწყობილობა დიდი ხნის განმავლობაში მუშაობდა მთელი საათის განმავლობაში რთული მონაცვლეობითი დატვირთვების ქვეშ, როგორიცაა ქარის აფეთქებები.მკაცრი მომსახურების გარემომ სერიოზულად იმოქმედა ქარის ელექტრო მოწყობილობების ექსპლუატაციის უსაფრთხოებასა და მოვლაზე.ალტერნატიული დატვირთვა მოქმედებს ქარის ტურბინის პირებზე და გადადის საკისრებით, ლილვებით, მექანიზმებით, გენერატორებით და გადამცემი ჯაჭვის სხვა კომპონენტებით, რაც გადამცემ ჯაჭვს უკიდურესად მიდრეკილს ხდის მუშაობის დროს უკმარისობისკენ.დღეისათვის ქარის ელექტრომოწყობილობებზე ფართოდ აღჭურვილი მონიტორინგის სისტემა არის SCADA სისტემა, რომელსაც შეუძლია აკონტროლოს ქარის ენერგეტიკული აღჭურვილობის მუშაობის სტატუსი, როგორიცაა დენი, ძაბვა, ქსელის კავშირი და სხვა პირობები, და აქვს ფუნქციები, როგორიცაა სიგნალიზაცია და ანგარიშები;მაგრამ სისტემა მონიტორინგს უწევს სტატუსს. პარამეტრები შეზღუდულია, ძირითადად სიგნალები, როგორიცაა დენი, ძაბვა, სიმძლავრე და ა.შ., და ჯერ კიდევ არ არის ვიბრაციის მონიტორინგისა და დეფექტების დიაგნოსტიკის ფუნქციების ნაკლებობა ძირითადი კომპონენტებისთვის [3-5].უცხო ქვეყნებმა, განსაკუთრებით დასავლეთის განვითარებულმა ქვეყნებმა, დიდი ხანია შეიმუშავეს მდგომარეობის მონიტორინგის მოწყობილობა და ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფა სპეციალურად ქარის ელექტრო მოწყობილობებისთვის.მიუხედავად იმისა, რომ შიდა ვიბრაციის მონიტორინგის ტექნოლოგია გვიან დაიწყო, რაც გამოწვეულია შიდა ქარის ენერგიის დისტანციური მუშაობისა და ტექნიკური ბაზრის მოთხოვნით, შიდა მონიტორინგის სისტემების განვითარება ასევე შევიდა სწრაფი განვითარების ეტაპზე.ქარის ენერგიის აღჭურვილობის ინტელექტუალურმა დეფექტის დიაგნოზმა და ადრეული გაფრთხილების დაცვამ შეიძლება შეამციროს ხარჯები და გაზარდოს ქარის ელექტროენერგიის ექსპლუატაციისა და შენარჩუნების ეფექტურობა და მოიპოვა კონსენსუსი ქარის ენერგიის ინდუსტრიაში.

2. ქარის ელექტრო მოწყობილობების ძირითადი ხარვეზის მახასიათებლები

ქარის ელექტრომოწყობილობა წარმოადგენს კომპლექსურ ელექტრომექანიკურ სისტემას, რომელიც შედგება როტორებისგან (პირები, კერები, საყრდენი სისტემები და ა. მონაცვლეობით დატვირთვები მომსახურების დროს.მომსახურების დროის მატებასთან ერთად, გარდაუვალია სხვადასხვა სახის დაზიანება ან წარუმატებლობა.

სურათი 2 ქარის ენერგიის აღჭურვილობის თითოეული კომპონენტის შეკეთების ღირებულების თანაფარდობა

ნახაზი 3 ქარის ენერგიის აღჭურვილობის სხვადასხვა კომპონენტის შეფერხების თანაფარდობა

ნახაზი 2-დან და 3-დან [6] ჩანს, რომ პირების, გადაცემათა კოლოფებისა და გენერატორების მიერ გამოწვეულმა დრომ შეადგინა მთლიანი დაუგეგმავი შეფერხების 87%-ზე მეტი, ხოლო ტექნიკური ხარჯები შეადგენდა მთლიანი ტექნიკური ხარჯების 3-ზე მეტს./4.ამრიგად, ქარის ტურბინების, პირების, გადაცემათა კოლოფებისა და გენერატორების მდგომარეობის მონიტორინგის ხარვეზების დიაგნოსტიკა და ჯანმრთელობის მართვა არის სამი ძირითადი კომპონენტი, რომელსაც ყურადღება უნდა მიექცეს.ჩინეთის განახლებადი ენერგიის საზოგადოების ქარის ენერგეტიკის პროფესიონალურმა კომიტეტმა 2012 წლის გამოკითხვაში აღნიშნა ქარის ენერგეტიკული აღჭურვილობის მუშაობის ხარისხის შესახებ[6], რომ ქარის ელექტრო ძაფების უკმარისობის ტიპები ძირითადად მოიცავს ბზარს, ელვის დარტყმას, მსხვრევას და ა.შ. წარუმატებლობის მიზეზებს მიეკუთვნება დიზაინი, საკუთარი თავი და გარე ფაქტორები წარმოების, წარმოების და ტრანსპორტირების დანერგვისა და მომსახურების ეტაპებზე.გადაცემათა კოლოფის მთავარი ფუნქციაა სტაბილურად გამოიყენოს დაბალსიჩქარიანი ქარის ენერგია ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის და სპინდლის სიჩქარის გაზრდა.ქარის ტურბინის ექსპლუატაციის დროს, გადაცემათა კოლოფი უფრო მგრძნობიარეა უკმარისობისთვის, ალტერნატიული სტრესის და ზემოქმედების დატვირთვის ზემოქმედების გამო [7].გადაცემათა კოლოფების საერთო ხარვეზებს მიეკუთვნება გადაცემათა კოლოფის ხარვეზები და ტარების ხარვეზები.გადაცემათა კოლოფის გაუმართაობა ძირითადად საკისრებიდან მოდის.საკისრები გადაცემათა კოლოფის ძირითადი კომპონენტია და მათი გაუმართაობა ხშირად იწვევს გადაცემათა კოლოფს კატასტროფულ ზიანს.საკისრების ჩავარდნები ძირითადად მოიცავს დაღლილობის აქერცვლას, ცვეთას, მოტეხილობას, წებოვნებას, გალიის დაზიანებას და ა.შ.გადაცემათა კოლოფის ყველაზე გავრცელებული უკმარისობა მოიცავს ცვეთას, ზედაპირის დაღლილობას, მსხვრევას და მსხვრევას.გენერატორის სისტემის ხარვეზები იყოფა ძრავის ხარვეზებად და მექანიკურ ხარვეზებად [9].მექანიკური ჩავარდნები ძირითადად მოიცავს როტორის და ტარების გაუმართაობას.როტორის უკმარისობა ძირითადად მოიცავს როტორის დისბალანსს, როტორის გახეთქვას და ფხვიერი რეზინის ყდის.ძრავის გაუმართაობის ტიპები შეიძლება დაიყოს ელექტრო და მექანიკურ გაუმართაობად.ელექტრული ხარვეზები მოიცავს როტორის/სტატორის კოჭის მოკლე ჩართვას, როტორის გატეხილი ზოლების გამოწვეულ ღია ჩართვას, გენერატორის გადახურებას და ა.შ.;მექანიკური ხარვეზები მოიცავს გენერატორის გადაჭარბებულ ვიბრაციას, ტარების გადახურებას, იზოლაციის დაზიანებას, სერიოზულ ცვეთას და ა.შ.