Осмотр лезвий ротора с термографией и акустическим контролем: Оптимизированное обслуживание и инспекционное понятие для энергетических турбин берегового ветра

Непрерывный структурный медицинский контроль (SHM) лезвий ротора значительно способствует полной экономической эффективности энергетических турбин ветра. Когда ротор поворачивается, концы лопастей могут достигнуть скорости 300 – 350 км/ч – с такой скоростью, как гоночный автомобиль Формулы 1. Лезвия ротора поставляют свою лучшую аэродинамическую работу, когда пограничный слой ветра течет гладко по крылу, не вызывая эффекты следа. Даже малейшее поверхностное повреждение может произвести турбулентность, приводящую к более низкой эффективности. Для ветряного двигателя это означает уменьшенную продукцию, менее рентабельную операцию и более короткий срок службы.

Чрезвычайные условия в море заставляют материалы ухудшаться намного быстрее, чем на земле. Определенные факторы напряжения включают большее воздействие ультрафиолетовой радиации, скоростей сильного ветра и загруженного солью воздуха. Промышленные альпинисты, которые выполняют регулярную проверку проверок на признаки расслаивания и другие формы повреждения, выявляя на структуре и исследуя ее общий вид.

Плохая доступность прибрежных ветровых электростанций и непредсказуемость морских погодных условий мешают планировать развертывание команд обслуживания с соответствующим воздействием на эксплуатационные расходы. Типичный пример имеет место, в котором инспекционные рабочие неоднократно вызываются, но тогда отсылаются домой снова, потому что погодное окно слишком коротко, чтобы разрешить высотную работу. Операторы ветровой электростанции поэтому ищут альтернативные структурные медицинские контрольные методы, которые одинаково надежны как регулярные проверки промышленными альпинистами. «В чем мы нуждаемся, гибкие методы, которые позволяют лезвиям ротора ветряного двигателя быть осмотренными на месте в минимуме времени и без долгой подготовки, и все же все еще поставлять результаты, которые так надежны и окончательны, как те получили, когда проверки выполнены промышленными альпинистами», говорит Луг Доктора.

Хольгер Хун, директор по исследованиям и развитие в Службе WindMW, компании, координирующей проект.Убеждение результатов продемонстрировало в тестах усталостиЭти проблемы решаются в исследовании понятия исследователей от Института Фраунгофера Ветра Технология Энергетической и энергетической системы IWES в Бремерхафене вместе с WindMW Service GmbH, Бременским Институтом Метрологии, Автоматизации и Качественной Науки (BIMAQ) и Deutsche WindGuard Engineering GmbH.

В двух параллельных подходах их цель состоит в том, чтобы уменьшить время простоя ветряного двигателя и выполнить обслуживание с меньшим количеством персонала. Один подход включает использование беспилотников в сочетании с мобильной технологией термографии; другие работы акустическая система мониторинга эмиссии. Акустическая система измерения эмиссии, объединенная в лезвии ротора, служит системой раннего оповещения, обнаруживая внутреннее повреждение, например в корне лезвия ротора. Тепловая камера отображения, с другой стороны, обнаруживает поверхностное повреждение, такое как вызванный эрозией дождя.

Фраунгофер IWES оптимизирует неразрушающую акустическую систему мониторинга эмиссии для контроля лезвий ротора. Акустическая эмиссия и пьезоэлектрические датчики присоединены к внутренней поверхности лезвий ротора в структурно соответствующих областях – особенно в известных слабых местах. Измерение вычислительное устройство, которое собирает и анализирует данные о датчике, объединено в центре ротора.«Датчики работают почти таким же способом микрофонами.

Если растяжимые силы в определенной области лезвия ротора внезапно изменяются, структура выпускает энергию в форме тепла и поверхностных волн, которые могут быть измерены датчиками. У звуковых волн, захваченных каждым датчиком, есть различные задержки сигнала.

Анализируя их время прибытия, возможно точно определить источник повреждения», объясняет Штефан Краузе, менеджер проектов во Фраунгофере IWES. Акустическая система измерения эмиссии уже поставила убедительные результаты во время тестов лаборатории в средстве испытательного стенда лезвия ротора института.

Во время статического лезвия ротора и тестов усталости, исследователи смогли определить многочисленные типы повреждения включая пластырь и межволокнистые изломы, повреждения суставов веб-гребня, трещин на тянущемся лезвии лезвий ротора и дефектного соединения в области комля лопасти винта. Следующий шаг должен проверить систему при реальных условиях. Эти тесты будут выполнены весной 2018 года в парках берегового ветра Meerwind Sud и Meerwind Ost недалеко от берегов Гельголанда в северной Германии.Структурный медицинский контроль большой сборки лезвий ротора

Акустическая система измерения эмиссии – эффективное и надежное средство непрерывного контроля очень больших структур. Как только датчики обнаруживают и локализуют потенциальный дефект, соответствующие меры могут быть начаты. В зависимости от типа повреждения и его местоположения, более близкий, внешний контроль лезвия ротора мог, например, быть выполнен, используя тепловую камеру отображения.Структурные дефекты вызывают трение, которое в свою очередь вырабатывает тепло.

Тепловой поток в материале может быть обнаружен посредством теплового отображения. В этом проекте используется пассивный метод термографии, в котором измерения теплового потока основаны на внутреннем тепле объекта при тесте или на различиях в температуре из-за естественного дневного цикла. Deutsche WindGuard Engineering GmbH и BIMAQ успешно применяли тепловое рассмотрение, чтобы визуализировать тепловой поток в работе фермами морского ветра в течение нескольких лет. Новая проблема состоит в том, чтобы приспособить эту доказанную технику к требованиям офшорных установок.

Прилагая тепловые камеры отображения к беспилотникам, возможно обнаружить дефекты недр в композиционных материалах, включая расслаивание, включения, дефектное соединение в loadbearing суставах веб-гребня и впадины сжатия. Под эксплуатационным грузом такие дефекты глубоко в лезвии ротора, если не обнаруженный и имел дело с вовремя, могут вызвать более серьезное структурное повреждение и в конечном счете привести к полному провалу. «Наша цель состоит в том, чтобы объединить различные методы испытаний так, чтобы такое повреждение было обнаружено раньше, таким образом избежав потребности в чрезвычайных закрытиях.

Это также позволяет операторам выполнять предназначенные проверки лезвия ротора», говорит Николас Бэлэреск, генеральный директор в Deutsche WindGuard Engineering GmbH.Deutsche WindGuard Engineering GmbH уже успешно закончила начальные тесты лаборатории системы термографии. Следующий шаг должен выбрать самую подходящую систему камеры и тип беспилотника. Как часть тестов, чтобы утвердить понятие использования теплового отображения для структурного медицинского контроля лезвий ротора, алгоритмы оценки разрабатываются на основе дополнительных измерений, выполняемых в энергетической экспериментальной установке ветра Бременского университета.

Чтобы дополнить эту работу, оператор парка берегового ветра, WindMW Service GmbH проектирует прикладные сценарии для проверок лезвия ротора с целью стабильного сокращения и оптимизации количества регулярных проверок.Сокращение затрат на выработку энергии ветра в море

А также понижая инспекционные затраты, новый объединенный метод обещает увеличить энергетические урожаи, уменьшая downtimes. Промышленному альпинисту требуется целый день, чтобы осмотреть ротор. «Используя беспилотники, та же самая работа могла быть сделана в течение одного часа», Краузе оценивает. «И целенаправленный контроль на основе результатов акустических измерений эмиссии потребовал бы еще меньшего количества времени.

Эти новые технологии, особенно вместе с беспилотными воздушными транспортными средствами (БПЛА), т.е. беспилотники, дополнительные традиционные инспекционные действия, предлагая эффективное, безопасное средство осмотра лезвий ротора с оптимизированным использованием ресурсов и минимальным разрушением выработки энергии».


FBCONSTANTA.RU