Tuuleturbiinide libisemisrõngad: tüübid, rike ja valik

Tuuleturbiini libisemisrõngad on väikesed, kuid missiooni{0}}kriitilised komponendid. Need kannavad toidet, juhtsignaale ja andmeid läbi turbiini sees olevate pöörlevate liideste - alates torni ülaosas olevast pöördelaagrist kuni labasid käitava pöörleva rummuni kuni teatud generaatori konstruktsioonini. Kui libisemisrõngas on õigesti määratud, kaldub turbiin, kaldub ja suhtleb katkestusteta. Kui see on alamõõduline, halvasti tihendatud või ei sobi pigiarhitektuuriga, ilmnevad sümptomid kiiresti: helikõrguse kommunikatsiooni vead, vahelduvad tagasiside vead, harjajäägid ja planeerimata seisakud.

See juhend selgitab peamisi tüüpetuuleturbiinides kasutatavad libisemisrõngad, kus igaüks masinas istub, kuidas elektrilised ja hüdraulilised sammud muudavad nõudeid ja milliseid spetsifikatsioone peaks hooldusmeeskond või projekteerimisinsener koguma enne standardse asendus- või kohandatud üksuse tellimist.

Mis on tuuleturbiini libisemisrõngas?

Libisemisrõngas on pöörlev elektripistik. See edastab toidet, juhtsignaale või andmeid statsionaarse ja pöörleva struktuuri vahel, sundimata kaableid väänduma. Tuuleturbiinis pöörlevad normaalses töös mitu agregaati: gondel liigub tuule suuna jälgimiseks, rummu pöörleb pidevalt koos labadega ja mõned generaatori topoloogiad -, eriti kahekordselt-toidavad induktsioongeneraatorid (DFIG), mida kasutatakse laialdaselt utiliitides-skaala tuulerõngad ja voolud -.

Libisemisrõnga ülesanne on hoida selle pöörlemise ajal elektrilist järjepidevust. Praktiliselt asendab see kaabli, mis muidu mõne tunni jooksul rikke kerkiks.

Miks on libisemisrõngad tuuleturbiinides olulised?

Tuuleturbiinid ei tööta puhastes laborites. Gondli sees olev libisemisrõngas näeb jõuülekande vibratsiooni, külma-sooja rattasõidu ajal kondenseerumist, pidurite kulumisest ja välisõhu sissepääsust tulenevat peent tolmu ning - avamere - soolaudu, mis ründab kaitsmata metalli. Rummu sees olev kalde libisemisrõngas edastab ka ohutus{5}}kriitilisi signaale: kui laba sammu kontroller kaotab side, peab turbiin reageerima, sageli kallutades sule ja peatudes.

Seetõttu ebaõnnestub kulunud või mittespetsiifiline{0}}sõrmus harva ühe dramaatilise sündmusena. See ebaõnnestub mustrina: kontakti takistuse tõus, aeg-ajalt CAN-siini vead, järk-järgult sagedasemad helikõrguse hoiatused, seejärel raske rike. Töökindlusinsenerid hoolivad libisemisrõngastest just seetõttu, et rikkerežiim on aeglane, kaugdiagnoosimine kulukas ja 90-meetrises tornis või 50 km avamerel hooldamine kulukas.

Tuuleturbiinide libisemisrõngaste peamised tüübid

Mitte iga turbiin ei kasuta igat tüüpi ja projekteerimisrõhk on igas kohas väga erinev. Allolevad neli komplekti hõlmavad peaaegu kõiki tuuleturbiini libisemisrõnga rakendusi, mida kohtate.

1. Lengerdusrõngad (enamasti väikesed ja hajutatud tuuleturbiinid)

Väikestes tuuleturbiinides - elamu, väljaspool-võrku, telekommunikatsiooni-torni, põllumajanduslikku - paikneb generaator tavaliselt pöörleva pea sees. Tuule jälgimiseks pöördub kogu pea ja toodetud võimsus peab liikuma statsionaarsest tornist alla kontrolleri ja akupanka. Sellel liidesel on libisemisrõngas, mis laseb peal vabalt pöörelda, samal ajal kui allpool olev kaablitee jääb fikseerituks.

Domineerivad piirangud ei ole siin suur kiirus; need on ruum, ilm ja kaablite arv. Rõngas peab sageli mahtuma läbi kitsa vertikaalse võlli, taluma aastaid UV-kiirguse ja külmumis-sulamistsüklit ning läbima 2–6 toiteahelat ja valikulisi pidurdus- või andurivoolikuid. Madala-kiirusega pöörderakenduste puhul on korpuse reiting ja kaabli tõmbevabastus tavaliselt olulisemad kui harja-kiiruse jõudlus -, mis jääb sageli tähelepanuta, kui ostjad keskenduvad ainult vooluahelate arvule.

Enamik kasuliku{0}}skaala (MW-klassi) turbiine seda teebmittekasutage traditsioonilist libisemisrõngast. Need juhivad lengerdust kaabliaasade ja kaabli-keerdumise loenduriga, mis käivitab automaatse lahtikeeramise pärast määratud arvu pöörete arvu. Nii et kui keegi küsib "kas kõik tuuleturbiinid kasutavad libisemisrõngaid?" - aus vastus on ei, mitte suurte turbiinide pöördeteljel.

2. Rummu või kalde reguleerimise libisemisrõngad (utiliidi-skaala turbiinid)

See on libisemisrõngas, mida enamik inimesi mõtleb, kui nad ütlevad "tuuleturbiini libisemisrõngas". See asub statsionaarse gondli raami ja pöörleva rummu vahel ning kannab toidet ja sidet labade kaldesüsteemi - jaoks, mis reguleerib iga laba lööginurka, et kontrollida rootori kiirust ja kaitsta turbiini tugeva tuule korral.

Kõrguse reguleerimise libisemisrõngad edastavad tavaliselt:

• Toide pöördemootoritele või varupatareidele (elektrilised pöördesüsteemid)
• CAN-siin, PROFIBUS või Ethernet helikõrguse kontrolleriga suhtlemiseks
• Anduri tagasiside tera juure pingemõõturitelt, kodeerijatelt ja temperatuurianduritelt
• Kütte- või{0}}jääsulatus{1}}külma kliimaga variantides
• Piksekaitseteed, olenevalt OEM-i konstruktsioonist

Kõrgussüsteemide puhul on signaali terviklikkus ja protokolli ühilduvus tavaliselt kriitilisemad kui töötlemata mehaaniline sobivus. Pingutusrõngas, mis näeb välja mõõtmetelt identne originaalseadmete tootja osaga, kuid käsitleb varjestust valesti, põhjustab vahelduvaid CAN-vigu, mida hooldusmeeskonnad kuude kaupa taga ajavad. Mersen, üks selles segmendis väljakujunenud tarnijaid, kirjeldab oma sammu libisemisrõngaid kui võimsuse ja suhtluse ülekandmist pöörleva rummu ja turbiini kontrolleri vahel IP-reitinguga, saasteainete-kindlates korpustes -, mis annab mõistliku lähtetaseme tööstusliku pöörderõnga väljanägemise kohta (vt.Merseni kõrguse reguleerimise libisemisrõngad).

3. Generaatori libisemisrõngad (DFIG ja haava{1}}rootori konstruktsioonid)

Generaatori libisemisrõngad elavad palju raskemas keskkonnas kui pöörde- või pöörderõngad. Kahekordse-toitega induktsioongeneraatoris kannab liugrõngas rootori voolu täistöötamise pööretel -, tavaliselt 1000–2000 p/min generaatori võllil pärast käigukasti. See muudab disainiprobleemi täielikult.

Nendel kiirustel hakkavad domineerima asjad, millel pole pöörderõngas tähtsust: harja materjal ja aste, kontaktrõhu kõverad, rõnga kontsentrilisus, harja tolmu eemaldamine ja termiline käitumine pideva koormuse korral. Harja kulumine ei ole enam hoolduse joonealune märkus; see on hooldusvälbade piirav tegur.Harja kulumine, kontaktsaaste ja parandusmeetmedon tööstuses hästi-dokumenteeritud ja enamik generaatori libisemisrõngaid on kavandatud harjade plaanilise väljavahetamise jaoks, mitte pitseeritud-e{2}}eluaegseks tööks.

Generaatorirakenduste puhul tuleks enne mehaanilist sobivust üle vaadata kontaktmaterjal ja termiline käitumine - vastupidiselt ostuinstinktile, mis algab ava läbimõõduga.

4. Hübriidsed libisemisrõngad / pöörlevad liitmikud (hüdraulilised sammuturbiinid)

Mõned turbiinide originaalseadmete tootjad kasutavad elektriliste asemel hüdraulilisi pöördeajami. Nendes masinates peab pöörleva rummu liides läbimamõlemadhüdroõli (sammu silindrite jaoks) ja elektrilised signaalid (juhtimiseks ja tagasisideks). Komponent, mis seda teeb, on hübriidne libisemisrõngas-pöördühendus, mida mõnikord nimetatakse ka elektro-hüdrauliliseks liitmiks.

Neid ei saa vahetada{0}}ainult elektriliste pöörderõngastega. Need peavad pöörlemisel survestatud õli tihendama, signaalikanalid vedeliku teelt elektriliselt isoleerima ja leketeta üle elama termilise tsükli.Hübriidsed libisemisrõngadon tavaliselt konstrueeritud konkreetse turbiinimudeli järgi, mitte müügil. Moog avaldab üksikasjaliku viitematerjali kombineeritud elektri-hüdrauliliste pöördlahenduste kohta tuule jaoks, mida tasub lugeda, kui määrate hübriidasendust (vtMoog tuuleenergia pöörlevad lahendused).
 

Tuuleturbiini libisemisrõnga võrdlustabel

Tegelikud spetsifikatsioonid sõltuvad originaalseadmete tootjast, turbiini suurusklassist ja asukohatingimustest. 1,5 MW maismaaturbiin ja 12 MW avamereplatvorm võivad kasutada libisemisrõngaid, mis näevad pealiskaudselt sarnased ja millel pole siiski midagi ühist harja materjali, tihenduse ja rakmete otsade osas.

Elektriline samm vs hüdrauliline samm: kuidas libisemisrõngas muutub

Kaldesüsteemi arhitektuur on kalde libisemisrõnga valimisel suurim tegur. Paljud ebaõnnestunud asendused juhtuvad seetõttu, et keegi sobitas osa mõõtmete ja vooluahelate arvu järgi, kontrollimata, millist sammu ajamit rummu kasutab.

Elektrilised pigisüsteemid

Elektrilistel turbiinidel on igal labal elektrimootor, ajam ja varuaku. Punkti libisemisrõngas peab kandma sammu mootori võimsust (sageli 400–690 V vahelduvvoolu või alalisvoolu siini), juhtkommunikatsiooni ja tagasisidet. Peamised riskid on siin mootori elektriliinide ja CAN/Etherneti signaalide vaheline elektromagnetiline ühilduvus ning toitekanalite termiline tõus pideva kaldenurga korral puhangulise ilmaga. Toite- ja signaaliteede õige eraldamine libisemisrõnga sees on olulisem kui vooluringide koguarv.

Hüdraulilised kaldesüsteemid

Hüdraulilised sammuturbiinid suunavad hüdraulilise jõu läbi pöördühenduse ja kasutavad libisemisrõngast peamiselt juhtsignaalide, andurite tagasiside ja sammu asendi kodeerijate jaoks. Hüdraulilised ja elektrilised teed võivad olla kahes eraldi komponendis või ühes kombineeritud hübriidseadmes. Integreerimisküsimuse - kombineeritud vs eraldi - otsustab tavaliselt turbiini OEM ja see ei ole väljavalik.

Praktiline reegel: valige kõigepealt helikõrgusarhitektuur, seejärel kontrollige mõõtmeid ja seejärel kontrollige vooluringide arvu. Teises järjekorras liikudes saavad meeskonnad ideaalselt sobiva osa, mis ei saa suhelda.
 

Kuidas määrata tuuleturbiini libisemisrõngast

Tuuleturbiini libisemisrõngas peab vastama samaaegselt elektrilistele, mehaanilistele, keskkonna- ja hooldusnõuetele. Allolev valikuprotsess töötab nii standardsete asenduste kui ka kohandatud disainilahenduste puhul.

Elektriline koormus ja vooluringide arv

Valik peaks algama vooluahelate loendist: mitu toiteahelat, millise pinge ja vooluga, pluss mitu signaali- ja andmeahelat. Väike pöörderõngas võib vajada ainult 3 toiteahelat 250 V vahelduvvooluga. Kaasaegne kasuliku-skaala sammuga rõngas võib vajada 12 kuni 60+ vooluahelat koos sammuga mootori võimsuse, 24 V juhtimise, 230 V lisaseadme, CAN siini ja Etherneti - kombinatsiooniga. Toite- ja signaaliahelad peaksid olema ringpinustikus füüsiliselt eraldatud, et piirata ülekõnet.

Signaali tüüp ja protokoll

Kaasaegsed tuuleturbiinid kasutavad mitut digitaalset protokolli sama libisemisrõnga kaudu. Kõrguse kontrollerid kasutavad tavaliselt CAN-siini või PROFIBUS-i; seisundi jälgimine kasutab üha enam Etherneti. Suure ribalaiusega-signaali puhul ei pruugi pintsli-ja-helina kontaktist üksi piisata - aGigabit Etherneti libisemisrõngaskasutab kontrollitud impedantsi ja varjestatud kontaktpaare, et säilitada signaali terviklikkus kiirusel 1 Gbps. Täpsustage protokoll, andmeedastuskiirus ja see, kas varjestus on nõutav, enne kui tarnija kontaktivirna lõpetab.

Kiirus, kontaktmaterjal ja kulumine

Lengerdamine on katkendlik ja aeglane - mõnikord vaid paar kraadi minutis. Kõrguse liikumine on sagedasem, kuid siiski mõõdukas. Generaatori-külgne pöörlemine on pidev ja kiire. Mida kiirem ja pidevam pöörlemine, seda rohkem domineerivad disainis pintsli materjal, kontaktsurve ja rõnga pinnaviimistlus. Hõbedased-grafiitpintslid on levinud keskmise vooluga{7}}rakenduste jaoks; kuld-on-kuldkontakte kasutatakse madala-taseme signaalide jaoks, mille puhul kontakttakistuse müra peab jääma alla mõne millioomi.

Keskkonnakaitse

Kinnitage ausalt töökeskkonda. Mõõdukas kliimas maismaaturbiini pitseeritud gondli sees olev libisemisrõngas erineb soolaudu, kondensaadi ja –30-kraadise külmkäivituse käes oleva avamereturbiini rummu sees olevast. VaataIP reitingu valikrealistliku halvima, mitte keskmise juhtumi vastu. Avamerel kasutamiseks on korrosioonikaitsega korpused ja konformse-kattega PCB-d tavaliselt pigem kohustuslikud kui valikulised.

Paigaldusümbris ja rakmed

Asendustöödeks peab libisemisrõngas olema poltidega kinnitatud olemasoleva ääriku külge, aktsepteerima olemasolevaid rakmete otsmeid ja tühjendama olemasoleva konstruktsiooni. OEM-i joonised, fotod rikkis seadmest ja algne ühendusskeem säästavad nädalaid tarnijaga edasi--ja-tagasi.

Hooldusjuurdepääs

Harjade ülevaatusaknad, tühjenduskorgid ja andurite pistikud on kõik olulisemad turbiini puhul, mida tuleb hooldada. Offshore O&M külastuse hind on piisavalt kõrge, et konstruktsioonid, mis võimaldavad harja vahetamist ilma täielikku libisemisrõngast eemaldamata, tasuvad end ära juba esimesel hooldusel.

Mis põhjustab tuuleturbiini libisemisrõnga rikke?

Enamik tuuleturbiini libisemisrõnga tõrkeid jaguneb nelja kategooriasse. Mustri varajane äratundmine eristab planeeritud harjavahetust planeerimata tornitõusust.

Harja kulumine ja prahi kogunemine.Tavaline igas kontakti{0}}põhises libisemisrõngas. Muutub veaks, kui praht sillab külgnevaid rõngaid või rikub signaali kontakte. Sümptomid: kontakti takistuse tõus, vahelduvad CAN-vead, nähtav must tolm rõngasvirna ümber.

Niiskuse sissepääs ja korrosioon.Levinud avamereturbiinides ja gondlites, kus talvise seiskamise ajal ei tööta küte. Sümptomid: roheline oksüdatsioon vaskrõngastel, maandusrikked, äkilised isolatsioonitakistuse langused.

Vibratsioonist{0}} tingitud vale joondus.Ajami resonants ja torni kõikumine vabastavad järk-järgult kinnituspoldid ja nihutavad laagrite joondamist. Sümptomid: harja ebaühtlane kulumine, üks rõngas läheb korduvalt rikki, teised jäävad puhtaks.

EMC ja maandusrikked.Helikõrguse kommunikatsiooni tõrked ei tulene sageli mitte libisemisrõnga kontaktidest endist, vaid varjestusotstest, maandusstrateegiast või sammuga mootorikaablite lähedusest pöörleva juhtmestiku sees olevatele signaalikaablitele.

Standardne asendus vs kohandatud libisemisrõngas

Enamiku tuuleparkide jaoks on õige tee standardse OEM-i{0}}samaväärne asendus. Turbiini mudel on teada, osade ajalugu dokumenteeritud, varu on riiulis ja hooldusmeeskond saab selle plaanitud hooldusaknas vahetada.

A kohandatud tuuleturbiini libisemisrõngason õige tee, kui:

• Originaalosa on vananenud ja OEM seda enam ei toeta
• Kaldesüsteem on tagantjärele paigaldatud (nt lisatud laba koormuse andurid, täiustatud seisukorra jälgimine)
• OEM-i disaini korduvad tõrked viitavad sellele, et see oli tegelike asukohatingimuste jaoks alamõõduline
• Peate ühendama elektrilise libisemisrõnga ja eraldi pöörleva ühenduse üheks hübriidsõlmeks
• Avamere või külma{1}}kliimaga saidi jaoks vajate kõrgemat IP-reitingut, paremat korrosioonikaitset või madalat{0}}temperatuuri

Mõlemal juhul vajab tarnija ette sama teavet: turbiini mudel ja seeria, originaal libisemisrõnga joonis või fotod, täielik vooluringide loend koos pingete ja vooludega, sideprotokollid, pöörete arv, paigaldusliides, keskkonnatingimused ja -, kui see on saadaval, - vahetatava seadme rikete ajalugu. Selle alguses ühe korra saatmine säästab tavaliselt kaks kuni kolm selgitusringi.

KKK: Tuuleturbiinide libisemisrõngad

Kas kõik tuuleturbiinid kasutavad libisemisrõngaid?

Ei. Väikesed tuuleturbiinid kasutavad sageli libisemisrõngast, kuna generaator on pöörlevas peas. Enamik utiliidi-skaalaturbiine kasutab pöörleva rummu jaoks kalde/rummu libisemisrõngast, kuid lengerdamist käsitletakse kaabliaasade ja automaatse kaabli-lahtikeeramise järjestusega, mitte pöörderõngaga. DFIG{5}}põhistel turbiinidel on ka generaatori libisemisrõngad; otseajamiga-püsimagnetturbiinid seda ei tee.

Mida teeb libisemisrõngas tuulegeneraatoris?

See edastab elektrienergiat, juhtsignaale või andmeid pöörleva liidese kaudu - kõige sagedamini statsionaarse gondli ja pöörleva rummu vahel sammu juhtimiseks või generaatoris rootori voolu jaoks - ilma kaableid keeramata.

Mis vahe on tuuleturbiini libisemisrõngal ja pöörleval ühendusel?

Libisemisrõngas edastab elektrienergiat ja signaale pöörlemisel. Pöörlev liitmik edastab vedelikke -, tavaliselt kaldeajamite - hüdraulikaõli. Hüdraulilistes-kõrgusturbiinides kasutatakse sageli hübriidsõlme, mis ühendab mõlemad ühes üksuses.

Mis põhjustab tuuleturbiini libisemisrõnga rikke?

Kõige levinumad põhjused on harja kulumine ja prahi kogunemine, niiskuse või soolaudu sissetungimine, vibratsioonist{0}}indutseeritud kõrvalekaldumine ning elektromagnetilise ühilduvuse või maandusprobleemid, mis häirivad helikõrguste kommunikatsiooni.

Kui kaua tuuleturbiini libisemisrõngad kestavad?

Kasutusaeg sõltub pöörlemisprofiilist, harja materjalist ja keskkonnast. Madal asuvate turbiinide kallaku libisemisrõngad töötavad suurte harjatööde vahel sageli 5–10 aastat. DFIG-masinate generaatori libisemisrõngastel on tavaliselt lühemad harjade vahetusvälbad, mis sageli planeeritakse käigukasti või generaatori plaanilise hoolduse kõrvale. Tootja dokumentatsioon ja teenindusajalugu konkreetses kohas on usaldusväärsemad kui ükski number.

Kas kaldlibisemisrõnga saab asendada tavalise libisemisrõngaga?

Ainult siis, kui standardseade ühtib originaali kõrguse süsteemiarhitektuuri, elektriliste spetsifikatsioonide, sideprotokollide, IP reitingu ja paigaldusliidesega. Osa, mis sobib mehaaniliselt, kuid käsitleb signaali varjestust valesti, põhjustab vahelduvaid helikõrguse rikkeid, mida on raske diagnoosida. Kahtluse korral määrake turbiini mudeli jaoks kohandatud kalde libisemisrõngas.

Kas tuuleturbiini libisemisrõngaid saab kohandada?

Jah. Kohandamine on tavaline OEM-i vananenud asenduste, ümberehitatud kaldesüsteemide, avamere- ja külmakliima{1}}variandide ning hübriidelektri{2}}hüdraulikasõlmede puhul. Tarnija vajab kasuliku disaini loomiseks täielikku spetsifikatsioonipaketti -, jooniseid, vooluringide loendit, keskkonnatingimusi ja rikete ajalugu -.

Kokkuvõte

Tuuleturbiini libisemisrõngad kannavad võimsust, sidet ja - teatud konstruktsioonides - hüdraulilist ainet üle masina pöörlevate liideste. Õige libisemisrõngas ei sobi avasse; see sobib konkreetse turbiini kõrguse arhitektuuri, elektrikoormuse, signaaliprotokolli, keskkonna ja hooldusplaaniga. Asendustööde puhul dokumenteerige originaalseade enne tellimist põhjalikult. Kohandatud töö puhul jagage rikkemustrit ja spetsifikatsiooni - sageli viitab tõrkeajalugu sellele, mida uues kujunduses tuleb muuta.