Vēja turbīnas slīdgredzeni ir mazi salīdzinājumā ar lāpstiņām vai pārnesumkārbām, taču viens slikts kontakts var apturēt vairāku{0}}megavatu iekārtu. Viņu uzdevums ir pārsūtīt jaudu, vadības signālus un datus pa rotējošām saskarnēm centrmezglā, ģeneratorā un dažreiz arī pagrieziena blokā. Kad pārsūtīšana kļūst nestabila, sekas parasti izpaužas kā slīpuma kļūmes, neregulāri sensoru dati vai neplānoti -torņa servisa apmeklējumi -, un ārzonas vietās viens nomaiņas brauciens var maksāt vairāk nekā pats slīdēšanas gredzens.
Šī rokasgrāmata ir paredzēta inženieriem, līdzekļu pārvaldītājiem un iepirkumu komandām, kurām ir jāizvēlasvēja turbīnu slīdēšanas gredzenijaunbūvēm, modernizācijai vai nomaiņai. Tajā ir aprakstīts, kur turbīnā atrodas slīdgredzeni, kā tie sabojājas, ko norādīt un kā salīdzināt kontaktu tehnoloģijas, neiekļūstot parastos atlases slazdos.
Ko dara vēja turbīnu slīdošie gredzeni
Slīdgredzens ir elektromehānisks interfeiss, kas ļauj elektriskām un signālu ķēdēm pāriet no stacionāra rāmja uz rotējošu. Mūsdienu utilīta-mēroga turbīnā parasti atrodami slīdošie gredzeni, kas vienlaikus pārvadā trīs veidu satiksmi:
- Soļa motora jauda asmeņu leņķa regulēšanai
- Vadības un atgriezeniskās saites signāli starp piķa sistēmu un galveno kontrolieri
- Sensora dati, piemēram, asmens deformācija, temperatūra, vibrācija un ledus noteikšana
Augstuma kontrole ir visdrošākais{0}}no visiem kanāliem.IEC 61400 sērijavēja turbīnu standarti nosaka, ka slīpuma sistēmām ir jāspēj apvilkt lāpstiņas pat defektu apstākļos, kas nozīmē, ka slīdgredzenam jāturpina darboties vibrācijas, temperatūras svārstību, kondensāta un miljoniem apgriezienu dēļ 20 gadu projektētā kalpošanas laikā. 200 € komponents, kas atrodas centrmezglā, var izlemt, vai 5 MW turbīna ražo vai sēž dīkstāvē, gaidot celtni.
Kur vēja turbīnā sēž slīdošie gredzeni
Atlases loģika katrai vietai ir atšķirīga. To sajaukšana -, piemēram, vispārīga centrmezgla konstrukcijas norādīšana ģeneratora ierosmes ķēdei - ir viena no dārgākajām kļūdām šajā kategorijā.
Rumbas slīdgredzeni (slīpu sistēma)
Rumbas slīdēšanas gredzeni ir uzstādīti uz galvenās vārpstas un griežas kopā ar rotoru. Tie nodrošina soļa motora jaudu (bieži 400–690 V maiņstrāvas vai līdzstrāvas kopnes spriegumu), soļa vadības signālus (CANopen, Profibus vai patentētus protokolus) un arvien vairāk lāpstiņu sensoru kanālu. Rumbas slīdgredzeniem parasti ir liela-urbuma konstrukcija, jo rotora vārpsta iet caur tiem, un tiem ir jāiztur vibrācijas spektri, kas ir izturīgāki nekā lielākajai daļai rūpnīcas iekārtu.
Ģeneratora slīdgredzeni (DFIG mašīnas)
Divkārši{0}}padeves indukcijas ģeneratori (DFIG), kas joprojām ir izplatīti sauszemes flotēs, izmanto rotora slīdgredzenus, lai barotu maiņstrāvas ierosmes strāvu uz rotora tinumiem. Tie redz lielu strāvu (parasti vairākus simtus ampēru), lielāku rotācijas ātrumu un ievērojamu oglekļa putekļu veidošanos. Birstes pakāpe, gredzena virsmas apdare, atsperes spiediens un gondolas ventilācija tieši ietekmē kalpošanas laiku. Tiešās-piedziņas pastāvīgās-magnētu turbīnām šis slīdgredzens nemaz nav vajadzīgs - viens iemesls, kāpēc ārzonas platformas ir pārgājušas uz tiešo-piedziņu.
Slīdošie gredzeni
Lielākajai daļai lielo turbīnu tiek izmantota kabeļa cilpa un atgriešanas rutīna, nevis slīdēšanas gredzens, bet mazākās turbīnās (parasti zem ~ 500 kW) dažreiz tiek izmantots slīdēšanas gredzens torņa augšdaļā, lai nodrošinātu nepārtrauktu rotāciju. Tiem ir mazāks ātrums, bet lielāka ietekme uz vidi un šaura uzstādīšanas vieta.
Hub vs ģenerators vs Yaw
| Parametrs | Centrs (soli) | Ģenerators (DFIG) | Yaw (mazas turbīnas) |
|---|---|---|---|
| Tipisks ātrums | Līdz ~20 apgr./min | 900–2000 apgr./min | <1 rpm |
| Tipiskā strāva uz gredzenu | 10–63 A jauda, plus signāls | 200–1,500 A | 5–30 A |
| Sprieguma klase | 400–690 V plus zema sprieguma signāls | 690 V (rotora pusē) | 230–400 V |
| Dominējošais stress | Vibrācija, kondensāts, signāla troksnis | Birstes nodilums, putekļi, karstums | Laikapstākļu iedarbība, sāls migla |
| Tipiski kanāli | 20–60 (jaukta jauda/signāls) | 3 jauda + zemējums | 4–24 |
| Servisa intervāla vadlīnijas | 12-24 mēnešu pārbaude | 3–12 mēnešu birstes pārbaude | 12 mēneši |
Iepriekš minētās vērtības ir izplatītas ražotāja datu lapās un OEM apkopes rokasgrāmatās. Jūsu mašīnas faktiskajiem skaitļiem vienmēr jābūt no turbīnas dokumentācijas un slīdgredzenu piegādātāja testa ziņojumiem.
Kā patiesībā sabojājas vēja turbīnu slīdošie gredzeni
"Slīdes gredzena atteice" ir neskaidra kategorija. Laukā problēmas gandrīz vienmēr ir saistītas ar kādu no tālāk norādītajiem mehānismiem -, un katrs no tiem norāda uz citu dizaina vai apkopes labojumu.
- Birstes nodilums un putekļu uzkrāšanās.Oglekļa un metāla{0}}grafīta birstes, nolietojoties, rada vadošus putekļus. Ja nav ventilācijas, putekļi uzkrājas uz gredzenu kaudzes un rada noplūdes ceļus starp blakus esošajiem gredzeniem, kas izpaužas kā izolācijas pretestības samazināšanās zem 100 MΩ vai traucējoši zemējuma{3}}bojājumi.Birstes nodiluma modeļiparasti ir pirmais simptoms, ko redz pārbaudes tehniķis.
- Kontakta pretestības pieaugums.Oksidēšanās, piesārņojums vai atsperes spiediena zudums palielina kontakta pretestību no miliomiem līdz omu diapazonam. Strāvas ķēdē tas izraisa sprieguma kritumu un uzsildīšanu; zemas-strāvas sensora līnijā tas paaugstina trokšņa līmeni un var sabojāt CAN telegrammas.
- Kondensācija un korozija.Rumbas ir mitra vide - silta tehnika, auksts tērauds, apkārtējais gaiss. Ātri parādās bedrītes uz gredzenu virsmām, īpaši piekrastes un jūras vietās, kur ir sāls aerosols. Ārzonas platformām, īpašiuzticamības pasākumi ārzonāparasti tiek ierakstīti specifikācijās.
- Vibrācijas{0}}izraisīts kabeļu un savienotāju nodilums.Pats slīdgredzens var būt labs, taču ieejas punktā ir noguruši kabeļu kabeļi, spriedzes samazināšana vai savienotāji. Tas ir biežāk nekā gredzenu{1}}trases kļūme jaunākiem autoparkiem.
- Smērvielas noārdīšanās.Dažos dizainos tiek izmantota kontaktsmērviela vai oksidācijas inhibitors. Laika gaitā tas polimerizējas vai izžūst, jo īpaši virs 60 grādu konstruēšanas temperatūras, un kontakta uzvedība mainās.
- Izolācijas pārrāvums.Piesārņotu izolatoru izsekošana var izraisīt uzplaiksnījumu, jo īpaši augstāka{0}}sprieguma leņķa kopnēs. Tā ir smaga neveiksme, nevis degradācijas līkne.
Lielākā daļa no šiem mehānismiem ir pakāpeniski, un lielākā daļa no tiem ir nosakāmi plānotās pārbaudes laikā -, taču tikai tad, ja pārbaudes procedūrā faktiski tiek mērīta kontakta pretestība, izolācijas pretestība un sukas garums, nevis tikai "skatīties rumbas iekšienē".
Elektrisko prasību norādīšana
Pirms sazināties ar piegādātājiem, uzrakstiet elektrisko aploksni uz papīra. Piegādātāji to jebkurā gadījumā lūgs, un -cenājuma-pieprasīšana (RFQ) notiek ātrāk, ja atbildes tiek izlemtas iepriekš.
- Strāva uz ķēdi, gan nepārtraukta, gan maksimālā (motora apstāšanās strāva var būt 3–6 × nominālā).
- Sprieguma klaseun vai ķēde ir maiņstrāva vai līdzstrāva. 690 V sistēmām pārbaudiet, vai ir spēkā IEC 60664 III vai IV pārsprieguma kategorija.
- Strāvas ķēžu skaitspretsignālu/datu ķēžu skaits, turēti atsevišķi.
- Signālu protokoli- CANopen, Profibus DP, EtherCAT, Profinet, Ethernet 100/1000 Mbit vai analogās sensoru līnijas. Katram protokolam ir atšķirīga trokšņu tolerance.
- Elektrisko trokšņu budžetssensoru kanāliem. Soļa kodētājiem un slodzes-tapas deformācijas mērierīcēm parasti ir nepieciešama milivoltu-līmeņa tīrība;kontakta trokšņa kontroleir daļa no šī budžeta izpildes.
- Izolācijas un dielektriskās prasības- parasti ir lielāks par vai vienāds ar 1000 MΩ pie 500 V līdzstrāvas strāvas ķēdēm, kā arī jaudas-frekvences izturības pārbaude.
- Zemējums. Daudzos dizainos ir iekļauts atsevišķs zemējuma gredzens vai birste; zibens-vietnēm tas nav-apspriežams.
Kontaktu tehnoloģijas izvēle
Neviena viena kontakta tehnoloģija nav vislabākā katram vēja turbīnas lietojumam. Pareizā atbilde parasti ir hibrīds, kas izmanto dažādas tehnoloģijas viena un tā paša mezgla jaudas un signālu sekcijām.
Oglekļa un metāla{0}}grafīta otas
Oglekļa un sudraba{0}}grafīta birstes ir lielākas-pašreizējās pielietojuma - ģeneratoru ierosmes gredzeni un soļa jaudas kopnes. Tie panes lielas strāvas, pieņem zināmu piesārņojumu un ir lēti nomainīt. Kompromiss-ir putekļu veidošanās, dzirdams troksnis un nepieciešamība periodiski pārbaudīt sukas garumu un atsperes spiedienu. Theotas pakāpe(sveķu-saistīts ogleklis, elektrografīts, metāla-grafīts, vara-grafīts) ir jāatbilst strāvas blīvumam un gredzena materiālam.
Vispiemērotākais: soļa motora jauda, ģeneratora ierosme, zemējums. Pievērsiet uzmanību: putekļu uzkrāšanās uz signāla gredzeniem tuvumā, atsperes spiediena novirze, birstes putekļi uz kodētāja optikas, ja tā ir piestiprināta tuvu.
Fiber Brush (vairāku{0}}šķiedru) kontakti
Šķiedru suku dizainā tiek izmantoti smalka zelta vai zelta{0}}sakausējuma stiepļu saišķi, kas atrodas uz dārgmetāla gredzena. Ar daudziem paralēliem kontaktpunktiem un ļoti zemu kontaktspēku uz kvēldiega tie gandrīz nerada netīrumus un tiem ir ļoti zems saskares troksnis. Tie ir dominējošā izvēle sensoriem un datu kanāliem mūsdienu rumbas slīdgredzenos.
Vislabāk piemērota: CAN/Profibus/Ethernet datu līnijām, lāpstiņu sensora signāliem, zemas-strāvas kontrolei. Pievērsiet uzmanību: ierobežota strāva uz kvēldiega saišķi (parasti<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.
Monopavedienu un cēl{0}}metāla stiepļu kontakti
Monopavedienu cēlmetāla kontakti (viena zelta vai zelta-sakausējuma stieple uz dārgmetāla gredzena) atrodas starp šķiedru sukām un tradicionālajām sukām. Tie ir izplatīti kompaktospielāgots slīdēšanas gredzensmezgli, kur ir maz vietas.
Vislabāk piemērotas: zemas-strāvas signālu ķēdēm, hibrīdiem blokiem. Pievērsiet uzmanību: pārklājuma nodilums pēc ļoti liela rotācijas skaita un fakts, ka "apzeltīts-" nav automātiski labāks - plāns zelts virs mīksta substrāta, var nolietoties ātrāk nekā pareizi norādīta sudraba-grafīta suka.
Hibrīdie modeļi
Parastā rumbas slīdēšanas gredzenā apakšējā skursteņa motora jaudu nodrošina oglekļa vai metāla-grafīta sukām, vidējais skurstenis nodrošina lauka-autobusu satiksmi uz šķiedru birstēm, bet augšējais skurstenis apstrādā zemas-strāvas sensora līnijas uz zelta-uz-zelta kontaktiem. Zemējums notiek uz sava īpašā gredzena ar liekām sukām. Šī atdalīšana ļauj vienam mezglam vienlaikus izpildīt pretrunīgas prasības (augsta strāva + zems troksnis).
Vides specifikācija: neapstājas pie "rūpnieciskās kvalitātes"
"Rūpnieciskā pakāpe" nepasaka neko noderīgu. Tālāk norādītie skaitļi ir tie, kam ir nozīme vēja turbīnas specifikāciju lapā.
- Iekļūšanas aizsardzība.Rumbas interjers parasti ir IP54; ārzonas nacelēm un atklātajiem sānslīdes gredzeniem parasti ir nepieciešams IP65 vai augstāks līmenis. SkatIP reitinga interpretācijapar to, ko cipari patiesībā garantē.
- Darba temperatūra.Saprātīgs noklusējums ir no –40 grādi līdz +70 grādiem sauszemes ziemeļu-klimata vietām, no –20 grādi līdz +60 grāds mērenām vietām un kondensācija{5}}kontrolēta jūrā. Aukstā-klimata variantiem smērviela ir jāpārbauda zemā temperatūrā.
- Mitrums.95 % RH ne-kondensācija ir tipisks minimums; vietām ar regulāru kondensāciju var būt nepieciešama iekšējā apkure.
- Sāls-miglas izturība.Jūras un piekrastes turbīnām jāatsaucas uz IEC 60068-2-52 vai ISO 9227 sāls izsmidzināšanas testēšanu uz metāla daļām un savienotājiem.
- Vibrācija.IEC 60068-2-6 sinusoidālie un 2-64 nejaušie profili ir izplatīti atskaites punkti; piegādātājam ir jāiesniedz pārbaužu ziņojumi, nevis mārketinga apgalvojumi.
- Zibens un pārspriegums.Slīdošie gredzeni atrodas uz ceļa, pa kuru var redzēt netiešas zibens strāvas. Par pārsprieguma izturību jāvienojas iepriekš.
TheASV Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas vēja pētniecības programmapublicē noderīgus lauka -uzticamības datus, kas parāda, ka slīpuma un elektriskās sistēmas joprojām ir vienas no augstākajām-atteices-apakšsistēmām ekspluatācijas autoparkos -, tāpēc šiem vides rādītājiem ir jābūt iekļautiem līgumā, nevis mutiskā saistībā.
Mehāniskie un integrācijas ierobežojumi
Modernizācijas projekti biežāk neizdodas attiecībā uz mehānisko piemērotību nekā elektrisko veiktspēju. Pirms dizaina apstiprināšanas apstipriniet:
- Urbuma diametrs un ārējais diametrs pret pieejamo aploksni rumbā vai gondolā
- Vārpstas pielaide, noplūde un koncentriskuma pielaide
- Kabeļa izejas virziens (aksiālais un radiālais) un savienotāja veids - daudzām turbīnām ir ļoti ierobežots kabeļa izliekuma rādiuss
- Montāžas atloka raksts un griezes momenta sviras enkurojums
- Svars un līdzsvars rotējošiem mezgliem
- Piekļuve servisam - vai tehniķis var aizsniegt birstes logu, kad turbīna atrodas apkopes pozīcijā?
Praksē daudzos modernizācijas un atjaunošanas projektos mehāniskie ierobežojumi nosaka dizainu pirms elektriskajiem. Tas ir tad, kad konfigurējams vai pilnībā pielāgots komplekts ir saprātīgāks nekā piespiest kataloga daļu, lai tā būtu piemērota.
Ko nosūtīt piegādātājam
Tīrs piedāvājums saīsina piedāvājuma ciklu no nedēļām līdz dienām. Lai izstrādātu vai izvēlētos slīdēšanas gredzenu, piegādātājam ir nepieciešams viss tālāk minētais:
| Kategorija | Nepieciešama informācija |
|---|---|
| Pieteikums | Turbīnas reitings, modelis (ja tiek atklāts), atrašanās vieta (krastā/piekrastē/jūrā), jaunbūve vai modernizācija |
| Mehāniski | Urbums, ārējais diametrs, garums, montāžas saskarne, griešanās ātrums (nepārtraukts un maksimālais), kabeļa izeja |
| Strāvas ķēdes | Ķēžu skaits, spriegums, nepārtrauktā un maksimālā strāva, AC/DC, frekvence |
| Signālu ķēdes | Ķēžu skaits, protokols (CAN, Profibus, EtherCAT, Ethernet, analogais), datu pārraides ātrums, ekranēšanas prasības |
| Zemējums | Nepieciešamais zemējuma strāvas ceļš, zibens pārsprieguma līmenis |
| Vide | Temperatūras diapazons, mitrums, IP vērtējums, sāls{0}}migla, ja piemērojams, vibrācijas klase |
| Apkope | Paredzamais apkopes intervāls, paredzamais birstes kalpošanas laiks, piekļuves ierobežojumi |
| Dokumentācija | Nepieciešamie testu ziņojumi (augstsprieguma izturība, IR, kontaktizturība, sāls izsmidzināšana, vibrācija), sertifikāti, MTBF dati |
FAQ
J: Kas ir vēja turbīnas slīdēšanas gredzens?
A: Tas ir elektromehānisks mezgls, kas pārsūta jaudu, vadības signālus un datus starp vēja turbīnas stacionāro struktūru un rotējošo daļu -, visbiežāk rotora rumbu (soliņa regulēšanai) vai DFIG iekārtās ģeneratora rotora tinumiem.
J: Kāpēc sabojājas vēja turbīnu slīdošie gredzeni?
A. Visbiežāk sastopamie mehānismi ir birstes nodilums un putekļu uzkrāšanās, kontaktu pretestības palielināšanās piesārņojuma vai zema atsperes spēka dēļ, kondensācijas{0}} izraisīta korozija, kabeļu nogurums no vibrācijas un izolācijas bojājumi. Lielākā daļa no tiem ir pakāpeniski un nosakāmi ar plānoto pārbaudi.
J: Cik bieži jāpārbauda vēja turbīnas slīdēšanas gredzens?
A: Saprātīgs noklusējuma iestatījums ir ikgadēja vizuāla pārbaude, kā arī kontaktu pretestības un izolācijas pretestības pārbaudes; DFIG iekārtu ģeneratora birstes gredzeniem parasti ir nepieciešamas sukas garuma pārbaudes ik pēc 3–12 mēnešiem atkarībā no pienākuma. Precīzam intervālam jāatbilst piegādātāja rokasgrāmatai un turbīnas OEM apkopes grafikam.
J: Vai šķiedru birstes slīdošie gredzeni ir labāki par oglekļa otu vēja turbīnām?
A: Vāja -strāvas signāla un datu kanāliem, jā, - šķiedru sukas nerada gandrīz nekādus gružus un tiem ir ļoti zems kontakta troksnis. Liela-strāvas soļa jaudai vai ģeneratora ierosmei parasti labāka izvēle ir oglekļa vai metāla{4}}grafīta sukas. Mūsdienu rumbas slīdēšanas gredzeni izmanto abus, vienas un tās pašas montāžas atsevišķās sadaļās.
J: Vai vēja turbīnā var izmantot standarta rūpniecisko slīdēšanas gredzenu?
A: Parasti ne bez izmaiņām. Turbīnas rada vibrāciju, kondensāciju, sāls miglu (ārzonā), ilgus apkopes intervālus un jauktu jaudu/signālu, kas pārsniedz vispārīgās rūpnieciskās specifikācijas. Parasti ir nepieciešams turbīnas{2}}konkrēts kataloga modelis vai pielāgots komplekts.
J: Kādu dokumentāciju vajadzētu nodrošināt vēja turbīnas slīdēšanas gredzenu piegādātājam?
A: Vismaz: elektriskās pārbaudes ziņojums (augstsprieguma izturība, izolācijas pretestība, kontakta pretestība), vides testu rezultāti (vibrācija, temperatūra, sāls izsmidzināšana jūrā), apkopes rokasgrāmata ar noteiktu pārbaudes procedūru, rezerves daļu saraksts un materiālu sertifikāti gredzenu un suku komponentiem.
Kopsavilkums: Uztveriet slīdošā gredzena izvēli kā lēmumu par uzticamību
Pareizais vēja turbīnas slīdēšanas gredzens ir tāds, kas atbilst turbīnas elektriskajam apvalkam, iztur tās vidi, atbilst pieejamajai mehāniskajai telpai un atbalsta reālu apkopes plānu 20 gadiem. Lielākā daļa no izmaksām, kas radušās kļūdas dēļ, tiek apmaksāta nevis pirkuma brīdī, bet gan pirmajā neplānotā torņa apmeklējuma laikā.
Pirms runājat ar piegādātājiem, definējiet elektriskās, vides un mehāniskās prasības. Lūdziet pārbaudes ziņojumus, nevis saukļus. Atsevišķas jaudas un signāla kontaktu tehnoloģijas visur, kur to atļauj montāža. Atrodoties atklātā jūrā vai piekrastē, pret koroziju un blīvēšanu izturieties nopietnāk nekā pret kontakta materiāla izvēli - sāls parasti uzvar strīdos pirms birstes.