Жел турбинасы сырғанау сақиналары қалақтарға немесе беріліс қораптарына қарағанда кішкентай, бірақ бір нашар контакт көп-мегаваттық машинаны тоқтата алады. Олардың жұмысы қуат, басқару сигналдары мен деректерді хаб, генератор және кейде бұрау жинағы ішіндегі айналмалы интерфейстер арқылы тасымалдау болып табылады. Бұл тасымалдау тұрақсыз болған кезде, салдар әдетте қадам ақаулары, үзік-үзік сенсор деректері немесе жоспардан тыс-мұнара қызметтеріне бару - ретінде көрінеді және оффшорлық сайттарда бір ауыстыру сапары сырғанау сақинасының өзінен қымбат болуы мүмкін.
Бұл нұсқаулық таңдау қажет инженерлерге, активтер менеджерлеріне және сатып алу топтарына арналғанжел турбинасы сырғанау сақиналарыжаңа құрылыстар, жаңартулар немесе ауыстырулар үшін. Онда сырғанау сақиналары турбинада қай жерде орналасады, олар қалай істен шығады, нені көрсету керек және жалпы таңдау тұзақтарына түспей байланыс технологияларын қалай салыстыруға болады.
Жел турбинасы сырғанау сақиналары не істейді
Сырғымалы сақина - электрлік және сигналдық тізбектердің қозғалмайтын жақтаудан айналмалыға өтуіне мүмкіндік беретін электромеханикалық интерфейс. Заманауи утилита{1}}турбинаның ішінде әдетте үш түрлі трафикті тасымалдайтын сырғанау сақиналарын табасыз:
- Пышақтың бұрышын реттеуге арналған қадамдық қозғалтқыш қуаты
- Қадамдық жүйе мен негізгі контроллер арасындағы басқару және кері байланыс сигналдары
- Пышақ созылуы, температура, діріл және мұзды анықтау сияқты сенсор деректері
Қауіпсіздікті басқару{0}}үшеуіндегі ең маңызды арна.IEC 61400 сериясыжел турбинасы стандарттары қадамдық жүйелердің ақаулық жағдайында да қалақтарды қауырсынға түсіре алуын талап етеді, бұл сырғанау сақинасы діріл, температура ауытқуы, конденсация және 20 жылдық дизайн мерзімінде миллиондаған айналу арқылы жұмысын жалғастыруы керек дегенді білдіреді. Сондықтан хабта отырған € 200 құрамдас бөлігі 5 МВт турбинаның өндіретінін немесе кран күтіп тұрып жұмыс істемейтінін шеше алады.
Жел турбинасында сырғанау сақиналары қайда отырады
Таңдау логикасы әр орын үшін әртүрлі. Оларды араластыру -, мысалы, генератордың қоздыру тізбегі - үшін жалпы концентратор дизайнын көрсету осы санаттағы ең қымбат қателердің бірі болып табылады.
Хаб сырғанау сақиналары (қадам жүйесі)
Хаб сырғанау сақиналары негізгі білікке орнатылады және ротормен бірге айналады. Олар қадамдық қозғалтқыш қуатын (көбінесе 400–690 В айнымалы ток немесе тұрақты шина кернеуі), қадамды басқару сигналдарын (CANopen, Profibus немесе меншікті протоколдар) және пышақ сенсоры арналарының көбеюін тасымалдайды. Концентратордың сырғанау сақиналары әдетте үлкен саңылау-конструкциялары болып табылады, себебі ротор білігі олар арқылы өтеді және олар зауыттық жабдықтың көпшілігінен қаттырақ діріл спектрлерінен аман қалуы керек.
Генератор сырғанау сақиналары (DFIG машиналары)
Қос-қоректенетін индукциялық генераторлар (DFIGs), әлі де жағалаудағы флоттарда жиі кездеседі, ротор орамаларына айнымалы ток қоздыру тогын беру үшін ротордағы сырғанау сақиналарын пайдаланады. Олар жоғары токты (әдетте бірнеше жүз ампер), жоғары айналу жылдамдығын және маңызды көміртегі шаңының түзілуін көрсетеді. Қылқаламның сапасы, сақина бетінің әрлеуі, серіппелі қысым және нацельдің желдетуі қызмет көрсету мерзіміне тікелей әсер етеді. Тікелей{4}}қозғалыс тұрақты-магниттік турбиналарға бұл сырғанау сақина мүлде қажет емес - теңіз платформаларының тікелей-қозғалтқышқа қарай жылжуының бір себебі.
Slip Slip сақиналары
Көптеген үлкен турбиналар бұралу сақинасының орнына кабель ілмегін және бұрау тәртібін пайдаланады, бірақ кішірек турбиналар (әдетте ~500 кВт-тан төмен) үздіксіз айналуға мүмкіндік беру үшін кейде мұнараның жоғарғы жағындағы сырғанау сақинасын пайдаланады. Олардың жылдамдығы төмен, бірақ қоршаған ортаға көбірек әсер етеді және орнату кеңістігі тығыз.
Hub vs Generator vs Yaw
| Параметр | Хаб (қадам) | Генератор (DFIG) | Yaw (шағын турбиналар) |
|---|---|---|---|
| Әдеттегі жылдамдық | ~20 айн/мин дейін | 900–2000 айн/мин | <1 rpm |
| Әр сақинадағы әдеттегі ток | 10–63 А қуат, плюс сигнал | 200–1,500 A | 5–30 A |
| Кернеу класы | 400–690 В плюс төмен-кернеу сигналы | 690 В (ротор жағы) | 230–400 V |
| Доминант стресс | Діріл, конденсация, сигналдық шу | Қылқаламның тозуы, шаң, қызу | Ауа-райының әсері, тұзды тұман |
| Типтік арналар | 20–60 (аралас қуат/сигнал) | 3 қуат + жерге қосу | 4–24 |
| Қызмет көрсету аралығы бойынша нұсқаулық | 12-24 айлық тексеру | 3-12 ай щеткамен тексеру | 12 ай |
Жоғарыдағы мәндер өндіруші деректер парақтары мен OEM қызмет көрсету нұсқаулығындағы жалпы ауқымдар болып табылады; машинаңыздың нақты сандары әрқашан турбина құжаттамасынан және сырғанау сақинасын жеткізушінің сынақ есептерінен алынуы керек.
Жел турбинасы сырғанау сақиналары қалай істен шығады
«Слип сақинасының істен шығуы» бұлыңғыр категория. Далада ақаулар әрқашан - астындағы механизмдердің біріне қайтып оралады және олардың әрқайсысы басқа дизайнды немесе техникалық қызмет көрсетуді түзетуді көрсетеді.
- Қылқаламның тозуы және шаң жиналуы.Көміртекті және металл{0}}графит щеткалары тозған сайын өткізгіш шаң шығарады. Желдету болмаса, шаң сақина қабатында жиналады және көрші сақиналар арасында ағып кету жолдарын жасайды, бұл оқшаулау кедергісінің 100 МΩ-тан төмен түсуі немесе жердегі жағымсыз ақаулар- ретінде көрінеді.Қылқалам кию үлгілеріәдетте техникалық тексеруші көретін алғашқы симптом болып табылады.
- Байланыс кедергісінің жоғарылауы.Тотығу, ластану немесе серіппелі қысымның жоғалуы миллиомнан Ом диапазонына дейін жанасу кедергісін арттырады. Қадамдық қуат тізбегінде бұл кернеудің төмендеуін және қызуды тудырады; төмен -ток сенсорының желісінде ол шу деңгейін жоғарылатады және CAN телеграммаларын зақымдауы мүмкін.
- Конденсация және коррозия.Концентраторлар ылғалды орта - жылы машиналар, суық болат, қоршаған ауа. Сақина беттерінде шұңқыр тез пайда болады, әсіресе тұзды аэрозоль бар жағалаудағы және теңіздегі учаскелерде. Оффшорлық платформалар үшін арналғантеңіздегі сенімділік шараларыәдетте спецификацияға жазылады.
- Дірілдеу{0}}кабельдер мен қосқыштардың тозуы.Сырғымалы сақинаның өзі жақсы болуы мүмкін, бірақ шұңқырлы кабельдер, деформацияланғыштар немесе қосқыштар кіру нүктесінде шаршайды. Бұл жас флоттардағы сақина{1}}жолдың ақаулығына қарағанда жиі кездеседі.
- Майлау материалының деградациясы.Кейбір конструкцияларда контактілі майлау немесе тотығу ингибиторы қолданылады. Уақыт өте келе ол полимерленеді немесе кебеді, әсіресе 60 градустан жоғары нацель температурасы және контактілер әрекеті өзгереді.
- Оқшаулаудың бұзылуы.Ластанған оқшаулағыштарды бақылау, әсіресе, жоғары вольтты автобустарда, -жарқырауды тудыруы мүмкін. Бұл деградация қисығы емес, қиын сәтсіздік.
Бұл механизмдердің көпшілігі бірте-бірте орындалады және олардың көпшілігі жоспарлы тексеру - кезінде анықталады, бірақ тексеру процедурасы шын мәнінде "концентратордың ішіне қараудың" орнына контактіге төзімділікті, оқшаулау кедергісін және щетка ұзындығын өлшейтін болса ғана.
Электрлік талаптарды анықтау
Жеткізушілерге хабарласпас бұрын қағазға электрлік конвертті жазыңыз. Жауаптар алдын ала шешілсе, жеткізушілер оны бәрібір сұрайды, ал -баға ұсыныстарын- сұрау (RFQ) жылдамырақ болады.
- Бір тізбектегі ток, үздіксіз және шыңы (қозғалтқыштың тоқтау тогы 3–6× номиналды болуы мүмкін).
- Кернеу класыжәне тізбек айнымалы ток немесе тұрақты ток болып табылады ма. 690 В жүйелері үшін IEC 60664 асқын кернеу санатының III немесе IV қолданылатынын растаңыз.
- Қуат тізбектерінің санықарсысигнал/деректер тізбектерінің саны, бөлек сақталады.
- Сигнал протоколдары- CANopen, Profibus DP, EtherCAT, Profinet, Ethernet 100/1000 Мбит немесе аналогтық сенсор желілері. Әрбір хаттаманың әртүрлі шуға төзімділігі бар.
- Электр шуының бюджетісенсорлық арналар үшін. Қадамды кодтаушылар мен жүктеме-шікті тензометрлер әдетте милливольт-деңгейінде тазалықты қажет етеді;контактілі шуды басқаруslip ring - бұл бюджетті қанағаттандырудың бір бөлігі.
- Оқшаулау және диэлектрлік талаптар- әдетте қуат тізбектері үшін 500 В тұрақты токта 1000 МΩ-ден жоғары немесе оған тең, сонымен қатар қуат-жиілік төзімділік сынағы.
- Жерге қосу. Көптеген конструкциялар бөлек жерге тұйықтау сақинасын немесе щетканы қамтиды; найзағай{1}}қауіпті сайттар үшін бұл-келісілмейді.
Байланыс технологиясын таңдау
Кез келген жел турбинасын қолдану үшін бірде-бір контакт технологиясы жақсы емес. Дұрыс жауап, әдетте, бір жинақтың қуат және сигнал бөлімдері үшін әртүрлі технологияларды пайдаланатын гибрид болып табылады.
Көміртекті және металл-Графит щеткалар
Көміртекті және күміс-графит щеткалары жоғары{1}}ағымдағы қолданбалы - генераторлық қоздыру сақиналары мен ағындық қуат автобустарының жұмыс күші болып табылады. Олар жоғары токтарға төзеді, кейбір ластануларды қабылдайды және ауыстыру арзан. Сауда{5}}шаңның пайда болуы, естілетін шу және щетканың ұзындығы мен серіппе қысымын мерзімді тексеру қажеттілігі болып табылады. Theщетка дәрежесі(шайыр-байланысқан көміртегі, электрографит, металл-графит, мыс-графит) токтың тығыздығы мен сақина материалына сәйкес келуі керек.
Ең қолайлы: қадамдық қозғалтқыш қуаты, генераторды қоздыру, жерге қосу. Мынаны қадағалаңыз: жақын маңдағы сигнал сақиналарында шаң жиналуы, серіппелі қысымның ауытқуы, егер жақын орнатылған болса, кодер оптикасындағы щетка шаңы.
Талшықты щетка (көп-жіп) контактілері
Талшықты щетка дизайнында қымбат металл сақинаға мінетін-таза алтын немесе алтын қоспасы бар сымдар қолданылады. Көптеген параллель байланыс нүктелері және бір жіпке өте төмен жанасу күші бар, олар дерлік қоқыс тудырмайды және өте төмен байланыс шуы бар. Олар заманауи хаб сақиналарында сенсор мен деректер арналары үшін басым таңдау болып табылады.
Ең қолайлысы: CAN/Profibus/Ethernet деректер желілері, пышақ сенсоры сигналдары, төмен-ағымды басқару. Мынаны қараңыз: әрбір жіпшеге шектеулі ток (әдетте<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.
Монофиламент және асыл{0}}металл сым контактілері
Монофиламент асыл металды контактілер (бағалы металл сақинадағы жалғыз алтын немесе алтын-қоспадан жасалған сым) талшықты щеткалар мен дәстүрлі щеткалардың арасында орналасады. Олар ықшамда жиі кездеседіарнайы сырғымалы сақинакеңістік тар жинақтар.
Ең қолайлы: төмен{0}}ток сигналының тізбектері, гибридті жинақтар. Мынаны қадағалаңыз: өте жоғары айналу сандарынан кейін жабынның тозуы және «алтын{2}}жабық» автоматты түрде жақсырақ емес - жұмсақ субстрат үстіндегі жұқа алтын дұрыс белгіленген күміс-графит щеткасына қарағанда тезірек тозуы мүмкін.
Гибридті дизайн
Әдеттегі концентратордың сырғымалы сақинасында төменгі стек көміртекті немесе металл-графит щеткаларында қозғалыс жылдамдығын көтереді, ортаңғы стек талшық щеткаларында өріс-автобус трафигін, ал үстіңгі стек алтын-алтын-контактілердегі төмен ток датчигі сызықтарын өңдейді. Жерге қосу артық щеткалары бар жеке арнайы сақинада. Бұл бөлу бір жинаққа бір уақытта қарама-қайшы талаптарды (жоғары ток + төмен шу) қанағаттандыруға мүмкіндік береді.
Экологиялық сипаттама: «Өнеркәсіптік деңгейде» тоқтамаңыз
«Өндірістік деңгей» сізге пайдалы ештеңе айтпайды. Төмендегі сандар жел турбинасы техникалық парағында маңызды болып табылады.
- Кіруден қорғау.Хаб интерьерлері әдетте IP54; Теңіздегі ұшқыштар мен ашық сырғақ сақиналар әдетте IP65 немесе одан жоғары талап етеді. ҚараңызIP рейтингін түсіндірусандар шын мәнінде не үшін кепілдік береді.
- Жұмыс температурасы.Ақылға қонымды әдепкі параметр солтүстік жағалаудағы климаттық аймақтар үшін –40 градустан +70 градусқа дейін-, қоңыржай учаскелер үшін -20 градустан +60 градусқа дейін, ал теңізде конденсация- бақыланады. Суық{7}}климат нұсқалары төмен температурада тексерілген майлауды қажет етеді.
- Ылғалдылық.95 % RH конденсацияланбау-әдеттегі минимум; тұрақты конденсациясы бар сайттар үшін ішкі жылыту қажет болуы мүмкін.
- Тұзға-тұманға төзімділік.Теңіздегі және жағалаудағы турбиналар металл бөлшектер мен қосқыштардағы IEC 60068-2-52 немесе ISO 9227 тұзды бүрку сынауына сілтеме жасауы керек.
- Діріл.IEC 60068-2-6 синусоидалы және 2-64 кездейсоқ профильдер жалпы анықтамалық нүктелер болып табылады; жеткізуші маркетингтік шағымдарды емес, сынақ есептерін ұсынуы керек.
- Найзағай мен толқын.Қадам сақиналары жанама найзағай ағындарын көретін жолға отырады. Кернеуге төзімділік алдын ала келісу керек.
TheАҚШ Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасының желді зерттеу бағдарламасыпайдалы өрістік сенімділік деректерін-жариялайды, бұл қадамдық және электрлік жүйелердің жұмыс істейтін флоттардағы -сәтсіздік-қарқындылығы жоғары ішкі жүйелердің қатарында қалуы -, сондықтан бұл экологиялық сандар ауызша міндеттемеде емес, келісімшартта болуы керек.
Механикалық және интеграциялық шектеулер
Жөндеу жобалары электрлік өнімділікке қарағанда механикалық орнатуда жиі сәтсіздікке ұшырайды. Дизайнды мақұлдамас бұрын мыналарды растаңыз:
- Саңылау диаметрі мен сыртқы диаметрі хабтағы немесе ұяшықтағы қол жетімді конвертке қатысты
- Білік төзімділігі, ағып кету және концентрлік рұқсат
- Кабельдің шығу бағыты (осьтік және радиалды) және қосқыш түрі - көптеген турбиналар кабельдің иілу радиусы өте шектеулі.
- Монтаждау фланецінің үлгісі және иық моменті
- Айналмалы жинақтарға арналған салмақ және теңгерім
- Қызметке кіру - техник турбина қызмет көрсету күйінде щетка терезесіне жете ала ма?
Тәжірибеде, көптеген қайта жабдықтау және қайта қуаттау жобалары үшін механикалық шектеулер электрлік шектеулерден бұрын дизайнды шешеді. Бұл ретте конфигурацияланатын немесе толығымен реттелетін жинақ каталог бөлігін мәжбүрлеп сыйғызудан гөрі ақылға қонымдырақ болады.
Жеткізушіге не жіберу керек
Таза RFQ баға белгілеу циклін аптадан бірнеше күнге дейін қысқартады. Слип сақинасын жобалау немесе таңдау үшін жеткізушіге төмендегілердің барлығы қажет:
| Санат | Қажетті ақпарат |
|---|---|
| Қолданба | Турбинаның рейтингі, моделі (егер ашылса), орналасқан жері (құрлықта/жағалауда/теңізде), жаңа құрылыс және қайта жаңғырту |
| Механикалық | Саңылау, сыртқы диаметр, ұзындығы, монтаждау интерфейсі, айналу жылдамдығы (үздіксіз және шыңы), кабельдің шығуы |
| Қуат тізбектері | Тізбектер саны, кернеу, үздіксіз және ең жоғары ток, айнымалы/тұрақты ток, жиілік |
| Сигнал тізбектері | Схемалар саны, протокол (CAN, Profibus, EtherCAT, Ethernet, аналог), деректер жылдамдығы, экрандау талаптары |
| Жерге қосу | Қажетті жерге қосу тогы жолы, найзағайдың кернеуінің деңгейі |
| Қоршаған орта | Температура диапазоны, ылғалдылық, IP рейтингі, тұз{0}}мүмкін болса, тұман, діріл класы |
| Техникалық қызмет көрсету | Күтілетін қызмет көрсету аралығы, щетканың қызмет ету мерзімі, қол жеткізу шектеулері |
| Құжаттама | Қажетті сынақ есептер (HV төзімділігі, IR, контактіге төзімділік, тұз бүріккіш, діріл), сертификаттар, MTBF деректері |
Жиі қойылатын сұрақтар
С: Жел турбинасы сырғанау сақинасы дегеніміз не?
A: Бұл жел қондырғысының стационарлық құрылымы мен айналмалы бөлігі - арасында, әдетте, ротордың хабы (қадамды басқару үшін) немесе DFIG машиналарында генератор роторының орамдары арасында қуатты, басқару сигналдарын және деректерді тасымалдайтын электромеханикалық жинақ.
С: Неліктен жел турбинасы сырғанау сақиналары істен шығады?
Ж: Жалпы механизмдер: щетканың тозуы және шаңның жиналуы, ластанудан немесе төмен серіппелі күштің әсерінен контактіге төзімділіктің жоғарылауы, конденсация{0}}қозғалған коррозия, кабельдердің дірілден шаршауы және оқшаулаудың бұзылуы. Олардың көпшілігі біртіндеп және жоспарлы тексеру арқылы анықталады.
С: Жел турбинасы сырғанау сақинасын қаншалықты жиі тексеру керек?
A: Ақылға қонымды әдепкі - жыл сайынғы визуалды тексеру, сонымен қатар контакт кедергісі мен оқшаулау кедергісін тексеру; DFIG машиналарындағы генератор щеткаларының сақиналары әдетте жұмысқа байланысты 3-12 ай сайын щетка ұзындығын тексеруді қажет етеді. Нақты интервал жеткізушінің нұсқаулығына және турбиналық OEM қызмет көрсету кестесіне сәйкес болуы керек.
С: Талшықты щетка сырғымалы сақиналары жел турбиналары үшін көміртекті щеткадан жақсы ма?
Ж: Төмен-ағымдық сигнал және деректер арналары үшін иә - талшықты щеткалар дерлік қоқыс шығармайды және өте төмен байланыс шуы бар. Жоғары -ағымдық қадам қуаты немесе генератордың қозуы үшін көміртекті немесе металл-графит щеткалары әдетте жақсы таңдау болып табылады. Заманауи концентраторлы сырғымалы сақиналар екеуін де бірдей жинақтың бөлек бөлімдерінде пайдаланады.
С: Стандартты өнеркәсіптік сырғанау сақинасын жел турбинасында қолдануға бола ма?
A: Әдетте өзгертусіз болмайды. Турбиналар дірілді, конденсацияны, тұзды тұманды (теңізде), ұзақ қызмет көрсету аралықтарын және жалпы өнеркәсіптік сипаттамадан асатын аралас қуат/сигнал ағынын тудырады. Әдетте турбина-арнайы каталог үлгісі немесе теңшелген жинақ қажет.
С: Жел турбинасы сырғанау сақинасын жеткізуші қандай құжаттаманы ұсынуы керек?
A: Кем дегенде: электрлік сынақ есебі (ЖТ төзімділігі, оқшаулау кедергісі, контактіге төзімділік), қоршаған ортаны сынау нәтижелері (діріл, температура, теңізде болса тұз шашу), анықталған тексеру процедурасы бар техникалық қызмет көрсету жөніндегі нұсқаулық, қосалқы бөлшектер тізімі және сақина мен щетка компоненттеріне арналған материал сертификаттары.
Қысқаша мазмұны: Слип сақинасын таңдауды сенімділік шешімі ретінде қарастырыңыз
Оң жақ жел турбинасы сырғанау сақинасы турбинаның электрлік конвертіне сәйкес келетін, оның қоршаған ортасына төзімді, қол жетімді механикалық кеңістікке сәйкес келетін және 20 жыл бойына нақты техникалық қызмет көрсету жоспарын қолдайтын сақина болып табылады. Бұндай қателіктердің көп бөлігі сатып алу кезінде емес, мұнараға жоспарланбаған-бірінші бару кезінде төленеді.
Жабдықтаушылармен сөйлеспес бұрын электр, қоршаған орта және механикалық талаптарды анықтаңыз. Ұрандарды емес, сынақ есептерін сұраңыз. Құрастыру рұқсат ететін жерде қуат пен сигналдың байланыс технологияларын бөліңіз. Ал теңіздегі немесе жағалаудағы учаскелер үшін тоттану мен тығыздауды контакт материалына қарағанда - байыпты түрде қабылдаңыз, әдетте щеткадан бұрын дауларды тұз жеңеді.