В контекста на бързото развитие на съвременната индустрия за вятърна енергия, особено високо{0}}мощните наземни и офшорни вятърни турбини, вибрациите се превърнаха в един от основните фактори, влияещи върху безопасността на вятърните турбини, продължителността на живота, генерирането на енергия и разходите за експлоатация и поддръжка. Тъй като височината на главината на вятърната турбина продължава да се увеличава, дължината на лопатките продължава да се удължава и капацитетът на един-блок продължава да расте, проблеми като вибрации от вятъра, резонанс на кулата, люлеене на лопатките, вибрации на предавателната верига и вибрации на основата, пред които са изправени вятърните турбини по време на работа, стават все по-изявени.
И така, защо е необходим гасител на вибрации за операции с вятърна енергия? Турбулентните ветрове, поривите, срязващите ветрове и ефектът на сянката на кулата карат лопатките да изпитват периодично променяща се тяга, което води до пляскане и трептене на лопатките, което се предава на главината, главния вал, скоростната кутия и кулата, което води до непрекъсната вибрация. Дисбалансът на масата на работното колело, неправилната центровка на главния вал, износването на лагерите и въздействията върху зацепването на зъбните колела на скоростната кутия генерират високо-честотни вибрации, които са основните причини за повреди на предавателната верига. Кулата е тънка, гъвкава конструкция с ниска собствена честота от първи-порядък, което я прави податлива на резонанс с честотата на въртене на работното колело и честотата на преминаване на лопатките. След като възникне резонанс, амплитудата на вибрациите се усилва драстично, заплашвайки безопасността на конструкцията.
Какви опасности причиняват вибрациите за вятърните турбини? При непрекъснати вибрации животът на умората на скоростните кутии, лагерите, главните валове и системите за отклонение е значително съкратен и честотата на отказ се увеличава значително. Вибрацията може да доведе до разхлабване на болтовете на фланеца на кулата и болтовете на основната рамка, а в тежки случаи може да се появят пукнатини от умора на заваръчните шевове. Превишаването на границите на вибрациите ще задейства намаляване на натоварването на основната система за управление, ограничаване на скоростта и защита при изключване, което директно намалява времето за генериране на енергия и мощността. Повредите,-свързани с вибрации, представляват повече от 50% от всички повреди на вятърни турбини, а поддръжката на-висока надморска височина и разходите за експлоатация и поддръжка в морето са изключително високи. Дългосрочният-резонанс или екстремни вибрации могат да доведат до напукване на острието, деформация на кулата, повреда на основата и дори сериозни инциденти, свързани с безопасността.
Тази статия представя приложението на виброгасители върху перките на вятърни турбини. Остриетата са най-силно вибриращите компоненти, като показват предимно пляскане, трептене, трептене и-предизвикана небалансирана вибрация. Вътрешно настроените масови амортисьори, монтирани на 20%–40% от дължината на перката, използват масов блок, пружини и амортизираща структура, за да се настроят с честотата на вибрациите на перката, като ефективно потискат трептенията от първи- и втори-порядък и пляскащите вибрации, намалявайки уморния момент на огъване в основата на перката и удължавайки живота на перката.
Използването на гасители на вибрации намалява амплитудата на вибрациите на острието с 30%–60%, намалява повредата от умора на острието с над 40%, намалява риска от напукване и разлепване на острието и смекчава небалансираното въздействие от вибрациите от заледяване.
Индустрията за вятърна енергия обикновено използва гасители на вибрации от различни видове и принципи на работа. Най-широко използваният тип е настроен масов амортисьор, който се състои от масов блок, пружина и амортисьор. Честотата е настроена на основната вибрационна честота на вятърната турбина. Когато възникне вибрация, масовият блок се движи в обратна посока, за да консумира енергия. Има надеждна структура, стабилен ефект и широка приложимост.
Офшорните вятърни турбини работят в среда няколко пъти по-тежка от тази на сушата. Следователно виброгасителят трябва да отговаря на високи изисквания за устойчивост на корозия, включително горещо поцинковане, неръждаема стомана 316L, покритие Dacromet, тестване със солен спрей за повече от 1000 часа и стабилна работа при температури, вариращи от -40 градуса до 80 градуса. Разходите за офшорна поддръжка са изключително високи, което налага дизайн с дълъг живот. Хидравличният амортисьор също трябва да бъде проектиран така, че да предотвратява изтичане на масло, което може да замърси океана.
Какви практически ползи могат да получат вятърните паркове от използването на Vibration Damper?
Повишено генериране на електроенергия, намалени вибрации-задействани ограничения на мощността и престой, стабилна работа в зони с турбулентен вятър и общо увеличение на производството на електроенергия от 2%–8%; удължен живот на основните компоненти, с живот на перката, увеличен с 20%–40%, живот на скоростна кутия, увеличен с 30%–50%, и повреда от умора на кулата, намалена с 30%–60%; значително намалени разходи за експлоатация и поддръжка, по-малко-операции по поддръжка на голяма надморска височина, по-малко смени на скоростни кутии и лагери, спестяване на хиляди до десетки хиляди щатски долари на офшорна вятърна турбина годишно; подобрена цялостна безопасност на турбината, избягване на резонанс, подобряване на оцеляването при тайфуни, земетресения и вълни и намаляване на риска от разхлабване на болтовете и структурни пукнатини; намален шум, с намален аеродинамичен и структурен шум, отговарящ на изискванията за опазване на околната среда и улесняващ одобрението на проекта.
