حلقه های لغزش توربین بادی: راهنمای انتخاب و خرابی

حلقه‌های لغزش توربین بادی نسبت به تیغه‌ها یا گیربکس‌ها کوچک هستند، اما یک تماس نامناسب می‌تواند یک دستگاه چند{0}مگاواتی را متوقف کند. وظیفه آنها انتقال نیرو، کنترل سیگنال ها و داده ها از طریق رابط های چرخان داخل هاب، ژنراتور و گاهی اوقات مجموعه انحراف است. هنگامی که این انتقال ناپایدار می شود، عواقب آن معمولاً به صورت خطاهای زمین، داده های متناوب حسگر، یا{3}}بازدید از سرویس برج برنامه ریزی نشده - نشان داده می شود و در سایت های فراساحلی، یک سفر جایگزین می تواند بیش از خود حلقه لغزش هزینه داشته باشد.

این راهنما برای مهندسان، مدیران دارایی و تیم های تدارکاتی که نیاز به انتخاب دارند نوشته شده استحلقه های لغزش توربین بادیبرای ساخت‌های جدید، مقاوم‌سازی یا جایگزینی. این شامل محل قرارگیری حلقه های لغزش در توربین، نحوه خرابی آنها، مواردی که باید مشخص شود و نحوه مقایسه فناوری های تماس بدون قرار گرفتن در تله های انتخاب رایج را پوشش می دهد.

کاری که حلقه های لغزش توربین بادی انجام می دهند

حلقه لغزش یک رابط الکترومکانیکی است که به مدارهای الکتریکی و سیگنال اجازه می دهد از یک قاب ثابت به یک قاب در حال چرخش عبور کنند. در داخل یک توربین مقیاس مدرن-معمولاً حلقه‌های لغزشی می‌بینید که سه نوع ترافیک را همزمان حمل می‌کنند:

• قدرت موتور گام برای تنظیم زاویه تیغه
• سیگنال های کنترل و بازخورد بین سیستم گام و کنترل کننده اصلی
• داده های حسگر مانند کرنش تیغه، دما، لرزش و تشخیص یخ

کنترل زمین، ایمن‌ترین{0}}کانال در بین این سه کانال است.سری IEC 61400استانداردهای توربین بادی مستلزم این است که سیستم های گامی قادر به پر کردن پره ها حتی در شرایط خطا باقی بمانند، به این معنی که حلقه لغزش باید از طریق ارتعاش، نوسانات دما، تراکم و میلیون ها چرخش در طول عمر طراحی 20 ساله به کار خود ادامه دهد. بنابراین، یک قطعه 200 یورویی که در هاب قرار دارد، می‌تواند تصمیم بگیرد که آیا یک توربین 5 مگاواتی تولید می‌کند یا بیکار در انتظار جرثقیل می‌نشیند.

جایی که حلقه های لغزشی در یک توربین بادی نشسته اند

منطق انتخاب برای هر مکان متفاوت است. اختلاط آنها - برای مثال، مشخص کردن طراحی هاب عمومی برای مدار تحریک ژنراتور - یکی از اشتباهات گران‌تر در این دسته است.

حلقه های لغزشی توپی (سیستم پیچ)

حلقه های لغزنده هاب روی شفت اصلی نصب می شوند و با روتور می چرخند. آنها توان موتور پیچ (اغلب ولتاژهای باس 400-690 ولت AC یا DC)، سیگنال‌های کنترل پیچ (CANopen، Profibus یا پروتکل‌های اختصاصی) و تعداد فزاینده‌ای از کانال‌های سنسور تیغه را حمل می‌کنند. حلقه‌های لغزشی توپی معمولاً طراحی‌های بزرگی-دارند زیرا شفت روتور از میان آنها عبور می‌کند و آنها باید از طیف‌های ارتعاشی که سخت‌تر از اکثر تجهیزات کارخانه هستند، جان سالم به در ببرند.

حلقه های لغزنده ژنراتور (دستگاه های DFIG)

ژنراتورهای القایی با تغذیه مضاعف (DFIG) که هنوز در ناوگان خشکی رایج هستند، از حلقه های لغزنده روی روتور برای تغذیه جریان تحریک AC به سیم پیچ های روتور استفاده می کنند. اینها جریان بالا (معمولاً چند صد آمپر)، سرعت چرخش بالاتر و تولید غبار کربن قابل توجهی دارند. درجه برس، پرداخت سطح حلقه، فشار فنر و تهویه ناسلی همگی مستقیماً بر عمر مفید تأثیر می گذارند. توربین‌های آهنربایی مستقیم-محرک دائمی-به هیچ وجه به این حلقه لغزش نیاز ندارند - یکی از دلایلی که پلتفرم‌های فراساحلی به سمت هدایت مستقیم- حرکت کرده‌اند.

حلقه های لغزنده یاو

بیشتر توربین‌های بزرگ به جای حلقه لغزش از یک حلقه کابل و چرخش معمول استفاده می‌کنند، اما توربین‌های کوچکتر (معمولاً کمتر از 500 کیلو وات) گاهی اوقات از یک حلقه لغزش انحرافی در بالای برج استفاده می‌کنند تا امکان چرخش مداوم را فراهم کنند. اینها با سرعت کمتری مواجه هستند اما در معرض محیطی بیشتر و فضای نصب تنگ هستند.
 

هاب در مقابل ژنراتور در مقابل یاو

مقادیر بالا محدوده‌های رایجی از برگه‌های اطلاعات سازنده و دفترچه راهنمای خدمات OEM هستند. ارقام واقعی برای ماشین شما باید همیشه از مستندات توربین و گزارش های آزمایشی تامین کننده حلقه لغزش باشد.

چگونه حلقه های لغزش توربین بادی در واقع شکست می خورند

«شکست حلقه لغزش» مقوله ای مبهم است. در زمینه، مشکلات تقریباً همیشه به یکی از مکانیسم‌های زیر - برمی‌گردند و هر کدام به طراحی یا تعمیر تعمیر و نگهداری متفاوتی اشاره می‌کنند.

• سایش برس و تجمع گرد و غبار.برس‌های کربن و فلز{0}}گرافیت هنگام سایش گرد و غبار رسانا تولید می‌کنند. بدون تهویه، گرد و غبار روی پشته حلقه جمع می‌شود و مسیرهای نشتی بین حلقه‌های مجاور ایجاد می‌کند که به صورت کاهش مقاومت عایق به زیر 100 MΩ یا به‌عنوان خطای زمین{3}}آزاردهنده نشان می‌دهد.الگوهای پوشیدن برسمعمولاً اولین علامتی هستند که یک تکنسین بازرسی می بیند.
• افزایش مقاومت تماساکسیداسیون، آلودگی یا از دست دادن فشار فنر مقاومت تماس را از میلی اهم به محدوده اهم افزایش می دهد. در مدار برق گام این امر باعث افت ولتاژ و گرمایش می شود. در یک خط سنسور جریان پایین-، سطح نویز را افزایش می‌دهد و می‌تواند تلگرام‌های CAN را خراب کند.
• تراکم و خوردگی.هاب ها محیط های مرطوب - ماشین آلات گرم، فولاد سرد، هوای محیط هستند. حفره روی سطوح حلقه به سرعت انجام می شود، به ویژه در سایت های ساحلی و دریایی که در آن آئروسل نمک وجود دارد. برای سیستم عامل های دریایی، اختصاص داده شده استمعیارهای قابلیت اطمینان فراساحلیمعمولا در مشخصات نوشته می شوند.
• سایش کابل‌ها و اتصالات{0}}در اثر لرزش.ممکن است خود حلقه لغزش خوب باشد، اما کابل‌های پیگتیل، کش‌کش‌ها یا رابط‌ها در نقطه ورودی خسته می‌شوند. این شایعتر از شکست رینگ-در ناوگانهای جوانتر است.
• تخریب روان کننده.برخی از طرح ها از روان کننده تماسی یا بازدارنده اکسیداسیون استفاده می کنند. با گذشت زمان پلیمریزه یا خشک می شود، به ویژه در دمای بالای 60 درجه ناسل، و رفتار تماس تغییر می کند.
• خرابی عایق.ردیابی بین عایق‌های آلوده می‌تواند باعث فلاش اوور شود، به‌ویژه در اتوبوس‌های ولتاژ بالاتر-. این یک شکست سخت است، نه یک منحنی تخریب.

بیشتر این مکانیسم‌ها تدریجی هستند، و بیشتر آنها در طول بازرسی برنامه‌ریزی‌شده - قابل شناسایی هستند، اما تنها در صورتی که روش بازرسی به‌جای «نگاه کردن به داخل هاب»، مقاومت تماس، مقاومت عایق و طول برس را واقعاً اندازه‌گیری کند.
 

تعیین نیازهای الکتریکی

قبل از تماس با تامین کنندگان، پاکت برق را روی کاغذ بنویسید. به هر حال تأمین‌کنندگان آن را درخواست خواهند کرد، و درخواست-برای-نقل‌قول (RFQ) سریع‌تر انجام می‌شود که پاسخ‌ها از قبل تصمیم‌گیری شوند.

• جریان در هر مدار، هم پیوسته و هم پیک (جریان استال موتور پیچ می تواند 3-6× اسمی باشد).
• کلاس ولتاژو اینکه مدار AC یا DC باشد. برای سیستم های 690 ولت، تأیید کنید که آیا IEC 60664 اضافه ولتاژ دسته III یا IV اعمال می شود.
• تعداد مدارهای قدرتدر مقابلتعداد مدارهای سیگنال/داده، جدا نگهداری می شود.
• پروتکل های سیگنال- خطوط سنسور CANopen، Profibus DP، EtherCAT، Profinet، Ethernet 100/1000 مگابیت یا آنالوگ. هر پروتکل تحمل نویز متفاوتی دارد.
• بودجه نویز الکتریکیبرای کانال های حسگر رمزگذارهای پیچ و-کرنش سنج پین معمولاً به تمیزی سطح میلی ولت- نیاز دارند.کنترل نویز تماسیدر حلقه لغزش بخشی از تامین آن بودجه است.
• الزامات عایق و دی الکتریک- معمولاً بزرگتر یا مساوی 1000 MΩ در 500 ولت DC برای مدارهای قدرت، به علاوه یک آزمایش مقاومت فرکانس توان-.
• ارتینگ. بسیاری از طرح ها شامل حلقه یا برس ارتینگ جداگانه هستند. برای سایت‌های مستعد رعد و برق-قابل مذاکره نیست.

انتخاب فناوری تماس

هیچ فناوری تک تماسی برای هر کاربرد توربین بادی بهترین نیست. پاسخ درست معمولاً ترکیبی است که از فناوری های مختلفی برای بخش های قدرت و سیگنال یک مجموعه استفاده می کند.

برس‌های کربن و فلز-گرافیت

برس‌های کربنی و نقره‌ای-گرافیت، نیروی کار-برنامه‌های کاربردی فعلی - حلقه‌های تحریک ژنراتور و گذرگاه‌های قدرت زمین هستند. آنها جریان های بالا را تحمل می کنند، مقداری آلودگی را می پذیرند و جایگزینی آنها ارزان است. مزیت-تولید گرد و غبار، صدای قابل شنیدن و نیاز به بازرسی دوره ای طول برس و فشار فنر است. رادرجه قلم مو(رزین-کربن پیوندی، الکتروگرافیت، فلز-گرافیت، مس-گرافیت) باید با چگالی جریان و مواد حلقه مطابقت داشته باشد.

بهترین مناسب برای: قدرت موتور گام، تحریک ژنراتور، ارتینگ. مراقب موارد زیر باشید: تجمع گرد و غبار در حلقه‌های سیگنال در نزدیکی، رانش فشار فنر، گرد و غبار بر روی اپتیک انکودر در صورت نصب نزدیک.

مخاطبین برس فیبر (چند-رشته).

طرح‌های برس الیافی از دسته‌هایی از طلای ظریف یا سیم‌های آلیاژی طلایی{0}} استفاده می‌کنند که بر روی یک حلقه فلزی گرانبها- سوار می‌شوند. با نقاط تماس موازی زیاد و نیروی تماس بسیار کم در هر رشته، تقریباً هیچ زباله ای تولید نمی کنند و صدای تماس بسیار کمی دارند. آنها انتخاب غالب برای کانال های حسگر و داده در حلقه های لغزشی هاب مدرن هستند.

بهترین گزینه برای: خطوط داده CAN/Profibus/Ethernet، سیگنال های سنسور تیغه، کنترل جریان کم-. مراقب: جریان محدود در هر بسته فیلامنت (معمولا<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.

کنتاکت‌های مونوفیلامنت و نوبل-سیم فلزی

کنتاکت‌های فلزی نجیب{0}}تک رشته‌ای (سیم طلایی یا آلیاژی{1}} روی یک حلقه فلزی گرانبها-) بین برس‌های الیافی و برس‌های سنتی قرار می‌گیرند. آنها در فشرده رایج هستندانگشتر لغزنده سفارشیمجموعه هایی که فضا کم است.

بهترین مناسب برای: مدارهای سیگنال جریان پایین، مجموعه‌های ترکیبی. مراقب باشید: سایش آبکاری پس از تعداد چرخش بسیار زیاد، و این واقعیت که "طلا-روکش شده" به طور خودکار بهتر نیست - طلای نازک روی یک بستر نرم می‌تواند سریع‌تر از برس نقره‌ای-که به درستی مشخص شده است ساییده شود.

طرح های ترکیبی

در یک حلقه لغزشی توپی معمولی، پشته پایینی نیروی موتور گامی را بر روی برس‌های کربنی یا فلزی-روی برس‌های گرافیتی حمل می‌کند، پشته میانی ترافیک میدانی-اتوبوس را روی برس‌های الیافی حمل می‌کند، و پشته بالایی خطوط حسگر کم-جریان جریانی را روی مخاطبین طلایی{3}}روی{4}طلا حمل می‌کند. ارتینگ روی حلقه اختصاصی خود با برس های اضافی است. این جداسازی چیزی است که به یک مونتاژ اجازه می دهد تا الزامات متناقض (جریان بالا + نویز کم) را همزمان برآورده کند.
 

مشخصات محیطی: در "درجه صنعتی" متوقف نشوید

"درجه صنعتی" هیچ چیز مفیدی به شما نمی گوید. اعداد زیر اعدادی هستند که در برگه مشخصات توربین بادی اهمیت دارند.

• حفاظت از نفوذفضای داخلی هاب معمولا دارای IP54 است. ناسل های فراساحلی و حلقه های لغزنده انحرافی در معرض معمولاً به IP65 یا بالاتر نیاز دارند. ببینیدتفسیر رتبه IPبرای آنچه که ارقام در واقع تضمین می کنند.
• دمای عملیاتییک پیش‌فرض معقول -40 درجه تا +70 درجه برای سایت‌های آب‌وهوای شمالی-در خشکی، -۲۰ درجه تا +60 درجه برای مکان‌های معتدل، و چگالش-کنترل‌شده برای فراساحل است. انواع آب و هوای سرد-نیازمند روانکار تایید شده در دمای پایین هستند.
• رطوبت.95 % RH غیر متراکم حداقل معمولی است. برای مکان هایی با تراکم منظم، ممکن است نیاز به گرمایش داخلی باشد.
• مقاومت در برابر مه-نمک.توربین‌های دریایی و ساحلی باید به استاندارد IEC 60068-2-52 یا ISO 9227 بر روی قطعات فلزی و کانکتورها رجوع کنند.
• لرزش.IEC 60068-2-6 پروفایل های سینوسی و 2-64 تصادفی نقاط مرجع مشترک هستند. تامین کننده باید گزارش های آزمایشی را ارائه دهد، نه ادعاهای بازاریابی.
• رعد و برق و موج.حلقه‌های لغزشی در مسیری قرار دارند که می‌توانند جریان‌های صاعقه غیرمستقیم را ببینند. مقاومت در برابر جهش باید از قبل توافق شود.

رابرنامه تحقیقاتی بادی آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر ایالات متحدهزمینه مفید-داده‌های قابلیت اطمینان را منتشر می‌کند که نشان می‌دهد سیستم‌های زمین و الکتریکی جزو زیرسیستم‌های{1}}خرابی-با نرخ بالاتر در ناوگان عملیاتی - باقی می‌مانند، به همین دلیل است که این اعداد محیطی باید در قرارداد باشند، نه در یک تعهد شفاهی.

محدودیت های مکانیکی و یکپارچه سازی

پروژه های مقاوم سازی بیشتر از نظر عملکرد الکتریکی در تناسب مکانیکی شکست می خورند. قبل از تأیید طرح، تأیید کنید:

• قطر سوراخ و قطر بیرونی در برابر پوشش موجود در هاب یا ناسل
• تحمل شفت، خروجی، و مجاز تمرکز
• جهت خروج کابل (محوری در مقابل شعاعی) و نوع رابط - بسیاری از توربین‌ها شعاع خمش کابل بسیار محدودی دارند
• الگوی فلنج نصب و لنگر بازوی گشتاور
• وزن و تعادل برای مجموعه های دوار
• دسترسی به سرویس - آیا یک تکنسین می‌تواند با توربین در موقعیت سرویس به پنجره برس برسد؟

در عمل، برای بسیاری از پروژه‌های مقاوم‌سازی و تقویت، محدودیت‌های مکانیکی قبل از انجام پروژه‌های الکتریکی، طراحی را تعیین می‌کنند. این زمانی است که یک مونتاژ قابل تنظیم یا کاملاً سفارشی معقول تر از قرار دادن یک قطعه کاتالوگ است.

چه چیزی برای یک تامین کننده ارسال شود

یک RFQ تمیز چرخه نقل قول را از هفته ها به روزها کوتاه می کند. تامین کننده برای طراحی یا انتخاب حلقه لغزنده به تمام موارد زیر نیاز دارد:

خلاصه: انتخاب حلقه لغزش را به عنوان یک تصمیم قابل اعتماد در نظر بگیرید

حلقه لغزشی توربین بادی مناسب، حلقه‌ای است که با پوشش الکتریکی توربین مطابقت دارد، از محیط خود سالم می‌ماند، با فضای مکانیکی موجود متناسب است و از یک برنامه تعمیر و نگهداری واقع بینانه در طول 20 سال پشتیبانی می‌کند. بیشتر هزینه انجام این اشتباه نه در هنگام خرید، بلکه در اولین بازدید برنامه ریزی نشده- برج پرداخت می شود.

قبل از صحبت با تامین کنندگان، الزامات الکتریکی، زیست محیطی و مکانیکی را تعریف کنید. گزارش تست را بخواهید نه شعار. هر جا که مونتاژ اجازه می دهد، فن آوری های تماس برق و سیگنال را از هم جدا کنید. و برای سایت‌های فراساحلی یا ساحلی، خوردگی و آب‌بندی را جدی‌تر از انتخاب ماده تماسی بگیرید - نمک معمولاً قبل از برس برنده استدلال می‌شود.