Клизни прстенови за ветротурбине: водич за избор и квар

Клизни прстенови ветрогенератора су мали у односу на лопатице или мењаче, али један лош контакт може да заустави више-мегаватну машину. Њихов посао је да преносе снагу, контролне сигнале и податке преко ротирајућих интерфејса унутар чворишта, генератора, а понекад и склопа за скретање. Када тај пренос постане нестабилан, последице се обично манифестују као грешке у нагибу, испрекидани подаци сензора или непланиране -посете сервиса торња -, а на офшор локацијама једно путовање заменом може да кошта више од самог клизног прстена.

Овај водич је написан за инжењере, менаџере имовине и тимове за набавку који треба да бирајуклизни прстенови ветротурбиназа нове градње, реконструкције или замене. Покрива где се клизни прстенови налазе у турбини, како покваре, шта навести и како упоредити контактне технологије без упадања у уобичајене замке одабира.

Шта раде клизни прстенови за ветротурбине

Клизни прстен је електромеханички интерфејс који омогућава да електрична и сигнална кола прелазе из стационарног оквира у ротирајући оквир. Унутар модерне комуналне{1}}турбине обично ћете наћи клизне прстенове који истовремено преносе три врсте саобраћаја:

• Снага мотора нагиба за подешавање угла сечива
• Контролни и повратни сигнали између система тона и главног контролера
• Подаци сензора као што су напрезање сечива, температура, вибрације и детекција леда

Контрола тона је најбезбеднији{0}}најкритичнији канал од ова три.ИЕЦ 61400-серијаСтандарди за турбине на ветар захтевају да системи нагиба остану способни да преложе лопатице чак и у условима квара, што значи да клизни прстен мора да настави да ради кроз вибрације, температурне промене, кондензацију и милионе ротација током 20-годишњег пројектованог века. Компонента од 200 евра која се налази у чворишту стога може одлучити да ли турбина од 5 МВ производи или мирује чекајући кран.

Где клизни прстенови седе у ветротурбини

Логика избора је другачија за сваку локацију. Њихово мешање -, на пример, одређивање генеричког дизајна чворишта за кола побуде генератора - је једна од скупљих грешака у овој категорији.

Клизни прстенови главчине (систем нагиба)

Клизни прстенови главчине су монтирани на главном вратилу и ротирају се са ротором. Они носе снагу мотора (често 400–690 В АЦ или ДЦ напоне магистрале), сигнале контроле нагиба (ЦАНопен, Профибус или власнички протоколи) и све већи број канала сензора лопатица. Клизни прстенови главчине су обично великих{4}}проврта јер осовина ротора пролази кроз њих и морају да преживе спектре вибрација који су јачи од већине фабричке опреме.

Клизни прстенови генератора (ДФИГ машине)

Двоструко{0}}напајани индукциони генератори (ДФИГ), који су још увек уобичајени у копненим флотама, користе клизне прстенове на ротору за напајање наизменичном струјом побуде у намотаје ротора. Они виде велику струју (обично неколико стотина ампера), веће брзине ротације и значајно стварање угљеничне прашине. Квалитет четке, завршна обрада површине прстена, притисак опруге и вентилација гондоле директно утичу на век трајања. Турбинама са директним{4}}трајним{5}}магнетима са директним погоном уопште није потребан овај клизни прстен - што је један од разлога зашто су платформе на мору прешле ка директном-погону.

Клизни прстенови

Већина великих турбина користи петљу кабла и рутину одмотавања уместо клизног прстена за скретање, али мање турбине (обично испод ~500 кВ) понекад користе клизни прстен за скретање на врху торња да би омогућиле континуирану ротацију. Они се суочавају са мањим брзинама, али већом изложеношћу животној средини и скученим простором за монтажу.
 

Хуб вс Генератор вс Иав

Горе наведене вредности су уобичајени распони из техничких листова произвођача и ОЕМ сервисних приручника; стварне бројке за вашу машину увек треба да потичу из документације турбине и извештаја о испитивању добављача клизних прстенова.

Како клизни прстенови ветрогенератора заправо отказују

„Квар клизног прстена“ је нејасна категорија. На терену, проблеми скоро увек потичу до једног од механизама испод - и сваки од њих указује на другачији дизајн или исправку одржавања.

• Хабање четкица и накупљање прашине.Угљеничне и металне{0}}графитне четке стварају проводљиву прашину док се троше. Без вентилације, прашина се акумулира на носачу прстена и ствара путеве цурења између суседних прстенова, што се показује као отпор изолације који пада испод 100 МΩ или као сметња уземљења{3}}.Обрасци хабања четкицасу обично први симптом који инспекцијски техничар види.
• Отпор контакта расте.Оксидација, контаминација или губитак притиска опруге повећава контактни отпор од милиома до опсега ома. У струјном кругу по висини ово узрокује пад напона и загревање; на сензорској линији ниске-струјне струје подиже ниво буке и може да оштети ЦАН телеграме.
• Кондензација и корозија.Чворишта су влажна окружења - топла машина, хладан челик, амбијентални ваздух. Удубљење на прстенастим површинама долази брзо, посебно на приобалним и приобалним локацијама где је присутан аеросол соли. За оффсхоре платформе, посвећеномере поузданости на моруобично се уписују у спецификацију.
• Хабање каблова и конектора изазвано{0}}вибрацијама.Сам клизни прстен може бити у реду, али пигтаил каблови, растерећења затезања или конектори се замарају на улазној тачки. Ово је чешћи случај од отказивања{1}}обуке у млађим флотама.
• Деградација мазива.Неки дизајни користе контактно мазиво или инхибитор оксидације. Временом се полимеризује или суши, посебно на температурама гондоле изнад 60 степени, а контактно понашање се мења.
• Слом изолације.Праћење преко контаминираних изолатора може да изазове прескакање, посебно на сабирницама већег{0}}напона. Ово је тежак неуспех, а не крива деградације.

Већина ових механизама је постепена и већина се може открити током заказане инспекције -, али само ако процедура инспекције заиста мери отпор контакта, отпор изолације и дужину четкице, уместо да само „гледа у чвориште“.
 

Одређивање електричних захтева

Пре него што контактирате добављаче, напишите електричну коверту на папир. Добављачи ће то свеједно тражити, а захтев-за-понуду (РФК) иде брже када се одговори унапред одлуче.

• Струја по колу, и континуирано и вршно (струја застоја мотора корака може бити 3–6× номинална).
• Класа напонаи да ли је коло наизменичне или једносмерне. За системе од 690 В, потврдите да ли се примењује ИЕЦ 60664 категорија пренапона ИИИ или ИВ.
• Број струјних коланаспрамброј кола сигнала/података, држе одвојено.
• Сигнални протоколи- ЦАНопен, Профибус ДП, ЕтхерЦАТ, Профинет, Етхернет 100/1000 Мбит или аналогне сензорске линије. Сваки протокол има различиту толеранцију на шум.
• Буџет електричне букеза сензорске канале. Енкодери нагиба и мерачи напона{1}}оптерећења обично захтевају чистоћу на нивоу од миливолта{2}};контрола контактне букеу клизном прстену је део испуњавања тог буџета.
• Захтеви за изолацију и диелектрику- обично веће од или једнако 1000 МΩ на 500 В ДЦ за струјна кола, плус тест отпорности на фреквенцију снаге-.
• Уземљење. Многи дизајни укључују посебан прстен за уземљење или четку; за локације{1}}склоне муњама о овоме се не може преговарати-.

Избор технологије контакта

Ниједна технологија једног контакта није најбоља за сваку примену ветротурбина. Тачан одговор је обично хибрид који користи различите технологије за напајање и сигналне секције истог склопа.

Карбонске и металне{0}}графитне четке

Карбонске и сребрне{0}}графитне четкице су радни коњи више{1}}тренутних апликација - побудних прстенова генератора и енергетских магистрала за нагиб. Они толеришу велике струје, прихватају одређену контаминацију и јефтине су за замену. Компромис{5}}је стварање прашине, звучна бука и потреба за периодичном провером дужине четкице и притиска опруге. Тхеразред четке(угљеник-везан за смолу, електрографит, метал-графит, бакар-графит) треба да одговара густини струје и материјалу прстена.

Најприкладнији за: снагу мотора нагиба, побуду генератора, уземљење. Пазите на: накупљање прашине на сигналним прстеновима у близини, померање притиска опруге, прашину од четке на оптици енкодера ако је монтирана близу.

Контакти четкице од влакана (више{0}}филамента).

Дизајни четкица од влакана користе снопове жица од финог злата или златне{0}}легура које се налазе на прстену од-од ​​племенитог метала. Са много паралелних контактних тачака и веома малом контактном силом по филаменту, они скоро да не стварају остатке и имају веома ниску контактну буку. Они су доминантан избор за сензоре и канале података у модерним клизним прстеновима главчине.

Најприкладније за: ЦАН/Профибус/Етхернет линије за пренос података, сигнале сензора оштрице, контролу ниске{0}}струје. Пазите на: ограничену струју по снопу филамента (обично<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.

Монофиламентни и племенити{0}}метални жичани контакти

Монофиламентни контакти од племенитог{0}}метала (једнострука златна или златна{1}}жица од легура на прстену од племенитог-метала) се налазе између четкица од влакана и традиционалних четкица. Они су уобичајени у компактнимприлагођени клизни прстенскупови у којима је мало простора.

Најприкладније за: нискострујна{0}}кола са сигналом, хибридне склопове. Пазите на: хабање оплате након веома великог броја ротација и чињеницу да „позлаћено-превучено“ није аутоматски боље - танко злато у односу на мекану подлогу може да се истроши брже од правилно одређене сребрне-графитне четке.

Хибрид Десигнс

У типичном клизном прстену главчине, доњи сноп преноси снагу мотора на карбонским или металним{0}}графитним четкама, средњи сноп преноси саобраћај поља-сабирнице на влакнасте четке, а горњи сноп управља ниским-водовима сензора струје на златним-на-златним контактима. Уземљење је на сопственом наменском прстену са сувишним четкама. Ово раздвајање је оно што омогућава да један склоп у исто време испуни контрадикторне захтеве (велика струја + ниска бука).
 

Спецификација животне средине: Не заустављајте се на "индустријском степену"

"Индустријска класа" вам не говори ништа корисно. Бројеви испод су они који су важни у спецификацији ветротурбина.

• Заштита од уласка.Унутрашњост чворишта је типично ИП54; за оффсхоре гондоле и отворене клизне прстенове за скретање обично је потребно ИП65 или више. ВидитеТумачење ИП рејтингаза оно што цифре заправо гарантују.
• Радна температура.Разумна подразумевана вредност је –40 степени до +70 степена за северна-климатска места на копну, –20 степени до +60 степени за умерене локације и кондензација-контролисана за приобална подручја. Хладне{7}}варијанте климе захтевају проверу мазива на ниским температурама.
• Влажност.95% РХ без-кондензације је типичан минимум; за локације са редовном кондензацијом може бити потребно унутрашње грејање.
• Отпорност на{0}} солну маглу.Турбине на мору и приобаље треба да упућују на ИЕЦ 60068-2-52 или ИСО 9227 испитивање у сланом спреју на металним деловима и конекторима.
• Вибрације.ИЕЦ 60068-2-6 синусоидни и 2-64 насумични профили су уобичајене референтне тачке; добављач треба да обезбеди извештаје о испитивању, а не маркетиншке тврдње.
• Муња и талас.Клизни прстенови се налазе на стази која може видети индиректне струје грома. Издржљивост пренапона треба унапред договорити.

ТхеПрограм истраживања ветра америчке Националне лабораторије за обновљиву енергијуобјављује корисне теренске-податке о поузданости који показују да нагиб и електрични системи остају међу подсистемима са већом-стопом отказа-у оперативним флотама - због чега би ови подаци о животној средини требало да буду у уговору, а не у вербалној обавези.

Механичка и интеграциона ограничења

Пројекти реконструкције не успевају на механичком уклапању чешће него на електричним перформансама. Пре него што одобрите дизајн, потврдите:

• Пречник отвора и спољашњи пречник наспрам расположивог омотача у главчини или гондоли
• Толеранција осовине, излазност и концентричност
• Смер излаза кабла (аксијални наспрам радијалног) и тип конектора - многе турбине имају веома ограничен радијус савијања кабла
• Шаблон прирубнице за монтажу и сидрење обртног момента
• Тежина и баланс за ротирајуће склопове
• Приступ сервису - може ли техничар да дође до прозора четкице када је турбина у сервисном положају?

У пракси, за многе пројекте реконструкције и регенерације, механичка ограничења одлучују о дизајну пре електричних. Тада је конфигурабилни или потпуно прилагођени склоп разумнији од присиљавања каталошког дела да се уклопи.

Шта послати добављачу

Чист РФК скраћује циклус понуде са недеља на дане. Добављачу је потребно све од следећег да би дизајнирао или изабрао клизни прстен:

Резиме: Третирајте избор клизног прстена као одлуку о поузданости

Прави клизни прстен ветротурбине је онај који одговара електричном омотачу турбине, преживљава околину, уклапа се у расположиви механички простор и подржава реалан план одржавања током 20 година. Већина трошкова да се ово погреши не плаћа се при куповини, већ током прве непланиране-посете торња.

Дефинишите електричне, еколошке и механичке захтеве пре него што разговарате са добављачима. Тражите извештаје о тестирању, а не слогане. Одвојене технологије за напајање и контакт сигнала где год склоп то дозвољава. А за локације на мору или на обали, корозију и заптивање схватите озбиљније него да контактирате избор материјала - со обично побеђује у аргументима пре него што то уради четка.