Проектирование ветровых турбин для минимального обслуживания в удаленных местах

Системы уплотнения и защиты

Удержание загрязняющих веществ является критическим. Населенные элементы должны быть подвергнуты положительному давлению фильтрованным воздухом для предотвращения попадания соли или пыли. Все проникновения кабелей запечатаны громметами морского класса. Подшипники для щипцов и рысканий используют несколько уплотнений лабиринта и систем очистки смазки. Оффшорные турбины иногда включают в себя блоки осушения. Эти пассивные и активные меры герметизации резко снижают коррозию электрического разъема, загрязнение подшипников и отказы модулей управления.

Адаптация трансмиссии для удаленной работы

Генераторы прямого привода

Синхронные генераторы с прямым приводом с постоянными магнитами стали предпочтительным выбором для многих удаленных установок. Они предлагают высокую эффективность в широком диапазоне скоростей, обеспечивают полную переработку мощности и устраняют шум передач. Большой диаметр ротора генератора означает медленное вращение (10-20 об/мин), уменьшая центробежные силы на лопастях. Компромиссом является вес и стоимость: генератор с прямым приводом мощностью 3 МВт может превышать 70 тонн. Однако морские плавучие платформы и вертолеты большой грузоподъемности могут справиться с этой массой. Такие компании, как Siemens Gamesa развернули тысячи блоков прямого привода в сложных условиях, накапливая данные, которые подтверждают значительно более низкое внеплановое техническое обслуживание по сравнению с зубчатыми предшественниками. Узнайте больше о своих оффшорных конструкциях DD.

Gearbox повышает надежность

Для участков, где ограничения по стоимости или весу диктуют зубчатую трансмиссию, достижения в конструкции коробки передач улучшили показатели выживаемости. Современные коробки передач используют закаленные и наземные передачи, планетарные носители с коническими роликовыми подшипниками и активным охлаждением масла. Мониторинг состояния с помощью датчиков вибрации и масляного мусора позволяет на ранней стадии обнаруживать ямки или трещины. Некоторые конструкции включают двухступенчатую коробку передач для уменьшения экстремальных нагрузок. Тем не менее даже с этими улучшениями коробки передач остаются одной из 5 главных причин простоя турбин. Таким образом, удаленные проекты часто настаивают на гарантиях, которые покрывают замену в течение 48 часов после отказа - страховой полис от длительных отключений.

Электроника и охлаждение

Конвертеры, инверторы и шкафы управления чувствительны к теплу, влажности и пыли. Удалённые турбины обычно используют охлаждение замкнутого цикла с помощью теплообменников воздух-воздух или жидкость-жидкость. Никаких вентиляторов, которые вытягивают наружу воздух; вместо этого, все охлаждение осуществляется через герметичные радиаторы. Конденсаторы и модули IGBT рассчитаны на высокотемпературную работу. Кабины обогревателей включены для арктических участков. Излишние источники питания обеспечивают систему управления, даже если один источник питания выходит из строя. Эти детали предотвращают так называемые «неприятные поездки», которые могут остановить турбину в течение нескольких недель, пока не прибудет техник.

Rotor Blade и Pitch System Innovations (альбом)

Материалы для клинков и защита от эрозии

Передняя эрозия от капель дождя, песка и льда может снизить аэродинамическую эффективность лопастей на 5-15% в течение нескольких лет. В отдаленных местах ремонт лопастей затруднен. Поэтому лопасти изготавливаются с толстыми гелевыми покрытиями, полиуретановыми лентами или даже металлическими передними щитами для мест с высокой эрозией. Некоторые производители теперь встраивают датчики эрозии в кожу лопастей, которые сообщают о потере материала через встроенную волоконно-оптическую сеть. Это позволяет оператору планировать окно обслуживания, прежде чем производительность сильно ухудшится.

Пассивный против активного управления кнопкой

Управление питч регулирует угол лопасти для регулирования мощности. Активные гидравлические системы шага являются общими, но требуют аккумуляторов, насосов и шлангов, которые могут протекать. Для удаленных турбин электромеханический шаг с избыточными двигателями и батареями более надежен. Неисправные системы используют пружины или гравитацию для перьевых лопастей при потере мощности. Батареи (часто литий-железо-фосфат) размещены в нагретых корпусах. Некоторые инновационные небольшие турбины используют пассивный шаг - поворот лопастей под аэродинамической нагрузкой - полностью устраняя систему шага, хотя это ограничивает регулирование мощности. Для крупных турбин тенденция к интеллектуальному электромеханическому приведению в действие со встроенной диагностикой.

Освещение и смягчение ледяного покрова

Наращивание льда на лопастях нарушает аэродинамику и может сбрасывать снаряды. Удаленные турбины в холодном климате интегрируют нагрев лопастей (резистивный или теплый воздух), который автоматически активируется, когда лед обнаруживается датчиками температуры и влажности. Аналогичным образом, авиационные предупреждающие огни имеют светодиодные решетки с автоматическим контролем яркости и избыточными цепями. Их потребляемая мощность минимизирована, и они рассчитаны на 100 000-часовой срок службы - почти не требуется техническое обслуживание.

Башня и стратегии фундамента

Дизайн башни

Трубчатые стальные башни стандартны, но для удаленных участков проектировщики могут оптимизировать для транспортной доступности. Секционные башни, скрепленные болтами, уменьшают максимальную длину сегмента. Для высоковетровых или сейсмических зон решетки легче и могут быть установлены с меньшими кранами. Однако решетки требуют большего количества болтовых соединений и периодического крутящего момента. В холодных регионах башни изолированы внутри, чтобы предотвратить конденсацию и накопление льда на структурной стали. Коррозионная защита включает в себя горячее цинкование или трехслойные эпоксидные покрытия.