Tuuleturbiini libisemisrõngad on labade või käigukastidega võrreldes väikesed, kuid üksainus halb kontakt võib mitme{0}}megavatise masina peatada. Nende ülesanne on edastada võimsust, juhtsignaale ja andmeid rummu, generaatori ja mõnikord ka pöördesõlme sees olevate pöörlevate liideste kaudu. Kui see ülekanne muutub ebastabiilseks, ilmnevad selle tagajärjed tavaliselt kõrguse tõrgete, katkendlike andurite andmete või plaanivälise -torni teeninduskülastusena - ning avamerekohtades võib üks asendusreis maksta rohkem kui libisemisrõngas ise.
See juhend on kirjutatud inseneridele, varahalduritele ja hankemeeskondadele, kes peavad tegema valikutuuleturbiini libisemisrõngaduute ehitamise, moderniseerimise või asenduste jaoks. See hõlmab turbiini libisemisrõngaste asukohta, nende tõrkeid, mida täpsustada ja kuidas võrrelda kontakttehnoloogiaid ilma tavalistesse valikulõksudesse sattumata.
Mida teevad tuuleturbiini libisemisrõngad
Libisemisrõngas on elektromehaaniline liides, mis laseb elektri- ja signaaliahelatel ristuda statsionaarsest raamist pöörlevasse. Kaasaegses utiliidi-skaalaturbiinis leiate tavaliselt libisemisrõngaid, mis kannavad korraga kolme tüüpi liiklust:
- Mootori võimsus tera nurga reguleerimiseks
- Juht- ja tagasisidesignaalid helikõrguse süsteemi ja põhikontrolleri vahel
- Andurite andmed, nagu tera pinge, temperatuur, vibratsioon ja jäätuvastus
Helikõrguse juhtimine on neist kolmest kõige{0}}ohutuskriitilisem kanal.IEC 61400-seeriaTuuleturbiinide standardid nõuavad, et kaldesüsteemid suudaksid labasid sulgeda ka rikete korral, mis tähendab, et libisemisrõngas peab 20-aastase disainiea jooksul töötama vibratsiooni, temperatuurikõikumiste, kondenseerumise ja miljonite pöörete kaudu. Rummus istuv 200-eurone komponent võib seega otsustada, kas 5 MW turbiin toodab või seisab kraanat oodates jõude.
Kus tuuleturbiinis istuvad libisemisrõngad
Valikuloogika on iga asukoha puhul erinev. Nende segamine -, näiteks generaatori ergutusahelale - üldise rummu kujunduse määramine on üks kallimaid vigu selles kategoorias.
Rummu libisemisrõngad (kaldesüsteem)
Rummu libisemisrõngad on paigaldatud peavõllile ja pöörlevad koos rootoriga. Need kannavad mootori sammu võimsust (sageli 400–690 V vahelduv- või alalisvoolu siini pinge), sammu juhtsignaale (CANopen, Profibus või patenteeritud protokollid) ja kasvavat arvu labade andurite kanaleid. Rummu libisemisrõngad on tavaliselt-suurte avadega, kuna rootori võll läbib neid ja need peavad taluma vibratsioonispektreid, mis on tugevamad kui enamik tehaseseadmeid.
Generaatori libisemisrõngad (DFIG-masinad)
Kahekordse-toitega induktsioongeneraatorid (DFIG-id), mis on endiselt levinud maismaal asuvates laevastikes, kasutavad rootoril olevaid libisemisrõngaid, et anda vahelduvvoolu ergutusvool rootori mähistele. Need näevad suurt voolu (tavaliselt mitusada amprit), suuremat pöörlemiskiirust ja märkimisväärset süsiniku tolmu teket. Pintsli kvaliteet, rõnga pinnaviimistlus, vedrusurve ja gondli ventilatsioon mõjutavad otseselt kasutusiga. Otseajamiga-püsimagnetturbiinid-ei vaja seda liugrõngast üldse - üks põhjus, miks avamereplatvormid on liikunud otseajami- poole.
Libisemisrõngad
Enamik suuri turbiine kasutab libisemisrõnga asemel kaablisilmust ja lahtikeeramisrutiini, kuid väiksemad turbiinid (tavaliselt alla ~500 kW) kasutavad mõnikord pideva pöörlemise võimaldamiseks torni ülaosas libisemisrõngast. Need on väiksema kiirusega, kuid suurema keskkonnamõjuga ja kitsa paigaldusruumiga.
Hub vs Generaator vs Yaw
| Parameeter | Jaotur (kõrgus) | Generaator (DFIG) | Yaw (väikesed turbiinid) |
|---|---|---|---|
| Tüüpiline kiirus | Kuni ~20 pööret minutis | 900–2000 pööret minutis | <1 rpm |
| Tüüpiline vool rõnga kohta | 10–63 A võimsus pluss signaal | 200–1,500 A | 5–30 A |
| Pingeklass | 400–690 V pluss madalpinge{2}}signaal | 690 V (rootori pool) | 230–400 V |
| Domineeriv stress | Vibratsioon, kondensatsioon, signaalimüra | Harja kulumine, tolm, kuumus | Ilmastikumõju, soolaudu |
| Tüüpilised kanalid | 20–60 (segavõimsus/signaal) | 3 võimsust + maandus | 4–24 |
| Hooldusintervalli juhis | Ülevaatus 12-24 kuud | 3–12 kuud harja kontroll | 12 kuud |
Ülaltoodud väärtused on tavalised vahemikud tootja andmelehtedelt ja originaalseadmete tootjate hooldusjuhenditest; Teie masina tegelikud arvud peaksid alati pärinema turbiini dokumentatsioonist ja libisemisrõnga tarnija katsearuannetest.
Kuidas tuuleturbiini libisemisrõngad tegelikult ebaõnnestuvad
"Libisemisrõnga rike" on ebamäärane kategooria. Valdkonnas taanduvad probleemid peaaegu alati ühele allolevatest mehhanismidest - ja igaüks neist viitab erinevale kujundusele või hooldusparandusele.
- Harja kulumine ja tolmu kogunemine.Süsinik- ja metall{0}}grafiitharjad tekitavad kulumisel elektrit juhtivat tolmu. Ilma ventilatsioonita koguneb tolm rõngavirnale ja tekitab külgnevate rõngaste vahele lekketeid, mis ilmnevad isolatsioonitakistuse langemisena alla 100 MΩ või häirivate maandus{3}}rikkete väljalülitamisena.Pintsli kulumismustridon tavaliselt esimene sümptom, mida kontrollitehnik näeb.
- Kontakttakistuse tõus.Oksüdatsioon, saastumine või vedru rõhu kadumine suurendab kontakttakistust millioomidelt oomi vahemikku. Kõrgtoiteahelas põhjustab see pingelangust ja kuumenemist; madala-voolu anduriliinil tõstab see müra alampiiri ja võib rikkuda CAN-telegramme.
- Kondensatsioon ja korrosioon.Rummud on niiskes keskkonnas - soojad masinad, külm teras, ümbritsev õhk. Rõngapindadele tekib kiiresti auk, eriti ranniku- ja avamerealadel, kus esineb soolaaerosool. Avamereplatvormide jaoks, pühendatudavamere töökindluse meetmedon tavaliselt spetsifikatsiooni sisse kirjutatud.
- Vibratsioonist{0}} tingitud kaablite ja pistikute kulumine.Libisemisrõngas ise võib olla korras, kuid patsi kaablid, tõmbekaitsed või pistikud väsivad sisenemispunktis. See on tavalisem kui ring-raja rike noorematel autodel.
- Määrdeaine lagunemine.Mõned konstruktsioonid kasutavad kontaktmäärdeainet või oksüdatsiooniinhibiitorit. Aja jooksul see polümeriseerub või kuivab, eriti temperatuuril üle 60 kraadi, ja kontaktkäitumine muutub.
- Isolatsiooni purunemine.Saastunud isolaatorite jälgimine võib põhjustada ülevoolu, eriti kõrgem{0}}pingeastmega bussidel. See on raske ebaõnnestumine, mitte lagunemiskõver.
Enamik neist mehhanismidest on järkjärgulised ja enamik on tuvastatavad plaanilise kontrolli käigus -, kuid ainult siis, kui kontrolliprotseduur mõõdab kontakttakistust, isolatsioonitakistust ja harja pikkust, selle asemel, et lihtsalt "rummu sisse vaadata".
Elektrinõuete täpsustamine
Enne tarnijatega ühenduse võtmist kirjutage elektriline ümbrik paberile. Tarnijad küsivad seda niikuinii ja -pakkumise-päring (RFQ) läheb kiiremini, kui vastused on eelnevalt otsustatud.
- Voolu vooluringi kohta, nii pidev kui ka maksimaalne (mootori sammuga seiskumisvool võib olla 3–6 × nominaalne).
- Pingeklassja kas vooluahel on vahelduv- või alalisvoolus. 690 V süsteemide puhul kontrollige, kas kehtib IEC 60664 III või IV ülepingekategooria.
- Toiteahelate arvversussignaali/andmeahelate arv, hoitakse eraldi.
- Signaaliprotokollid- CANopen, Profibus DP, EtherCAT, Profinet, Ethernet 100/1000 Mbit või analooganduri liinid. Igal protokollil on erinev müra taluvus.
- Elektrimüra eelarveandurikanalite jaoks. Helikõrguse kodeerijad ja koormuse-tihvti deformatsioonimõõturid vajavad tavaliselt millivoldi{2}}puhtust;kontaktmüra kontrollslip ring on osa selle eelarve täitmisest.
- Isolatsiooni- ja dielektrinõuded- tavaliselt suurem või võrdne 1000 MΩ 500 V alalisvoolu juures toiteahelate puhul, millele lisandub toite-sagedustaluvuse test.
- Maandus. Paljud konstruktsioonid sisaldavad eraldi maandusrõngast või harja; välk-saitide puhul pole see-läbirääkilik.
Kontakttehnoloogia valimine
Ükski ühe kontaktiga tehnoloogia pole parim iga tuuleturbiini rakenduse jaoks. Õige vastus on tavaliselt hübriid, mis kasutab sama koostu toite- ja signaalisektsioonide jaoks erinevaid tehnoloogiaid.
Süsinik- ja metall{0}}grafiitpintslid
Süsinik- ja hõbe{0}}grafiidipintslid on suuremate-praeguste rakenduste - generaatorite ergutusrõngad ja tõusujõu siinid. Nad taluvad suuri voolusid, aktsepteerivad mõningast saastumist ja on odavad asendada. Kompromiss-on tolmu teke, kuuldav müra ning vajadus regulaarselt kontrollida harja pikkust ja vedru survet. Thepintsli hinne(vaigu -seotud süsinik, elektrografiit, metall-grafiit, vask-grafiit) peavad vastama voolutihedusele ja rõnga materjalile.
Sobib kõige paremini: sammumootori võimsus, generaatori ergutus, maandus. Jälgige: tolmu kogunemist läheduses asuvatele signaalirõngastele, vedru rõhu triivi, harjatolmu kodeerija optikale, kui see on lähedale paigaldatud.
Fiiberpintsli (mitme{0}}kiudkiu) kontaktid
Fiiberharjade kujundustes kasutatakse peenest kullast või kullast{0}}sulamist juhtmeid, mis liiguvad väärismetallist-rõngal. Paljude paralleelsete kontaktpunktide ja väga väikese kontaktjõu hõõgniidi kohta ei tekita need peaaegu üldse prahti ja neil on väga madal kontaktmüra. Need on domineeriv valik andurite ja andmekanalite jaoks kaasaegsetes rummu libisemisrõngastes.
Sobib kõige paremini: CAN/Profibus/Ethernet andmeliinid, teraanduri signaalid, nõrk{0}}voolu juhtimine. Jälgige: piiratud voolu hõõgniidi kimbu kohta (tavaliselt<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.
Monofilament- ja vääris{0}}metallist traatkontaktid
Kiudharjade ja traditsiooniliste harjade vahele jäävad monokiust väärismetallist-kontaktid (üksik kullast või kullast{1}}sulamist traat väärismetallist-rõngal. Need on levinud kompaktsenakohandatud libisemisrõngassõlmed, kus ruumi napib.
Sobib kõige paremini: nõrk-voolu signaaliahelad, hübriidsõlmed. Jälgige: plaadistuse kulumine pärast väga suurt pöörlemissagedust ja tõsiasi, et "kullatud-kaetud" ei ole automaatselt parem - õhuke kuld pehmel aluspinnal võib kuluda kiiremini kui õigesti määratud hõbe-grafiitpintsel.
Hübriidkujundused
Tüüpilise rummu libisemisrõnga puhul kannab alumine virn süsinik- või metall{0}}grafiitharjadel, keskmine pinn-bussiliiklust kiudharjadel ja ülemine pinn käsitleb madala-voolu anduri jooni kuldsetel-kuldkontaktidel-. Maandus on eraldi rõngas koos üleliigsete harjadega. See eraldamine võimaldab ühel koostul vastata samaaegselt vastuolulistele nõuetele (suur vool + madal müratase).
Keskkonnaspetsifikatsioon: ärge peatuge "tööstuslikul tasemel"
"Tööstusklass" ei ütle teile midagi kasulikku. Allolevad numbrid on tuuleturbiini tehniliste andmete lehel olulised.
- Sissepääsu kaitse.Rummu sisemused on tavaliselt IP54; avamere gondlid ja katmata libisemisrõngad vajavad tavaliselt IP65 või kõrgemat kaitset. VaataIP reitingu tõlgendusselle eest, mida numbrid tegelikult tagavad.
- Töötemperatuur.Mõistlik vaikeväärtus on –40 kraadi kuni +70 kraadi põhjapoolsete kliimaalade puhul maismaal, –20 kraadi kuni +60 kraadi parasvöötme jaoks ja kondensaat{5}}kontrollitud avamere puhul. Külma-kliima variandid vajavad madalal temperatuuril kontrollitud määrdeainet.
- Niiskus.95 % suhteline õhuniiskus mitte-on kondenseeruv tüüpiline miinimum; regulaarse kondensatsiooniga kohtades võib olla vajalik sisemine küte.
- Soola-udukindlus.Avamere- ja rannikuturbiinid peaksid viima IEC 60068-2-52 või ISO 9227 metallist osade ja pistikute soolapihustustestidele.
- Vibratsioon.IEC 60068-2-6 siinus- ja 2-64 juhuslikud profiilid on tavalised võrdluspunktid; tarnija peaks esitama katsearuanded, mitte turundusväiteid.
- Välk ja laine.Piksu libisemisrõngad asuvad rajal, mis näeb kaudseid välguvoolusid. Ülepingetavuses tuleks eelnevalt kokku leppida.
TheUSA riikliku taastuvenergia labori tuuleuuringute programmavaldab kasulikke välja-usaldusväärsuse andmeid, mis näitavad, et tõusu- ja elektrisüsteemid on endiselt-rikete-alamsüsteemide hulgas töötavates autoparkides -, mistõttu peaksid need keskkonnanumbrid olema lepingus, mitte suulises kohustuses.
Mehaanilised ja integratsioonipiirangud
Uuendusprojektid ebaõnnestuvad mehaanilise sobivuse tõttu sagedamini kui elektrilise jõudluse osas. Enne disaini kinnitamist kinnitage:
- Ava läbimõõt ja välisläbimõõt vastu rummu või gondli olemasolevat ümbrist
- Võlli tolerants, läbijooksu ja kontsentrilisuse varu
- Kaabli väljumissuund (aksiaalne vs radiaalne) ja pistiku tüüp - paljudel turbiinidel on väga piiratud kaabli painderaadius
- Paigaldusääriku muster ja pöördemomendi õla ankurdamine
- Pöörlevate sõlmede kaal ja tasakaal
- Juurdepääs hooldusele - kas tehnik võib harjaaknani jõuda, kui turbiin on hooldusasendis?
Praktikas määravad paljude moderniseerimis- ja taastootmisprojektide puhul mehaanilised piirangud konstruktsiooni enne, kui elektrilised. See on siis, kui konfigureeritav või täielikult kohandatud koost on mõistlikum kui sundida kataloogiosa sobitama.
Mida tarnijale saata
Puhas RFQ lühendab hinnapakkumise tsüklit nädalatelt päevadeni. Tarnija vajab libisemisrõnga kujundamiseks või valimiseks kõike järgmist:
| Kategooria | Vajalik teave |
|---|---|
| Rakendus | Turbiini nimiväärtus, mudel (kui see on avalikustatud), asukoht (madal/rannikul/avamerel), uus ehitamine vs moderniseerimine |
| Mehaaniline | Puur, välisläbimõõt, pikkus, paigaldusliides, pöörlemiskiirus (pidev ja tipp), kaabli väljapääs |
| Toiteahelad | Ahelade arv, pinge, pidev ja tippvool, AC/DC, sagedus |
| Signaaliahelad | Vooluahelate arv, protokoll (CAN, Profibus, EtherCAT, Ethernet, analoog), andmeedastuskiirus, varjestusnõuded |
| Maandus | Nõutav maandusvoolu teekond, välklambi tase |
| Keskkond | Temperatuurivahemik, niiskus, IP-reiting, soola{0}}udu, kui see on olemas, vibratsiooniklass |
| Hooldus | Eeldatav hooldusvälba, harja eluiga, juurdepääsupiirangud |
| Dokumentatsioon | Nõutavad katseprotokollid (HV vastupidavus, IR, kontaktikindlus, soolapihustus, vibratsioon), sertifikaadid, MTBF andmed |
KKK
K: Mis on tuuleturbiini libisemisrõngas?
V: See on elektromehaaniline koost, mis edastab võimsust, juhtsignaale ja andmeid tuuleturbiini statsionaarse struktuuri ja pöörleva osa -, kõige sagedamini rootori rummu (sammu reguleerimiseks) või DFIG-masinate puhul generaatori rootori mähiste vahel.
K: Miks tuuliku libisemisrõngad ebaõnnestuvad?
V: Levinud mehhanismid on harja kulumine ja tolmu kogunemine, kontakti takistuse tõus saastumise või väikese vedrujõu tõttu, kondensatsioonist{0}}ajendav korrosioon, kaablite vibratsiooniväsimine ja isolatsiooni purunemine. Enamik neist on järkjärgulised ja plaanilise kontrolliga tuvastatavad.
K: Kui sageli tuleks tuuliku libisemisrõngast kontrollida?
V: Mõistlik vaikimisi on iga-aastane visuaalne kontroll pluss kontakttakistuse ja isolatsioonitakistuse kontroll; DFIG-masinate generaatori harjarõngad vajavad harja pikkuse kontrollimist tavaliselt iga 3–12 kuu järel, sõltuvalt tööülesannetest. Täpne intervall peaks järgima tarnija käsiraamatut ja turbiini OEM hooldusgraafikut.
K: Kas kiudharja libisemisrõngad on paremad kui tuuleturbiinide süsinikhari?
V: Madala-voolu signaali- ja andmekanalite puhul ei tekita jah - fiiberharjad peaaegu üldse prahti ja neil on väga madal kontaktmüra. Suure-voolu sammu võimsuse või generaatori ergastamiseks on süsinik- või metall{4}}grafiitharjad tavaliselt parem valik. Kaasaegsed rummu libisemisrõngad kasutavad mõlemat, sama koostu eraldi sektsioonides.
K: Kas tuuleturbiinis saab kasutada standardset tööstuslikku libisemisrõngast?
V: Tavaliselt mitte ilma muudatusteta. Turbiinid tekitavad vibratsiooni, kondenseerumist, soolaudu (avamerel), pikki hooldusvälbasid ja segavõimsuse/signaali liiklust, mis ületavad üldist tööstuslikku spetsifikatsiooni. Tavaliselt on vaja kas turbiini-spetsiifilist kataloogimudelit või kohandatud komplekti.
K: Milliseid dokumente peaks tuuleturbiini libisemisrõnga tarnija esitama?
V: Vähemalt: elektrilise testimise aruanne (kõrgpinge vastupidavus, isolatsioonitakistus, kontakttakistus), keskkonnakatsete tulemused (vibratsioon, temperatuur, soolapihustus avamerel), hooldusjuhend koos kindlaksmääratud kontrolliprotseduuriga, varuosade loend ning rõnga- ja harjakomponentide materjalisertifikaadid.
Kokkuvõte: käsitlege libisemisrõnga valikut kui usaldusväärsust puudutavat otsust
Õige tuuleturbiini libisemisrõngas on see, mis sobib turbiini elektrilise ümbrisega, talub keskkonda, sobib olemasoleva mehaanilise ruumiga ja toetab realistlikku hooldusplaani 20 aasta jooksul. Suurem osa selle valesti eksimise kuludest ei maksta mitte ostmisel, vaid esimese planeerimata tornikülastuse ajal.
Enne tarnijatega rääkimist määratlege elektri-, keskkonna- ja mehaanilised nõuded. Küsige testiaruandeid, mitte loosungeid. Eraldi toite- ja signaalikontaktide tehnoloogiad kõikjal, kus koost seda võimaldab. Ja avamere või rannikualade puhul võtke korrosiooni ja tihendamist tõsisemalt kui kontaktmaterjali valikut - sool võidab tavaliselt vaidlused enne, kui hari võidab.