Клизни прстенови за ветротурбине су мале, али{0}}критичне компоненте. Они преносе снагу, контролне сигнале и податке преко ротирајућих интерфејса унутар турбине - од скретања на врху торња, до ротационог чворишта које покреће лопатице, до одређених дизајна генератора. Када је клизни прстен исправно одређен, турбина се нагиње, свлачи и комуницира без прекида. Када је премала, лоше затворена или није у складу са архитектуром нагиба, симптоми се брзо појављују: грешке у комуникацији по висини, повремене грешке повратних информација, остаци четкице и непланирани застоји.
Овај водич објашњава главне врстеклизни прстенови који се користе у ветрогенераторима, где сваки од њих седи у машини, како електрични и хидраулични системи нагиба мењају захтеве и које спецификације треба да прикупи тим за одржавање или дизајнерски инжењер пре него што наручи стандардну замену или прилагођену јединицу.
Шта је клизни прстен ветрогенератора?
Клизни прстен је ротирајући електрични конектор. Он преноси снагу, контролне сигнале или податке између стационарне структуре и ротирајуће структуре без присиљавања каблова да се увијају. У турбини на ветар, неколико склопова се ротира у нормалном раду: гондола се окреће како би пратила смер ветра, главчина се непрекидно окреће са лопатицама, а неке топологије генератора - нарочито двоструко-индукциони генератори (ДФИГ) који се широко користе у комуналној-скали - струју ветра - напајају струју ротора кроз четке.
Задатак клизног прстена је да задржи електрични континуитет кроз ту ротацију. У практичном смислу, он замењује кабловску инсталацију која би се иначе сама покварила у року од неколико сати.
Зашто су клизни прстенови важни у ветрогенераторима
Ветротурбине не раде у чистим лабораторијама. Унутар гондоле, клизни прстен види вибрације из погонског склопа, кондензацију током хладног-топле вожње, фину прашину од хабања кочница и уласка спољашњег ваздуха и - морску - солну маглу која напада незаштићени метал. Унутар главчине, клизни прстен нагиба такође носи безбедносне-критичне сигнале: ако контролер нагиба лопатице изгуби комуникацију, турбина мора да реагује, често тако што се нагне и заустави.
Због тога истрошени или испод{0}}ограничени клизни прстен ретко пропадне као један драматични догађај. Не успева као образац: растући отпор контакта, повремене грешке ЦАН магистрале, постепено све чешћа упозорења о висини тона, затим тешка грешка. Инжењери за поузданост брину о клизним прстеновима управо зато што је режим квара спор, скуп за даљинску дијагнозу и скуп за сервисирање на торњу од 90 метара или 50 км од обале.
Главне врсте клизних прстенова за ветротурбине
Не користи свака турбина сваки тип, а пројектовани притисци су веома различити на свакој локацији. Четири склопа испод покривају скоро сваку апликацију клизног прстена ветротурбине на коју ћете наићи.
1. Клизни прстенови (углавном мале и дистрибуиране ветротурбине)
У малим ветротурбинама - стамбеним, ван-мрежним, телекомуникационим-торњама, пољопривредним - генератор се обично налази унутар ротирајуће главе. Цела глава се окреће да прати ветар, а произведена енергија мора да путује низ стационарни торањ до контролера и батерије. Клизни прстен за скретање се налази на том интерфејсу и омогућава да се глава слободно ротира, док стаза кабла испод остаје фиксирана.
Доминантна ограничења овде нису велика брзина; они су простор, време и број каблова. Прстен често мора да прође кроз уску вертикалну осовину, да преживи године циклуса УВ зрачења и замрзавања-одмрзавања, и да усмерава 2 до 6 струјних кола плус опционе водове за кочење или сензоре. За ниске{5}}прилике за скретање са малим брзинама, оцена кућишта и растерећење каблова обично су важнији од -перформансе брзине - што се често пропушта када се купци фокусирају само на број струјних кола.
Већина комуналних{0}}турбина (МВ-класа) радинекористите традиционални клизни прстен за скретање. Они управљају скретањем помоћу омча за каблове и бројача{1}}увртања кабла који покреће аутоматско одмотавање након одређеног броја ротација. Дакле, када неко пита "да ли све ветротурбине користе клизне прстенове?" - искрен одговор је не, не на оси скретања на великим турбинама.
2. Клизни прстенови за контролу главчине или нагиба (услужне-турбине)
Ово је клизни прстен који већина људи мисли када каже "клизни прстен за ветротурбине". Налази се између стационарног оквира гондоле и ротирајуће главчине, и носи снагу и комуникацију за систем нагиба лопатица - систем који прилагођава нападни угао сваке лопатице да би контролисао брзину ротора и заштитио турбину од јаког ветра.
Клизни прстенови за контролу нагиба обично преносе:
- Снага за моторе за нагиб или резервне батерије (електрични системи нагиба)
- ЦАН магистрала, ПРОФИБУС или Етхернет за комуникацију контролора тона
- Повратне информације сензора са мерача напрезања корена сечива, енкодера и температурних сонди
- Снага за грејање или{0}}одлеђивање, у хладним{1}}варијантама климе
- Путеви за заштиту од грома, у зависности од ОЕМ дизајна
За системе нагиба, интегритет сигнала и компатибилност протокола су обично критичнији од сировог механичког уклапања. Нагибни прстен који изгледа димензионално идентичан ОЕМ делу, али погрешно рукује заштитом ће произвести повремене ЦАН грешке које тимови за одржавање јуре месецима. Мерсен, један од етаблираних добављача у овом сегменту, описује своје клизне прстенове нагиба као пренос снаге и комуникације између ротирајућег чворишта и турбинског контролера у кућиштима ИП-отпорним на загађиваче-отпорним-- што даје разумну основу за то како треба да изгледа индустријски нагибни прстен (погледајтеМерсен клизни прстенови за контролу нагиба).
3. Клизни прстенови генератора (ДФИГ и намотани{1}} дизајн ротора)
Клизни прстенови генератора живе у много тежем окружењу од скретања или нагибних прстенова. У индукционом генератору са двоструким{1}}напајањем, клизни прстен носи струју ротора при пуном радном броју обртаја у минути - обично од 1.000 до 2.000 о/мин на осовини генератора после мењача. То у потпуности мења проблем дизајна.
При тим брзинама, ствари које нису биле битне у прстену за скретање почињу да доминирају: материјал четке и степен, криве контактног притиска, концентричност прстена, евакуација прашине из четке и термичко понашање под континуираним оптерећењем. Хабање четкица више није фуснота за одржавање; то је ограничавајући фактор сервисних интервала.Хабање четкица, контаминација контакта и корективне мересу добро-документовани у индустрији, а већина клизних прстенова генератора је дизајнирана за планирану замену четкица, а не запечаћена-за-доживотни рад.
За апликације генератора, контактни материјал и термичко понашање треба да се прегледају пре механичког уклапања - супротно од инстинкта куповине који почиње од пречника отвора.
4. Хибридни клизни прстен / ротациони спојеви (хидрауличне турбине)
Неки ОЕМ произвођачи турбина користе хидрауличне актуаторе нагиба уместо електричних. У тим машинама, интерфејс ротирајућег чворишта мора да прођеобојехидрауличко уље (за нагибне цилиндре) и електрични сигнали (за контролу и повратну везу). Компонента која то чини је хибридни клизни прстен-ротациони спој, који се понекад назива и електро-хидраулични спој.
Они нису заменљиви са електричним-прстеновима само за растојање. Морају да заптиве уље под притиском при ротацији, да електрично изолују сигналне канале од путање флуида и да преживе термички циклус без цурења.Хибридни склопови клизних прстеноваобично су пројектовани према одређеном моделу турбине, а не да се продају са полице. Моог објављује детаљан референтни материјал о комбинованим електричним-хидрауличним ротационим решењима за ветар, који вреди прочитати ако наводите хибридну замену (погледајтеМоог ротирајућа решења за енергију ветра).
Табела за поређење клизних прстенова ветротурбина
| Тип клизног прстена | Типична локација | Главна функција | Цоммон Трансмиссион | Доминантни изазов дизајна |
|---|---|---|---|---|
| Клизни прстен за скретање | Интерфејс између мале главе турбине-на-торња | Омогућава ротацију главе да прати смер ветра | 2–6 струјних кола, опциони сензорски водови | Спољна ИП оцена, уска инсталациона коверта |
| Клизни прстен нагиба / главчине | Гондола до ротирајуће главчине (услужна{0}}скала) | Напаја и комуницира са системом гласа | Снага мотора нагиба + ЦАН/ПРОФИБУС/Етхернет + повратна информација сензора | Интегритет сигнала, ЕМЦ, вибрације, ИП{0}} кућиште |
| Клизни прстен генератора | ДФИГ или намотана{0}}осовина генератора ротора | Носи струју ротора током континуиране{0}}брзе ротације | Тро-струја ротора при броју обртаја генератора | Хабање четкица, расипање топлоте, контрола крхотина |
| Хибридни клизни прстен-ротациони спој | Хидрауличне турбине нагиба, интерфејс чворишта | Комбинује електричне сигнале са преносом хидрауличног уља | Сигнали + подаци + хидраулички медији под притиском | Заптивање, електрична изолација, оцена притиска |
Стварне спецификације варирају у зависности од ОЕМ-а, класе величине турбине и услова на локацији. Турбина од 1,5 МВ на копну и платформа од 12 МВ на мору могу користити клизне прстенове који изгледају површно слично, а ипак немају ништа заједничко у погледу материјала четкице, заптивања и завршетка каблова.
Електрични корак у односу на хидраулични корак: како се клизни прстен мења
Архитектура система корака је највећи једини фактор у избору клизног прстена. Многе неуспеле замене се дешавају зато што је неко ускладио део по димензији и броју кола без провере какав актуатор корака користи чвориште.
Електрични системи нагиба
Електричне турбине имају електрични мотор, погон и резервну батерију на свакој лопатици. Клизни прстен корака мора да носи снагу мотора (често 400–690 В АЦ или ДЦ магистрале), контролну комуникацију и повратну информацију. Главни ризици овде су ЕМЦ спрега између електричних водова мотора и ЦАН/Етхернет сигнала, и топлотни пораст у каналима за напајање под сталним нагибом током олујног времена. Правилна сегрегација путева напајања и сигнала унутар клизног прстена важнија је од укупног броја кола.
Хидраулички системи нагиба
Хидрауличне турбине усмеравају хидрауличну снагу кроз ротациони спој и користе клизни прстен првенствено за контролне сигнале, повратне информације сензора и енкодере положаја нагиба. Хидраулички и електрични путеви могу бити у две одвојене компоненте или у једној комбинованој хибридној јединици. О интеграцијском питању - комбиновано у односу на одвојено - обично одлучује ОЕМ турбина и није избор на терену.
Практично правило: прво изаберите архитектуру нагиба, затим проверите димензије, а затим проверите број кола. Другим редом иде како тимови завршавају са савршено прикладним делом који не може да комуницира.
Како одредити клизни прстен ветрогенератора
Клизни прстен ветротурбине мора истовремено да задовољи електричне, механичке, еколошке и услужне захтеве. Процес одабира у наставку функционише и за стандардне замене и за прилагођене дизајне.
Електрично оптерећење и број кола
Избор треба да почне са листом кола: колико струјних кола, на ком напону и струји, плус колико кола сигнала и података. Малом прстену за скретање могу бити потребна само 3 струјна кола на 250 В АЦ. Модерни услужни{4}}прстен нагиба можда ће требати кола од 12 до 60+ са мешавином снаге мотора напона, 24 В контроле, 230 В помоћног, ЦАН магистрале и Етхернет - све у једном склопу. Електрична и сигнална кола треба да буду физички одвојена унутар прстенастог стека да би се ограничило преслушавање.
Тип сигнала и протокол
Модерне турбине на ветар покрећу неколико дигиталних протокола преко истог клизног прстена. Питцх контролери обично користе ЦАН магистралу или ПРОФИБУС; праћење стања све више користи Етхернет. За сигнале великог -пропусног опсега, само контакт четкице-и-звона можда неће бити довољни - аГигабит Етхернет клизни прстенкористи контролисану импедансу и заштићене контактне парове за одржавање интегритета сигнала на 1 Гбпс. Одредите протокол, брзину преноса података и да ли је потребна заштита пре него што добављач финализује стек контаката.
Брзина, контактни материјал и хабање
Скретање је испрекидано и споро - понекад само неколико степени у минути. Покрет је чешћи, али и даље умерен. Ротација{3}}бочне стране генератора је континуирана и брза. Што је ротација бржа и континуиранија, више материјала четкице, контактни притисак и завршна обрада површине прстена доминирају дизајном. Сребрне-графитне четке су уобичајене за средње{7}}тренутне апликације; златни-на{9}}златни контакти се користе за сигнале ниског-нивоа где шум контактног отпора мора да остане испод неколико милиона ома.
Заштита животне средине
Искрено потврдите радно окружење. Клизни прстен унутар запечаћене гондоле турбине на копну у умереној клими је другачија спецификација од оног унутар главчине турбине на мору изложене сланој магли, кондензацији и хладном старту од -30 степени. ПогледајИзбор ИП рејтингапротив реалног најгорег случаја, а не просечног случаја. За употребу на мору, кућишта заштићена од корозије-и конформни{2}}обложени ПЦБ-и су обично обавезни, а не опциони.
Монтажни омотач и упртач
За радове замене, клизни прстен мора да се уврне у постојећу прирубницу, прихвати постојеће завршетке свежња и очисти постојећу структуру. ОЕМ цртежи, фотографије неисправне јединице и оригинални дијаграм ожичења штеде недеље-и-назад са добављачем.
Приступ за одржавање
Прозори за преглед четкице, чепови за одвод и конектори сензора су важнији на турбини на коју морате да се попнете на сервис. Оффсхоре О&М трошкови по посети су довољно високи да се дизајни који омогућавају замену четкица без уклањања комплетног склопа клизног прстена сами исплате при првом сервису.
Шта узрокује квар клизног прстена ветротурбине?
Већина кварова клизног прстена ветротурбина спада у четири категорије. Рано препознавање шаблона је оно што раздваја планирану промену четкице од непланираног пењања на кулу.
Хабање четкица и накупљање остатака.Нормалан у било ком контакту{0}}базираном клизном прстену. Постаје грешка када крхотине премосте суседне прстенове или покваре контакте сигнала. Симптоми: растући отпор контакта, повремене грешке ЦАН-а, видљива црна прашина око прстена.
Улазак влаге и корозија.Уобичајено у турбинама на мору и у гондолама где грејање не успе током зимских искључења. Симптоми: зелена оксидација на бакарним прстеновима, земљоспоји, нагли пад отпора изолације.
Неусклађеност изазвана{0}}вибрацијама.Резонанција погонског склопа и љуљање торња постепено попуштају монтажне завртње и поравнање лежајева мењача. Симптоми: неравномерно трошење четкице, један прстен више пута поквари док други остају чисти.
ЕМЦ и кварови уземљења.Грешке у комуникацији по нагибу често не потичу до самих контаката клизног прстена, већ до завршетка заштите, стратегије уземљења или близине каблова мотора нагиба сигналним кабловима унутар ротирајућег свежња.
Стандардна замена у односу на прилагођени клизни прстен
За већину ветроелектрана, стандардна ОЕМ{0}}еквивалентна замена је прави пут. Модел турбине је познат, историја делова је документована, резервни део је на полици, а тим за одржавање може да га замени у планираном сервисном року.
A прилагођени клизни прстен за ветротурбинеје прави пут када:
- Оригинални део је застарео и ОЕМ га више не подржава
- Систем нагиба је накнадно уграђен (нпр., додати сензори оптерећења ножа, надограђено праћење стања)
- Поновљени кварови ОЕМ дизајна сугеришу да је био премали за стварне услове локације
- Морате да консолидујете електрични клизни прстен и одвојени ротациони спој у један хибридни склоп
- Потребна вам је већа ИП оцена, боља заштита од корозије или ниска{0}}квалификација за ниску температуру за локацију на мору или хладну{1}}климу
У сваком случају, добављачу су потребне исте информације унапред: модел и серија турбине, оригинални цртеж или фотографије клизног прстена, комплетна листа кола са напонима и струјама, комуникациони протоколи, број обртаја у минути, интерфејс за монтажу, услови околине и - ако је доступно - историја кварова јединице која се замењује. Слање овога једном на почетку обично штеди два до три круга појашњења.
Честа питања: Клизни прстенови за ветротурбине
Да ли све турбине на ветар користе клизне прстенове?
Не. Мале турбине на ветар често користе клизни прстен за скретање јер је генератор у ротирајућој глави. Већина услужних{2}}турбина користи клизни прстен нагиба/главчине за ротирајућу главчину, али управљају скретањем помоћу петљи за каблове и секвенце аутоматског-одвртања кабла, а не прстеном за скретање. ДФИГ{5}}турбине такође имају клизне прстенове генератора; турбине са трајним магнетом са директним{6}}погоном немају.
Шта клизни прстен ради у турбини на ветар?
Он преноси електричну енергију, контролне сигнале или податке преко ротационог интерфејса - најчешће између стационарне гондоле и ротирајућег чворишта за контролу корака, или у генератор за струју ротора - без увртања каблова.
Која је разлика између клизног прстена и ротационог споја у турбини на ветар?
Клизни прстен преноси електричну снагу и сигнале преко ротације. Ротациони спој преноси течности -, обично хидрауличко уље за погонске актуаторе - преко ротације. Хидрауличне-турбине често користе хибридни склоп који комбинује оба у једној јединици.
Шта узрокује квар клизног прстена ветротурбине?
Најчешћи узроци су хабање четкица и накупљање крхотина, продирање влаге или слане магле, неусклађеност изазвана вибрацијама{0}}и ЕМЦ или проблеми са уземљењем који ометају комуникацију по висини.
Колико дуго трају клизни прстенови ветротурбина?
Век трајања зависи од профила ротације, материјала четкице и околине. Клизни прстенови нагиба у турбинама на копну често раде 5-10 година између главних сервиса четкица. Клизни прстенови генератора у ДФИГ машинама обично имају краће интервале замене четкица, који се често планирају заједно са планираним одржавањем мењача или генератора. Документација произвођача и историја сервиса на одређеној локацији су поузданији од било ког појединачног броја.
Да ли се клизни прстен може заменити стандардним клизним прстеном?
Само ако се стандардна јединица поклапа са архитектуром система нагиба, електричним спецификацијама, комуникационим протоколима, ИП рејтингом и интерфејсом за монтажу оригинала. Део који се уклапа механички, али лоше рукује заштитом сигнала, узроковаће повремене грешке у висини тона које је тешко дијагностиковати. Када сте у недоумици, наведите клизни прстен прилагођеног нагиба пројектован за модел турбине.
Да ли се клизни прстенови ветротурбина могу прилагодити?
Да. Прилагођавање је уобичајено за застареле ОЕМ замене, накнадно опремљене системе нагиба, варијанте на мору и хладну{1}}климу, и хибридне електричне-хидрауличне склопове. Добављачу је потребан комплетан пакет спецификација - цртежи, листа кола, услови околине и историја кварова - да би направио користан дизајн.
Резиме
Клизни прстенови ветрогенератора носе снагу, комуникацију и - у неким дизајнима - хидрауличне медије преко ротирајућих интерфејса машине. Десни клизни прстен није онај који одговара отвору; то је онај који одговара архитектури корака, електричном оптерећењу, сигналним протоколима, окружењу и плану одржавања специфичне турбине. За радове замене, пре наручивања темељно документујте оригиналну јединицу. За прилагођени рад, поделите образац грешке као и спецификацију -, то је често историја кварова која указује на оно што треба да се промени у новом дизајну.