Vėjo turbinos slydimo žiedai yra maži, palyginti su menčių ar pavarų dėžėmis, bet vienas blogas kontaktas gali sustabdyti kelių{0}}megavatų mašiną. Jų užduotis yra perduoti energiją, valdymo signalus ir duomenis per besisukančius stebulės, generatoriaus ir kartais posūkio mazgo sąsajas. Kai šis perkėlimas tampa nestabilus, pasekmės paprastai pasireiškia kaip žingsnio gedimai, pertraukiami jutiklio duomenys arba neplanuoti -bokšto aptarnavimo apsilankymai -, o atviroje jūroje esančiose vietose viena pakeitimo kelionė gali kainuoti daugiau nei pats slydimo žiedas.
Šis vadovas skirtas inžinieriams, turto valdytojams ir pirkimų komandoms, kurioms reikia pasirinktivėjo turbinos slydimo žiedainaujoms statyboms, modernizavimui ar pakeitimui. Jame aprašoma, kur slydimo žiedai sėdi turbinoje, kaip jie sugenda, ką nurodyti ir kaip palyginti kontaktines technologijas nepatenkant į įprastas atrankos spąstus.
Ką daro vėjo turbinos slydimo žiedai
Slydimo žiedas yra elektromechaninė sąsaja, leidžianti elektros ir signalų grandinėms pereiti nuo stacionaraus rėmo į besisukantį. Šiuolaikinėje komunalinėje{1}}turbinoje paprastai randate slydimo žiedus, vienu metu perduodančius trijų rūšių eismą:
- Žingsnio variklio galia mentės kampui reguliuoti
- Valdymo ir grįžtamojo ryšio signalai tarp pikio sistemos ir pagrindinio valdiklio
- Jutiklio duomenys, pvz., ašmenų įtempimas, temperatūra, vibracija ir ledo aptikimas
Tono valdymas yra labiausiai saugus{0}}iš trijų kanalų.IEC 61400 serijaPagal vėjo turbinų standartus reikalaujama, kad nuolydžio sistemos išliktų pajėgios aptraukti mentes net ir esant gedimams, o tai reiškia, kad slydimo žiedas turi veikti dėl vibracijos, temperatūros svyravimų, kondensacijos ir milijonų apsisukimų per 20 projektavimo metų. Todėl stebulėje esantis 200 eurų vertės komponentas gali nuspręsti, ar 5 MW turbina gamina, ar sėdi be darbo ir laukia krano.
Kur vėjo turbinoje sėdi slydimo žiedai
Kiekvienos vietos pasirinkimo logika skiriasi. Pavyzdžiui, jų maišymas -, generatoriaus sužadinimo grandinės - bendros stebulės konstrukcijos nurodymas yra viena brangiausių klaidų šioje kategorijoje.
Stebulės slydimo žiedai (žingsnio sistema)
Stebulės slydimo žiedai yra sumontuoti ant pagrindinio veleno ir sukasi kartu su rotoriumi. Jie turi žingsnio variklio galią (dažnai 400–690 V kintamosios arba nuolatinės srovės magistralės įtampą), žingsnio valdymo signalus (CANopen, Profibus arba patentuotus protokolus) ir vis daugiau ašmenų jutiklių kanalų. Stebulės slydimo žiedai paprastai yra didelės-angos konstrukcijos, nes pro juos praeina rotoriaus velenas, ir jie turi atlaikyti vibracijos spektrus, kurie yra stipresni nei dauguma gamyklinės įrangos.
Generatoriaus slydimo žiedai (DFIG mašinos)
Dvigubai{0}}maitinami indukciniai generatoriai (DFIG), vis dar paplitę sausumos laivynuose, naudoja slydimo žiedus ant rotoriaus, kad paduotų kintamosios srovės sužadinimo srovę į rotoriaus apvijas. Tai rodo didelę srovę (paprastai kelis šimtus amperų), didesnį sukimosi greitį ir didelį anglies dulkių susidarymą. Šepečio klasė, žiedo paviršiaus apdaila, spyruoklės slėgis ir vėdinimas galvoje – visa tai tiesiogiai veikia tarnavimo laiką. Tiesioginės-pavaros nuolatinio{5}}magneto turbinoms šis slydimo žiedas visai nereikalingas - viena iš priežasčių, kodėl atviroje jūroje veikiančios platformos perėjo prie tiesioginės{7}}pavaros.
Slydimo žiedai
Dauguma didelių turbinų naudoja kabelio kilpą ir atsukimo tvarką, o ne slydimo žiedą, tačiau mažesnės turbinos (paprastai mažesnės nei ~ 500 kW) kartais naudoja pasukamą slydimo žiedą bokšto viršuje, kad būtų galima nuolat suktis. Jie turi mažesnį greitį, bet didesnį aplinkos poveikį ir mažą montavimo vietą.
Hub vs Generator vs Yaw
| Parametras | Centras (Pitch) | Generatorius (DFIG) | Yaw (mažos turbinos) |
|---|---|---|---|
| Tipiškas greitis | Iki ~20 aps./min | 900–2000 aps./min | <1 rpm |
| Tipinė srovė žiedui | 10–63 A galia, plius signalas | 200–1,500 A | 5–30 A |
| Įtampos klasė | 400–690 V ir žemos įtampos signalas | 690 V (rotoriaus pusė) | 230–400 V |
| Dominuojantis stresas | Vibracija, kondensatas, signalo triukšmas | Šepečių susidėvėjimas, dulkės, karštis | Oro poveikis, druskos rūkas |
| Tipiški kanalai | 20–60 (mišri galia / signalas) | 3 maitinimas + įžeminimas | 4–24 |
| Aptarnavimo intervalo gairės | Patikra 12-24mėn | 3–12 mėnesių šepečių patikra | 12 mėnesių |
Aukščiau pateiktos vertės yra įprasti diapazonai iš gamintojo duomenų lapų ir OĮG techninės priežiūros vadovų; tikrieji jūsų mašinos skaičiai visada turi būti pateikti iš turbinos dokumentų ir slydimo žiedų tiekėjo bandymų ataskaitų.
Kaip iš tikrųjų sugenda vėjo turbinos slydimo žiedai
„Slydimo žiedo gedimas“ yra neaiški kategorija. Lauke problemos beveik visada kyla dėl vieno iš toliau nurodytų mechanizmų - ir kiekvienas iš jų nurodo skirtingą dizaino ar priežiūros pataisymą.
- Šepečių susidėvėjimas ir dulkių kaupimasis.Anglies ir metalo{0}}grafito šepečiai dėvėdami generuoja laidžias dulkes. Be ventiliacijos dulkės kaupiasi ant žiedo kamino ir sukuria nuotėkio kelius tarp gretimų žiedų, o tai rodoma kaip izoliacijos varžos sumažėjimas žemiau 100 MΩ arba kaip trikdantis įžeminimo{3}}gedimas.Šepečių nusidėvėjimo modeliaipaprastai yra pirmasis simptomas, kurį mato apžiūros technikas.
- Kontaktinio pasipriešinimo padidėjimas.Oksidacija, užteršimas arba spyruoklės slėgio praradimas padidina kontaktinį atsparumą nuo miliohų iki omų diapazono. Žingsnio maitinimo grandinėje tai sukelia įtampos kritimą ir kaitinimą; esant silpnai-srovei jutiklio linijai, jis padidina triukšmo lygį ir gali sugadinti CAN telegramas.
- Kondensatas ir korozija.Stebulės yra drėgnos aplinkos - šiltos mašinos, šaltas plienas, aplinkos oras. Ant žiedo paviršių greitai susidaro duobės, ypač pakrantėse ir atviroje jūroje, kur yra druskos aerozolio. Skirta atviroje jūroje esančioms platformomsatviroje jūroje veikiančios patikimumo priemonėsdažniausiai įrašomi į spec.
- Vibracijos{0}}sukeltas kabelių ir jungčių susidėvėjimas.Pats slydimo žiedas gali būti geras, tačiau įėjimo taške pavargsta surišti kabeliai, įtempių mažinimo priemonės arba jungtys. Tai dažniau nei žiedo{1}}takų gedimas jaunesniems automobilių parkams.
- Tepalo degradacija.Kai kuriuose modeliuose naudojamas kontaktinis tepalas arba oksidacijos inhibitorius. Laikui bėgant, jis polimerizuojasi arba išdžiūsta, ypač aukštesnėje nei 60 laipsnių konstrukcijoje, ir pasikeičia kontakto elgesys.
- Izoliacijos gedimas.Užterštų izoliatorių sekimas gali sukelti persileidimą, ypač aukštesnės{0}}įtampos šlaituose. Tai sunki nesėkmė, o ne degradacijos kreivė.
Dauguma šių mechanizmų yra laipsniški ir daugumą jų galima aptikti suplanuoto patikrinimo metu -, tačiau tik tuo atveju, jei tikrinimo procedūra iš tikrųjų matuoja kontakto varžą, izoliacijos varžą ir šepečio ilgį, o ne tiesiog „žiūrint į stebulės vidų“.
Nurodykite elektros reikalavimus
Prieš kreipdamiesi į tiekėjus, ant popieriaus užrašykite elektros voką. Tiekėjai vis tiek to paprašys, o užklausa-dėl-pateikimo (RFQ) vyksta greičiau, kai atsakymai apsprendžiami iš anksto.
- Srovė vienoje grandinėje, tiek nuolatinė, tiek didžiausia (variklio užstrigimo srovė gali būti 3–6 × nominali).
- Įtampos klasėir ar grandinė yra kintamoji ar nuolatinė. 690 V sistemoms patikrinkite, ar galioja IEC 60664 III ar IV viršįtampio kategorija.
- Maitinimo grandinių skaičiuspriešsignalo/duomenų grandinių skaičius, laikomi atskirai.
- Signalų protokolai- CANopen, Profibus DP, EtherCAT, Profinet, Ethernet 100/1000 Mbit arba analoginių jutiklių linijos. Kiekvienas protokolas turi skirtingą triukšmo toleranciją.
- Elektros triukšmo biudžetasjutiklių kanalams. Žingsnio koduotojams ir apkrovos-kaiščių įtempimo matuokliams paprastai reikia milivoltų{2}} švaros;kontaktinio triukšmo kontrolėslydimo žiede yra šio biudžeto įvykdymo dalis.
- Izoliacijos ir dielektrikos reikalavimai- paprastai didesnė nei 1 000 MΩ arba lygi 1 000 MΩ esant 500 V nuolatinei įtampai maitinimo grandinėms ir galios -dažnio atsparumo bandymas.
- Įžeminimas. Daugelyje konstrukcijų yra atskiras įžeminimo žiedas arba šepetys; žaibo{1}}svetainėms dėl to negalima-derėtis.
Kontaktinės technologijos pasirinkimas
Nė viena vieno kontakto technologija nėra geriausia kiekvienam vėjo turbinos pritaikymui. Teisingas atsakymas paprastai yra hibridas, kuris naudoja skirtingas technologijas to paties mazgo maitinimo ir signalų sekcijoms.
Anglies ir metalo{0}}grafito šepečiai
Anglies ir sidabro{0}}grafito šepečiai yra galingesni-dabartinių programų - generatorių sužadinimo žiedai ir žingsnio galios magistralės. Jie toleruoja dideles sroves, priima tam tikrą užterštumą ir yra nebrangūs pakeisti. Kompromisas- yra dulkių susidarymas, girdimas triukšmas ir būtinybė periodiškai tikrinti šepečio ilgį ir spyruoklės slėgį. Theteptuko klasė(derva-sujungta anglis, elektrografitas, metalo-grafitas, vario-grafitas) turi atitikti srovės tankį ir žiedo medžiagą.
Geriausiai tinka: žingsnio variklio galiai, generatoriaus sužadinimui, įžeminimui. Stebėkite: ant netoliese esančių signalinių žiedų nesikaupia dulkės, spyruoklės slėgio poslinkis, šepečio dulkės ant daviklio optikos, jei ji sumontuota arti.
Pluošto šepetys (daug{0}}gijimų) kontaktai
Pluoštinių šepečių konstrukcijoms naudojami plono aukso arba aukso{0}}lydinio vielų ryšuliai, pritvirtinti prie brangaus{1}}metalo žiedo. Dėl daugybės lygiagrečių kontaktinių taškų ir labai mažos vieno kaitinamojo siūlelio prispaudimo jėgos, jie beveik nesukuria šiukšlių ir turi labai mažą sąlyčio triukšmą. Jie yra dominuojantis jutiklių ir duomenų kanalų pasirinkimas šiuolaikiniuose stebulės slydimo žieduose.
Geriausiai tinka: CAN/Profibus/Ethernet duomenų linijoms, ašmenų jutiklio signalams, žemos- srovės valdymui. Stebėkite: ribotą srovę viename siūlų pluošte (paprastai<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.
Monofilamentiniai ir tauriųjų{0}}metalinių vielų kontaktai
Monofilamentiniai tauriųjų metalų kontaktai (vienas auksinis arba aukso{1}}lydinio viela ant tauriojo metalo žiedo) yra tarp pluoštinių šepečių ir tradicinių šepečių. Jie dažni kompaktiškuosepritaikytas slydimo žiedasmazgai, kuriuose yra mažai vietos.
Geriausiai tinka: žemos -srovės signalo grandinėms, hibridiniams mazgams. Stebėkite: dengimo susidėvėjimas po labai didelio sukimosi skaičiaus ir faktas, kad „auksinis-padengtas“ automatiškai nėra geresnis - plonas auksas virš minkšto pagrindo gali nusidėvėti greičiau nei tinkamai nurodytas sidabro-grafito šepetys.
Hibridiniai dizainai
Įprastame stebulės slydimo žiede apatinė stulpelio variklio galia perduodama ant anglies ar metalinių-grafito šepečių, vidurinė rietuvė – lauko-autobusų srautas ant pluoštinių šepečių, o viršutinė krūva tvarko žemos-srovės jutiklių linijas ant auksinių-auksinių-kontaktų. Įžeminimas atliekamas ant atskiro žiedo su nereikalingais šepečiais. Šis atskyrimas leidžia vienam įrenginiui vienu metu atitikti prieštaringus reikalavimus (didelė srovė + mažas triukšmas).
Aplinkosaugos specifikacijos: neapsiribokite „pramoniniu lygiu“
„Pramoninis lygis“ nieko naudingo nepasako. Žemiau pateikti skaičiai yra svarbūs vėjo turbinos specifikacijų lape.
- Apsauga nuo patekimo.Stebulės vidus paprastai yra IP54; atviroje jūroje naudojamiems naceliams ir atviriems slydimo žiedams paprastai reikia IP65 ar aukštesnio lygio. ŽrIP reitingo interpretacijauž ką iš tikrųjų garantuoja skaitmenys.
- Darbinė temperatūra.Pagrįstas numatytasis nustatymas yra nuo –40 laipsnio iki +70 laipsnio sausumoje esančioms šiaurės{2}}klimato vietoms, nuo –20 laipsnio iki +60 laipsnio vidutinio klimato vietovėms, o kondensacija-kontroliuojama jūroje. Šalto -klimato variantams tepalas turi būti patikrintas esant žemai temperatūrai.
- Drėgmė.95 % santykinio drėgnumo ne-kondensacija yra įprastas minimumas; vietose, kuriose nuolat kondensuojasi, gali prireikti vidinio šildymo.
- Druskos-rūko atsparumas.Jūros ir pakrantės turbinos turi atitikti IEC 60068-2-52 arba ISO 9227 metalinių dalių ir jungčių druskos purškimo bandymus.
- Vibracija.IEC 60068-2-6 sinusoidiniai ir 2-64 atsitiktiniai profiliai yra įprasti atskaitos taškai; tiekėjas turėtų pateikti bandymų ataskaitas, o ne rinkodaros teiginius.
- Žaibas ir banga.Žingsnio slydimo žiedai yra ant kelio, kuriame matomos netiesioginės žaibo srovės. Dėl atsparumo viršįtampiams reikia susitarti iš anksto.
TheJAV nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos vėjo tyrimų programaskelbia naudingus lauko-patikimumo duomenis, rodančius, kad žingsnio ir elektros sistemos išlieka tarp didesnio -gedimų-procento posistemių eksploatuojamuose laivynuose -, todėl šie aplinkosaugos numeriai turėtų būti nurodyti sutartyje, o ne žodiniame įsipareigojime.
Mechaniniai ir integravimo apribojimai
Atnaujinimo projektai sugenda dėl mechaninio pritaikymo dažniau nei dėl elektrinių savybių. Prieš patvirtindami dizainą, patvirtinkite:
- Skylės skersmuo ir išorinis skersmuo atsižvelgiant į turimą gaubtą stebulėje arba galvoje
- Veleno tolerancija, nutekėjimas ir koncentriškumas
- Kabelio išėjimo kryptis (ašinė ar radialinė) ir jungties tipas - daugelio turbinų kabelio lenkimo spindulys yra labai ribotas
- Montavimo flanšo raštas ir sukimo momento svirties inkaravimas
- Svoris ir balansas besisukantiems mazgams
- Prieiga prie priežiūros - ar technikas gali pasiekti šepečio langą, kai turbina yra aptarnavimo padėtyje?
Praktiškai daugelyje modernizavimo ir maitinimo projektų mechaniniai apribojimai lemia dizainą prieš elektrinius. Tai yra tada, kai konfigūruojamas arba visiškai pritaikytas agregatas yra protingesnis nei priverstinis katalogo dalies pritaikymas.
Ką siųsti tiekėjui
Švarus RFQ sutrumpina citatos ciklą nuo savaičių iki dienų. Tiekėjui reikia visų šių dalykų, kad suprojektuotų arba pasirinktų slydimo žiedą:
| Kategorija | Reikalinga informacija |
|---|---|
| Taikymas | Turbinos įvertinimas, modelis (jei atskleista), vieta (sausoje / pakrantėje / jūroje), nauja statyba ar modifikavimas |
| Mechaninis | Anga, išorinis skersmuo, ilgis, montavimo sąsaja, sukimosi greitis (nepertraukiamas ir didžiausias), kabelio išėjimas |
| Maitinimo grandinės | Grandinių skaičius, įtampa, nuolatinė ir didžiausia srovė, AC/DC, dažnis |
| Signalų grandinės | Grandinių skaičius, protokolas (CAN, Profibus, EtherCAT, Ethernet, analoginis), duomenų perdavimo sparta, ekranavimo reikalavimai |
| Įžeminimas | Reikalingas įžeminimo srovės kelias, žaibo viršįtampio lygis |
| Aplinka | Temperatūros diapazonas, drėgmė, IP įvertinimas, druskos -rūkas, jei taikoma, vibracijos klasė |
| Priežiūra | Numatomas priežiūros intervalas, numatomas šepečio tarnavimo laikas, prieigos apribojimai |
| Dokumentacija | Reikalingos bandymų ataskaitos (atsparumas aukštai temperatūrai, IR, atsparumas kontaktui, druskos purškimas, vibracija), sertifikatai, MTBF duomenys |
DUK
Kl .: Kas yra vėjo turbinos slydimo žiedas?
A: Tai elektromechaninis mazgas, perduodantis galią, valdymo signalus ir duomenis tarp stacionarios vėjo turbinos struktūros ir besisukančios dalies -, dažniausiai rotoriaus stebulės (žingsnio valdymui) arba DFIG mašinose generatoriaus rotoriaus apvijų.
Kl .: Kodėl sugenda vėjo turbinos slydimo žiedai?
A: Įprasti mechanizmai yra šepečių susidėvėjimas ir dulkių kaupimasis, kontaktinio pasipriešinimo padidėjimas dėl užteršimo arba mažos spyruoklės jėgos, kondensacijos{0}}sukelta korozija, kabelių vibracijos nuovargis ir izoliacijos gedimas. Dauguma jų yra laipsniški ir aptinkami suplanuotu patikrinimu.
Klausimas: Kaip dažnai reikia tikrinti vėjo turbinos slydimo žiedą?
A: Pagrįstas nutylėjimas yra kasmetinis vizualinis patikrinimas, taip pat kontaktinio atsparumo ir izoliacijos varžos patikrinimai; DFIG mašinų generatoriaus šepečių žiedus paprastai reikia tikrinti kas 3–12 mėnesių, priklausomai nuo darbo. Tikslus intervalas turėtų atitikti tiekėjo vadovą ir turbinos OEM techninės priežiūros grafiką.
Klausimas: Ar pluoštinio šepečio slydimo žiedai yra geresni nei anglies šepetys vėjo turbinoms?
A: Esant silpnam-sroviniam signalui ir duomenų kanalams, taip - pluoštiniai šepečiai beveik negeneruoja šiukšlių ir turi labai mažą kontaktinį triukšmą. Didelės-srovės žingsnio galiai arba generatoriaus sužadinimui paprastai geresnis pasirinkimas yra anglies ar metalo{4}}grafito šepečiai. Šiuolaikiniai stebulės slydimo žiedai naudoja abu, atskirose to paties mazgo sekcijose.
K: Ar vėjo turbinoje galima naudoti standartinį pramoninį slydimo žiedą?
A: Paprastai ne be pakeitimų. Turbinos sukelia vibraciją, kondensaciją, druskos rūką (jūroje), ilgus priežiūros intervalus ir mišrią galios / signalo srautą, viršijantį bendrąsias pramonines specifikacijas. Paprastai reikalingas arba turbinos,{2}}konkretus katalogo modelis, arba pritaikytas agregatas.
K: Kokius dokumentus turėtų pateikti vėjo turbinos slydimo žiedo tiekėjas?
A: Mažiausiai: elektrinio bandymo ataskaita (atsparumas aukštai įtampai, izoliacijos varža, kontaktinė varža), aplinkos bandymų rezultatai (vibracija, temperatūra, druskos purškimas, jei atviroje jūroje), techninės priežiūros vadovas su nustatyta patikros procedūra, atsarginių dalių sąrašas ir žiedų bei šepečių komponentų medžiagų sertifikatai.
Santrauka: Laikykite slydimo žiedo pasirinkimą kaip patikimumo sprendimą
Tinkamas vėjo turbinos slydimo žiedas yra tas, kuris atitinka turbinos elektrinį apvalkalą, išlaiko aplinką, tinka turimai mechaninei erdvei ir palaiko realų 20 metų priežiūros planą. Didžioji dalis išlaidų, susijusių su suklydimu, sumokama ne perkant, o per pirmąjį neplanuotą apsilankymą bokšte{2}}.
Prieš kalbėdami su tiekėjais, apibrėžkite elektros, aplinkos ir mechaninius reikalavimus. Prašykite bandymų ataskaitų, o ne šūkių. Atskiros maitinimo ir signalo kontaktų technologijos visur, kur tai leidžia surinkimas. O atviroje jūroje ar pakrantėje esančiose vietose į koroziją ir sandarinimą žiūrėkite rimčiau nei į kontaktinės medžiagos pasirinkimą - druska paprastai laimi ginčus prieš šepetį.