Enerji və ətraf mühit

Külək Türbini Şanzıman Arızasındakı amillər

Külək Türbini Şanzıman Arızasındakı amillər

Külək turbinlərinin istismarı müxtəlif işləri əhatə edə bilər, lakin 20 illik ömrünü tamamlamadan tez-tez vaxtından əvvəl sıradan çıxan külək turbinləri ötürücü qutularının təmiri və ya dəyişdirilməsi ilə bağlı əsas məsələlərdən biridir. Bəzi külək layihələri bir neçə il ərzində yüzdə 50-ə qədər uğursuzluq dərəcəsi yaşayır. Bu da öz növbəsində artan dayanma, artan texniki xidmət və sürət qutusunun yenidən qurulması və dəyişdirilməsi sayəsində xərcləri artırır.

Bunun səbəblərindən biri də sənayenin digər sahələrə nisbətən yeni olmasıdır, eyni zamanda bazara çıxan daha da böyük dizaynlarla külək turbininin inkişaf tempinə qədər ola bilər. Turbin yüklərinin zəif başa düşülməsi, turbin yataklarındakı eksenel çatlaqla bağlı ortaya çıxan bir problem kimi başqa bir amildir.

2007-ci ildə Milli Yenilənə Enerji Laboratoriyası (NREL), sürət qutusundakı arızaların niyə baş verdiyini və problemi necə həll edəcəyini qiymətləndirmək üçün NREL Şanzıman Etibarlılığı Əməkdaşlığını qurdu. Albuquerkedəki Sandia Milli Laboratoriyaları da bu məsələyə baxır. Bunun nəticəsi, əldə edilən məlumatları geniş ictimaiyyətlə bölüşmək üçün daha çox istək olmuşdur, halbuki əvvəllər sənaye bunu etməkdən bir qədər çəkinirdi. Bunun üstünlüyü, sənayenin külək enerjisi xərclərini azaltmağa kömək etmək üçün nə etdiyini xalqa izah etməsinə imkan verməsidir.

Məsələn, əvvəlki illərdə geniş miqyaslı testlər baha başa gəldiyindən orijinal avadanlıq istehsalçıları (OEM) bunun əvəzinə qısa testlər etməyə meylli idilər və çoxu yox idi. Bununla birlikdə, testlər indi daha genişdir, ümumiyyətlə böyük test stendlərində aparılır və bu səbəbdən də daha sərtdir.

NREL-də külək turbinli sürət qutusunun mərhələ 1 sınağı [Şəkil mənbəyi: NREL]

Külək turbini dişli qutularının yüklərə necə cavab verdiyinə dair biliklər, çox vaxt Romax Wind adlı bir proqram paketi istehsal edən Michigan, Troyda yerləşən Romax Technology kimi şirkətlər tərəfindən hazırlanan dizayn proqramı sayəsində çox yaxşılaşdırılır. Bu cür proqram təminatı ilə təchiz olunmuş mühəndislər dişli və rulmanlara tətbiq olunan gərginliyi daha dəqiq qiymətləndirə bilirlər və bu da daha davamlı külək turbinləri inkişaf etdirmək üçün daha yaxşı yerləşdirildikləri deməkdir.

Məsələn, külək turbinləri sürət qutusundakı nasazlıqların yüzdə 76-nı təşkil edən əksəriyyətinin rulmanlarda baş verən nasazlıqlarla əlaqəli olduğu açıq şəkildə ortaya çıxır, baxmayaraq ki, bu, əlbəttə ki, yeganə məsələ deyil. Rulmanlardakı eksenel çatlaq bu cür nasazlığın əsas səbəblərindən biridir.

Yataklardakı eksenel çatlamaların xaricində, sürtkü yağlarının iti hissəciklərlə çirklənməsi, rulman silindrlərinin çuxurlanması nəticəsində nasazlığa səbəb ola bilər. Ümumiyyətlə özlərində görünə bilməyəcək qədər kiçik olan, lakin kollektiv olaraq bir səthin boz rəng almasına səbəb olan mikroskopik çatlaqların səbəb olduğu rəng səbəbiylə boz rənglənmə və ya donma olaraq da bilinən mikropitinq olaraq başlayır. Daha sonra roller səthi zəifləyir və həssas tolerantlığın itirilməsi ilə nəticələnir. Çirkləndiricilər ümumiyyətlə qum, pas, emaldan çıxan çiplər, toz üyüdülməsi və toz tökülməsi və aşınma nəticəsində yaranan zibil kimi materiallardır. Təəssüf ki, bu hissəciklərin əksəriyyəti sürtküdən süzülmür.

Qara ləkələr yağda çirkləndiricidir [Şəkil mənbəyi: NREL]

Yüksək sürət qutuları tez-tez yüksək nasazlıq dərəcələrinə məruz qalır. Mühəndislər onları külək turbinlərinə quraşdırmağa meylli oldular, çünki bu da kiçik generatorlar quraşdırmalarına imkan yaratdı və bununla da əvvəlcədən maliyyəni aşağı saldı. Artıq trend orta sürət sürət qutularının quraşdırılmasına doğru daha çox irəliləyir. Bunlar daha az dişli və rulmana malikdir və bu səbəbdən daha etibarlıdır, lakin eyni zamanda daha bahalıdır. Buna baxmayaraq, orta sürətli dişli qutular istənilən dövrdə işləyən turbin sayını artıra bilər və bununla da istehsal olunan təmiz enerji miqdarını artırır və dizayn, istehsal və istismarda minlərlə iş yeri yaradır.

Taşlama temperaturu səbəbindən bir çox sürət qutusu sıradan çıxır. Bu, dişli hissəsinin bir hissəsinin istiliyi onun hazırlandığı poladın istiləşmə temperaturundan çox olduqda baş verir. Bu da öz növbəsində sərtliyini və beləliklə gücünü azaldır. Buna qarşı çıxmaq üçün OEM-lər tədarükçülərdən dişliləri hirslənmə üçün yoxlamalarını tələb edirlər. Komponentlərdəki mikroyapıdakı fərqləri müəyyənləşdirmək üçün nital aşındırma deyilən bir proses istifadə edilə bilər və bununla da işləmə və ya daşlama yanması nəticəsində zədələnmiş sahələrin müəyyənləşdirilməsinə imkan yaradır. Belə yerlər lazımi dərəcədə soyumursa, çox ısınabilir. Nital etch testi altında zədələnməmiş ərazilərdən daha qaranlıq görünəcəklər.

Xarici hissəciklərin dişli qutusuna daxil edilməsi stresi artırır. Kifayət qədər böyük və aktiv bir təmas səthinə yaxın olduqda dişlinin vaxtından əvvəl sıradan çıxmasına səbəb olacaqdır. Bunun çarəsi, "daxilolma" sayını və beləliklə dişli arızalarının sayını azaltmağa kömək edən mərhələli sıra ultrasəs testi kimi dağıdıcı olmayan bir testdir.

Daha əvvəl göstərilən eksenel çatlama probleminə qayıtsaq, bu, turbin sürət qutusunun sıradan çıxmasına səbəb olur. Yataklardakı eksenel çatlama ümumiyyətlə yatağın daxili halqasında uzun çatlar şəklində baş verir. Kimyəvi həkk edildikdə və mikroqraflardan istifadə edilərkən daşıyıcı səthlərdə görünən qeyri-müntəzəm ağ sahələr səbəbi ilə bəzən ‘ağ aşınma çatlaması’ adlanır. Bütün istehsalçıların dişli qutularında əziyyət çəkən bir problemdir və silindrik roller rulmanları xüsusilə həssasdır. İstehsal zamanı istilik müalicəsi problemi daha da artıra bilər, çünki qeyri-bərabər soyutma, çatlamağa gətirib çıxaran lokal streslərə səbəb ola bilər. Korpus karburizasiyası kimi tanınan müəyyən bir istilik müalicəsi forması rulmanlarda eksenel çatlamanın meydana gəlməsini azaltmağa kömək edə bilər. Bu, komponentin karbon atmosferli bir ocağa yerləşdirilməsini, sonra söndürülməsini və temperaturunun artırılmasını, sərtləşdirilmiş aşağı karbon nüvəsi və sərt yüksək karbonlu bir qabığın verilməsini əhatə edir.

Yüksək sürətli və orta mərhələli dişli zədələnməsi [Şəkil mənbəyi: NREL]

Çatlama, ostenitin martensitə bərabər olmayan çevrilməsinə görə də baş verə bilər. Martensit çox sərt bir polad formasıdır. Martensitik çevrilmə spesifik metalları soyuduqda və tez-tez ostenit otaq temperaturuna qədər soyudulduqda baş verir. Ostenit dəmir allotropudur, allotropiya bəzi kimyəvi elementlərin eyni fiziki vəziyyətdə iki və ya daha çox fərqli formada mövcud olma xüsusiyyətidir. Məsələn, karbon allotroplarına almaz, qrafit, qrafen və fulleren daxildir. Austenitdən əlavə, dəmirin digər iki alotropu alfa dəmir (ferrit) və delta dəmirdir. Austenit həm də qamma dəmir kimi tanınır. Austenitin martensitə çevrilməsi bərabər deyilsə, fərqli soyutma dərəcələrinə səbəb ola bilər, bu da böyüməyə, büzülməyə və bükülmə təhriflərinə səbəb olur.

Eksenel çatlama hələ də tam başa düşülməyib, lakin başqa bir həll, karbürizasyon istilik müalicəsinə əlavə olaraq rulmanlarda qara oksid örtük ola bilər. Bu, rulmanı düzəltmək üçün istifadə olunan poladın struktur xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıraraq hidrogenini də xaric edə bilər. Bu vacibdir, çünki hidrogen poladın kövrək olmasına səbəb ola bilər. Hidrogen mənbələri şanzıman yağı, yağdakı nəm və müxtəlif yağ qatqıları ola bilər. Digər bir qaynaq, sürət qutusundakı sudan və yağdan hidrogen çıxara bilən elektrik və ya yağlama sistemlərindən elektrostatik boşalma ola bilər.

Şanzıman arızası həqiqətən külək sektorunda davamlı bir problem olsa da, bu məsələlərin anlaşılması hər zaman yaxşılaşır və bununla birlikdə külək turbinlərinin etibarlılığı artır.


Videoya baxın: Rüzgar Enerjisi Santrali nasıl kurulur? (Dekabr 2020).