ونڈ ٹربائن پر ٹوٹ پھوٹ کی بنیادی وجہ کیا ہے؟

ونڈ ٹربائن پہننے کی بنیادی وجوہات کو چار بڑے عوامل کے باہمی تعامل سے منسوب کیا جا سکتا ہے: مکینیکل تناؤ، ماحولیاتی کٹاؤ، مادی تھکاوٹ، اور دیکھ بھال کے نقائص۔ یہ عوامل ونڈ ٹربائنز کے 20-25 سال کے آپریٹنگ سائیکل کے دوران مسلسل جمع ہوتے رہتے ہیں، جو بالآخر اہم اجزاء کے ٹوٹنے اور ناکام ہونے کا باعث بنتے ہیں۔ درج ذیل تجزیہ مخصوص جہتوں سے کیا جائے گا۔

تصویر
1، مکینیکل تناؤ: متحرک بوجھ کا مسلسل اثر

1. ایروڈائنامک بوجھ کا اتار چڑھاؤ: گردش کے عمل کے دوران، بلیڈ غیر متناسب ایروڈائنامک قوتوں کو برداشت کرتے ہیں، خاص طور پر ہنگامہ خیز ہوا کے میدانوں میں، جہاں ہوا کی رفتار میں فوری تغیر شرح شدہ قدر کے ± 30% تک پہنچ سکتا ہے۔ مثال کے طور پر Vestas V164-9.5MW یونٹ کو لے کر، 164 میٹر کے قطر کے ساتھ سنگل بلیڈ کی جڑ میں موڑنے کا لمحہ 12m/s کی ہوا کی رفتار سے 150MN · m تک پہنچ سکتا ہے، جس سے ٹرانسمیشن کے اجزاء پر متواتر اثر پڑتا ہے جیسے کہ مین شافٹ اور گیئر باکس کے گیئر وئیر اور گیئر باکس کے ساتھ دانتوں کی سطحیں.

2. کشش ثقل اور جڑی قوتوں کا جوڑا
ٹاور کے اوپری حصے میں انجن روم کا وزن 300 ٹن سے زیادہ ہے، جو یاؤ موشن کے دوران ایک جڑتا لمحہ پیدا کرتا ہے۔ ایک مخصوص آف شور ونڈ فارم سے ڈیٹا کی نگرانی سے پتہ چلتا ہے کہ یاؤ سسٹم گیئر جوڑے کو 20 سالہ آپریٹنگ سائیکل کے دوران 10 سے زیادہ باری باری بوجھ برداشت کرنے کی ضرورت ہے، جس کے نتیجے میں دانت کی سطح 0.5 ملی میٹر کی گہرائی میں پڑتی ہے اور بالآخر گیئر فریکچر کا باعث بنتی ہے۔

3. اسٹاپ سائیکل شروع کریں۔
ہوا کی رفتار کے اتار چڑھاو سے شروع ہونے والے بار بار سٹاپ کے نتیجے میں ٹرانسمیشن چین بیئرنگ امپیکٹ ٹارک پیدا ہوتا ہے۔ تجربات سے معلوم ہوا ہے کہ ہر اسٹارٹ اسٹاپ سائیکل گیئر باکس بیرنگ کے مائیکرو موشن وئیر کو 0.2 μm تک بڑھاتا ہے۔ مجموعی طور پر 50000 رنز کے بعد، بیئرنگ کلیئرنس ابتدائی قدر سے تین گنا بڑھ جاتی ہے، جس کی وجہ سے بہت زیادہ کمپن ہوتی ہے۔

2، ماحولیاتی کٹاؤ: متعدد جسمانی شعبوں کے ہم آہنگی کے اثرات

1. ذرات کا کٹاؤ

صحراؤں یا ساحلی ونڈ فارمز میں، ہوا میں ریت کا مواد 0.5mg/m³ تک پہنچ سکتا ہے۔ 20 سال کے آپریشن کے دوران بلیڈ کا سرکردہ کنارہ 10 ¹⁰ سے زیادہ ریت کے ذرات کے اثرات کا تجربہ کرے گا، جس کے نتیجے میں سطح کوٹنگ چھیلنے کی موٹائی 0.3 ملی میٹر اور ایروڈینامک کارکردگی میں 5% کمی واقع ہوگی۔ ایک مخصوص شمال مغربی ونڈ فارم کے بلیڈ کی مرمت کے اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ جب کٹاؤ کے گڑھے کی گہرائی 0.8 ملی میٹر سے زیادہ ہو جاتی ہے تو پورے بلیڈ کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

2. نمک سپرے سنکنرن

آف شور ونڈ فارمز کی ہوا میں نمک کا ارتکاز زمین کی نسبت 10-20 گنا ہے، اور کلورائیڈ بلیڈ کے جوڑوں پر الیکٹرو کیمیکل سنکنرن بناتا ہے، جس کی سالانہ سنکنرن کی شرح 0.05 ملی میٹر ہے۔ ایک برطانوی آف شور ونڈ فارم کے سروے سے پتا چلا ہے کہ تناؤ کی وجہ سے 50% بلیڈ بولٹ ٹوٹ جاتے ہیں جس سے بلیڈ سے لاتعلقی کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔

3. درجہ حرارت کی تبدیلی
دن اور رات کے درمیان درجہ حرارت کا فرق مواد کی تھرمل توسیع اور سکڑاؤ کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں بلیڈ کی جڑوں کے سنگم پر مائیکرو موشن پہنا جاتا ہے۔ -40 ℃ سے +50 ℃ تک درجہ حرارت سائیکلنگ کے تحت، کاربن فائبر فائبر گلاس ہائبرڈ بلیڈ کی انٹرفیشل ڈیبونڈنگ کی شرح 0.01 ملی میٹر فی سال تک پہنچ جاتی ہے۔ 10 سال کے بعد، ڈیبونڈنگ ایریا 10% سے تجاوز کر جاتا ہے، جس کی وجہ سے ساختی طاقت میں کمی واقع ہوتی ہے۔

3، مادی تھکاوٹ: خوردبینی نقصان کا مجموعی اثر

1. ہائی سائیکل تھکاوٹ
گیئر باکس کے سیاروں کے گیئر کو 20 سال کے آپریشن کے دوران 10 ⁹ سے زیادہ بوجھ کے چکروں کو برداشت کرنے کی ضرورت ہے، اور مادّے کی اندرونی حدود میں مائیکرو کریکس ظاہر ہوتے ہیں۔ 1.5MW یونٹ گیئر باکس کے جداگانہ تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ سیارے کے گیئر دانتوں کی جڑ کی تھکاوٹ کے کریک پھیلاؤ کی شرح 0.1mm/10 ⁶ سائیکل تک پہنچ جاتی ہے، جو بالآخر دانتوں کی سطح کو چھیلنے کا باعث بنتی ہے۔

2. سائیکل کی کم تھکاوٹ
ٹاور انتہائی ہوا کی رفتار (جیسے 50m/s) پر ڈیزائن بوجھ کے 20% سے زیادہ عارضی دباؤ کا شکار ہے، جس کے نتیجے میں ویلڈ ایریا میں پلاسٹک کی خرابی ہوتی ہے۔ ٹائفون کے شکار علاقے میں ونڈ فارم کی نگرانی سے یہ بات سامنے آئی کہ ٹاور کے نیچے والی ویلڈ سیون میں شگاف پھیلنے کی شرح 0.5mm/سال تک پہنچ گئی ہے، اور 5 سال کے بعد کمک کے علاج کی ضرورت ہے۔

3. سنکنرن تھکاوٹ
نمک کے اسپرے اور متبادل تناؤ کے مشترکہ عمل کے تحت، سمندری پانی کے اسپلش زون میں ٹاور فاؤنڈیشن کی سنکنرن تھکاوٹ کی زندگی 60 فیصد تک کم ہو جاتی ہے۔ لیبارٹری تیز رفتار ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ 3.5% NaCl محلول میں، Q345 سٹیل کی تھکاوٹ کی حد 280 MPa سے کم ہو کر 110 MPa ہو جاتی ہے، اور شگاف کے پھیلاؤ کی شرح تین گنا بڑھ جاتی ہے۔

4، آپریشن اور دیکھ بھال کے نقائص: انسانی عوامل کا مجموعی اثر

1. پھسلن کے انتظام میں ناکامی۔
گیئر باکس چکنا کرنے والے تیل کا متبادل سائیکل تجویز کردہ قدر (عام طور پر 3-5 سال) سے زیادہ ہے، جس کی وجہ سے آئل ایسڈ ویلیو (TAN) 2mgKOH/g سے تجاوز کر سکتی ہے، اور اضافی اشیاء کی ناکامی گیئر مائیکرو پٹنگ سنکنرن کا باعث بن سکتی ہے۔ ونڈ فارم کے کیس اسٹڈی سے پتہ چلتا ہے کہ تیل کی تبدیلی میں تاخیر سے گیئر باکس کی ناکامی کی شرح میں 40% اضافہ ہوتا ہے اور دیکھ بھال کے اخراجات میں 2 ملین یوآن اضافہ ہوتا ہے۔

2. بولٹ کی ناکافی پری سخت قوت
جب بلیڈ کی جڑ میں بولٹ آپریشن کے دوران کمپن کی وجہ سے آرام کرتا ہے اور پہلے سے سخت کرنے والی قوت ڈیزائن کی قیمت کے 60٪ تک گر جاتی ہے، تو رابطے کی سطح کی مائیکرو موشن پہننے کی شرح 5 گنا بڑھ جاتی ہے۔ ڈھیلے بولٹ کی وجہ سے بلیڈ اور حب کے درمیان رابطہ ٹوٹ جانے کی وجہ سے ایک مخصوص یونٹ کو 5 ملین یوآن سے زیادہ کا براہ راست معاشی نقصان ہوا۔

3. مرکز سے انحراف معیار سے زیادہ ہے۔
جب مین شافٹ اور گیئر باکس کے ان پٹ شافٹ کے درمیان انحراف 0.05 ملی میٹر سے زیادہ ہو جاتا ہے، تو جوڑے میں اضافی ریڈیل قوت ہوتی ہے، جس سے بیئرنگ کیج ٹوٹ جاتی ہے۔ ایک مخصوص ونڈ فارم کے اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ مرکزی انحراف میں ہر 0.01 ملی میٹر کے اضافے کے لیے، بیئرنگ لائف 15% تک کم ہو جاتی ہے۔

5، تکنیکی ارتقاء اور پہننے کے کنٹرول کے رجحانات

ٹوٹ پھوٹ کے چیلنج سے نمٹنے کے لیے، صنعت درج ذیل سمتوں میں کامیابیاں حاصل کر رہی ہے:

میٹریل اپ گریڈ: بلیڈ کی سطح کی سختی کو 300HV تک بڑھانے اور کٹاؤ کی زندگی کو 2 گنا بڑھانے کے لیے نینو کوٹنگ ٹیکنالوجی کو اپنانا؛

ذہین نگرانی: گیئر باکس آئل پارٹیکل کی گنتی کی آن لائن مانیٹرنگ حاصل کرنے کے لیے فائبر آپٹک گریٹنگ سینسرز کی تعیناتی، 300 گھنٹے کی غلطی کی وارننگ ایڈوانس کے ساتھ؛

ڈیجیٹل جڑواں: ورچوئل ماڈلنگ کے ذریعے ٹاور کے ڈھانچے کو بہتر بنانے سے، ویلڈز کی تھکاوٹ کی زندگی میں 40 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔

اڈاپٹیو کنٹرول: گہری کمک سیکھنے پر مبنی پچ کنٹرول کی حکمت عملی ٹرانسمیشن چین میں بوجھ کے اتار چڑھاو کو 25% تک کم کرتی ہے۔

ونڈ ٹربائنز کا ٹوٹنا مکینیکل، ماحولیاتی، مادی، اور آپریشنل عوامل کے مشترکہ اثرات کا نتیجہ ہے، اور اس کے کنٹرول کو ڈیزائن، مینوفیکچرنگ اور آپریشن کے پورے لائف سائیکل میں چلنے کی ضرورت ہے۔ ریاستی نگرانی کی ٹیکنالوجی اور نئی مادی ایپلی کیشنز کی پیش رفت کے ساتھ، ونڈ فارمز مستقبل میں "غیر فعال دیکھ بھال" سے "پیش گوئی کرنے والی دیکھ بھال" میں تبدیلی حاصل کریں گے، جس سے سازوسامان کی وشوسنییتا اور بجلی پیدا کرنے کی کارکردگی میں نمایاں بہتری آئے گی۔