Ni nini sababu kuu ya uchakavu wa mitambo ya upepo?

Sababu za kimsingi za uchakavu wa turbine ya upepo zinaweza kuhusishwa na mwingiliano wa mambo makuu manne: mkazo wa mitambo, mmomonyoko wa mazingira, uchovu wa nyenzo, na kasoro za matengenezo. Sababu hizi hujilimbikiza kwa kuendelea kwa kipindi cha miaka 20-25 cha uendeshaji wa mitambo ya upepo, na hatimaye kusababisha kuvaa na kushindwa kwa vipengele muhimu. Uchambuzi ufuatao utafanywa kutoka kwa vipimo maalum:

picha
1, Dhiki ya mitambo: Athari inayoendelea ya mizigo inayobadilika

1. Mabadiliko ya mzigo wa aerodynamic: Wakati wa mchakato wa kuzungusha, vile vile hubeba nguvu zisizolinganishwa za aerodynamic, hasa katika sehemu za upepo zenye misukosuko, ambapo tofauti ya papo hapo ya kasi ya upepo inaweza kufikia ± 30% ya thamani iliyokadiriwa. Kwa kuchukua kitengo cha Vestas V164-9.5MW kama mfano, wakati wa kuinama kwenye mzizi wa blade moja yenye kipenyo cha mita 164 inaweza kufikia 150MN · m kwa kasi ya upepo ya 12m/s, na kusababisha mizigo ya mara kwa mara kwenye vipengee vya upitishaji kama vile shimoni kuu na sanduku la gia, kuharakisha uchovu wa njia za kukimbia na kuvaa uso wa gia.

2. Kuunganishwa kwa mvuto na nguvu zisizo na nguvu
Uzito wa chumba cha injini kwenye sehemu ya juu ya mnara unazidi tani 300, na kusababisha hali ya hewa wakati wa mwendo wa yaw. Data ya ufuatiliaji kutoka kwa shamba fulani la upepo wa pwani inaonyesha kuwa jozi ya gia ya mfumo wa yaw inahitaji kustahimili mizigo inayopishana zaidi ya 10 ⁸ katika kipindi cha miaka 20 cha uendeshaji, hivyo kusababisha kina cha shimo la jino la 0.5mm na hatimaye kusababisha kuvunjika kwa gia.

3. Anza mzunguko wa kuacha
Kuacha kuanza mara kwa mara kunakochochewa na mabadiliko ya kasi ya upepo husababisha torati ya athari inayobeba mnyororo wa upitishaji. Majaribio yameonyesha kuwa kila mzunguko wa kuanza huongeza kuvaa kwa mwendo mdogo wa fani za sanduku la gia kwa 0.2 μ m. Baada ya jumla ya kukimbia 50000, kibali cha kuzaa kinaongezeka hadi mara tatu ya thamani ya awali, na kusababisha vibration nyingi.

2. Mmomonyoko wa mazingira: athari za synergistic za nyanja nyingi za kimwili

1. Mmomonyoko wa chembe

Katika jangwa au mashamba ya upepo wa pwani, maudhui ya mchanga angani yanaweza kufikia 0.5mg/m ³. Ukingo wa mbele wa blade utapata athari zaidi ya 10 ¹⁰ za chembe za mchanga katika miaka 20 ya kazi, na kusababisha unene wa kumenya uso wa 0.3mm na kupungua kwa 5% kwa ufanisi wa aerodynamic. Data ya kutengeneza blade ya shamba fulani la upepo wa kaskazini-magharibi inaonyesha kuwa kina cha shimo la mmomonyoko kinapozidi 0.8mm, blade nzima inahitaji kubadilishwa.

2. Kuoza kwa dawa ya chumvi

Mkusanyiko wa chumvi katika hewa ya mashamba ya upepo wa pwani ni mara 10-20 ya ardhi, na kloridi hutengeneza kutu ya electrochemical kwenye viungo vya blade, na kiwango cha kutu cha kila mwaka cha 0.05mm. Uchunguzi wa shamba la upepo wa baharini wa Uingereza uligundua kuwa 50% ya bolts za blade zilipasuka kwa sababu ya kutu ya mkazo, na kuongeza hatari ya kizuizi cha blade.

3. Kubadilisha joto
Tofauti ya joto kati ya mchana na usiku husababisha upanuzi wa joto na kupungua kwa nyenzo, na kusababisha kuvaa kwa mwendo mdogo kwenye makutano ya mizizi ya blade. Chini ya halijoto ya kuendesha baisikeli kutoka -40 ℃ hadi+50 ℃, kasi ya utengano wa uso kati ya vile vile vya mseto wa nyuzinyuzi za kaboni hufikia 0.01mm/mwaka. Baada ya miaka 10, eneo la debonding linazidi 10%, na kusababisha kupungua kwa nguvu za muundo.

3. Uchovu wa nyenzo: athari ya ziada ya uharibifu wa microscopic

1. Uchovu wa mzunguko wa juu
Gia ya sayari ya sanduku la gia inahitaji kuhimili mizunguko zaidi ya 10 ⁹ ya mzigo wakati wa miaka 20 ya operesheni, na microcracks huonekana kwenye mipaka ya nafaka ya ndani ya nyenzo. Uchanganuzi wa mtengano wa kisanduku cha gia cha 1.5MW unaonyesha kuwa kasi ya uenezaji wa nyufa za uchovu wa mzizi wa jino la gia ya sayari hufikia mizunguko 0.1mm/10 ⁶, hatimaye kusababisha kung'olewa kwa uso wa jino.

2. Uchovu wa mzunguko wa chini
Mnara unakabiliwa na mkazo wa muda mfupi unaozidi 20% ya mzigo wa kubuni kwa kasi kali ya upepo (kama vile 50m / s), na kusababisha deformation ya plastiki katika eneo la weld. Ufuatiliaji wa shamba la upepo katika eneo linalokumbwa na dhoruba ulifunua kuwa kiwango cha uenezi wa nyufa za mshono wa chini wa weld wa mnara ulifikia 0.5mm / mwaka, na matibabu ya kuimarisha inahitajika baada ya miaka 5.

3. Uchovu wa kutu
Chini ya hatua ya pamoja ya dawa ya chumvi na dhiki mbadala, maisha ya uchovu wa kutu ya msingi wa mnara katika eneo la maji ya bahari hupunguzwa kwa 60%. Uchunguzi wa kasi wa maabara umeonyesha kuwa katika suluhisho la NaCl la 3.5%, kikomo cha uchovu cha chuma cha Q345 hupungua kutoka 280 MPa hadi 110 MPa, na kiwango cha uenezi wa ufa huongezeka mara tatu.

4. Uendeshaji na kasoro za matengenezo: athari ya jumla ya mambo ya kibinadamu

1. Kushindwa kwa usimamizi wa lubrication
Mzunguko wa uingizwaji wa mafuta ya kulainisha ya sanduku la gia huzidi thamani iliyopendekezwa (kawaida miaka 3-5), ambayo inaweza kusababisha thamani ya asidi ya mafuta (TAN) kuzidi 2mgKOH/g, na kushindwa kwa viungio kunaweza kusababisha kutu ya shimo ndogo ya gia. Uchunguzi wa kifani wa shamba la upepo unaonyesha kuwa kuchelewesha mabadiliko ya mafuta huongeza kiwango cha kushindwa kwa sanduku la gia kwa 40% na huongeza gharama za matengenezo kwa yuan milioni 2.

2. Nguvu haitoshi kabla ya kuimarisha bolts
Wakati bolt kwenye mzizi wa blade inalegea kwa sababu ya mtetemo wakati wa operesheni na nguvu ya kukaza kabla inashuka hadi 60% ya thamani ya muundo, kiwango cha kuvaa kwa mwendo mdogo wa uso wa mguso huongezeka kwa mara 5. Kitengo fulani kilipata hasara ya moja kwa moja ya kiuchumi ya zaidi ya yuan milioni 5 kutokana na kushindwa kwa muunganisho wa vile vile na kitovu kulikosababishwa na boliti zilizolegea.

3. Mkengeuko kutoka katikati unazidi kiwango
Wakati kupotoka kati ya shimoni kuu na shimoni ya pembejeo ya sanduku la gia inazidi 0.05mm, kuunganisha huzaa nguvu ya ziada ya radial, na kusababisha ngome ya kuzaa kuvunja. Takwimu kutoka kwa shamba fulani la upepo zinaonyesha kuwa kwa kila ongezeko la 0.01mm katika kupotoka kwa katikati, maisha ya kuzaa hupunguzwa kwa 15%.

5, Mageuzi ya Kiteknolojia na Mitindo ya Udhibiti wa Uvaaji

Ili kukabiliana na changamoto ya uchakavu, tasnia inaleta mafanikio kwa njia zifuatazo:

Uboreshaji wa nyenzo: Kupitisha teknolojia ya mipako ya nano ili kuongeza ugumu wa uso wa blade kwa 300HV na kupanua maisha ya mmomonyoko kwa mara 2;

Ufuatiliaji wa kiakili: Kupeleka vihisi vya kusanifu vya nyuzi macho ili kufikia ufuatiliaji wa mtandaoni wa kuhesabu chembe za mafuta ya sanduku la gia, na onyo la hitilafu mapema la saa 300;

Pacha wa dijiti: Kwa kuboresha muundo wa mnara kupitia uundaji wa kawaida, maisha ya uchovu wa weld huongezeka kwa 40%;

Udhibiti unaobadilika: Mkakati wa udhibiti wa sauti kulingana na ujifunzaji wa uimarishaji wa kina hupunguza mabadiliko ya mzigo katika mnyororo wa upitishaji kwa 25%.

Kuchakaa kwa mitambo ya upepo ni matokeo ya athari za pamoja za mambo ya mitambo, mazingira, nyenzo na uendeshaji, na udhibiti wake unahitaji kupitia mzunguko mzima wa maisha wa kubuni, utengenezaji na uendeshaji. Kwa mafanikio ya teknolojia ya ufuatiliaji wa hali na matumizi mapya ya nyenzo, mashamba ya upepo yatafikia mabadiliko kutoka kwa "matengenezo ya passiv" hadi "matengenezo ya utabiri" katika siku zijazo, kuboresha kwa kiasi kikubwa kuaminika kwa vifaa na ufanisi wa uzalishaji wa nguvu.