隨著時(shí)間的推移，運(yùn)行和維護(hù)成本可以輕松地增加到渦輪機(jī)壽命期間每千瓦時(shí)生產(chǎn)的總平均成本的25%或更多。延長(zhǎng)部件健康狀況的一種方法是選擇高質(zhì)量的維護(hù)產(chǎn)品，以配合嚴(yán)格的運(yùn)行和維護(hù)計(jì)劃。
來(lái)自UEA的滑環(huán)設(shè)計(jì)用于承受風(fēng)力渦輪機(jī)中的惡劣環(huán)境，并使用以節(jié)省空間的方式堆疊的實(shí)心刷子和環(huán)。為此，工程師和制造商不斷改進(jìn)渦輪機(jī)部件，以提高耐用性和可靠性。為了了解什么是新的，這里是一些關(guān)于一些重要的渦輪機(jī)組件的最新發(fā)展的更新。
滑環(huán)
滑環(huán)用于將電流從靜止單元傳輸?shù)叫D(zhuǎn)單元。風(fēng)力渦輪機(jī)需要從機(jī)艙到旋轉(zhuǎn)葉片的控制系統(tǒng)的可靠的功率和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，并且這是滑環(huán)起作用的地方。從頂盒到輪轂的電氣連接通過(guò)滑環(huán)，允許電纜旋轉(zhuǎn)。在一些渦輪機(jī)中，滑環(huán)的中心旋轉(zhuǎn)而外部部分靜止。
在其他單元中，外部旋轉(zhuǎn)，而中心保持靜止。
無(wú)論設(shè)計(jì)如何，在選擇風(fēng)力渦輪機(jī)的滑環(huán)時(shí)，重要的是要考慮所用材料的質(zhì)量，所需的年度維護(hù)以及總體預(yù)期壽命。雖然滑環(huán)曾經(jīng)因功率損耗和容量有限而聞名，但現(xiàn)在已經(jīng)不再如此。根據(jù)電源要求，可提供多種電路選擇，包括電流強(qiáng)度和電壓(交流或直流)的多種組合。先進(jìn)的設(shè)計(jì)可以通過(guò)降低功率損耗來(lái)傳輸更高的功率。
例如，供應(yīng)商聯(lián)合設(shè)備配件(UEA)滑環(huán)已經(jīng)處理超過(guò)55 kW用于變槳控制電機(jī)，額定電流超過(guò)100安培和690 VAC。該公司指出，瓦數(shù)傳輸容量和功率損耗可能受到各種因素的影響，并在許多渦輪機(jī)應(yīng)用中推薦定制設(shè)計(jì)的滑環(huán)，以確保適當(dāng)?shù)娜萘亢凸δ堋EA還表示，物質(zhì)因素對(duì)減少運(yùn)營(yíng)和維護(hù)非常重要。例如，使用實(shí)心銀環(huán)而不是可穿戴電鍍更好地保持了通信電路的效率和可靠性。
刷子是風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)小但重要的部分。電刷是一種電導(dǎo)體，可與滑環(huán)和電刷架配合使用，保護(hù)元件免受靜電和雷擊。磨損或低質(zhì)量的刷子可能會(huì)在滑環(huán)上磨損，導(dǎo)致其過(guò)早退化。
盡管銅刷廣泛用于風(fēng)能行業(yè)，但是渦輪機(jī)制造商和運(yùn)營(yíng)商正在重新考慮使用銀刷。銅通常是首選的金屬，因?yàn)樗喈?dāng)可靠且具有成本效益。
然而，根據(jù)制造商BGB Technology的說(shuō)法，銀刷對(duì)于長(zhǎng)壽和使用壽命表現(xiàn)更有效。實(shí)際上，銀刷通常用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)，因?yàn)樗鼈兙哂懈鼘挼牟僮鞣秶煽康膶?dǎo)電性和在惡劣條件下的耐久性。選擇銀刷用于海上或陸上使用的風(fēng)電運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在可能會(huì)支付更多費(fèi)用，但長(zhǎng)期使用較少的維修和刷子更換會(huì)受益。
變槳控制
風(fēng)力渦輪機(jī)采用緊急變槳控制系統(tǒng)，以防止資產(chǎn)在過(guò)大的風(fēng)速或電網(wǎng)功率損失期間受到損壞。變槳系統(tǒng)對(duì)于安全操作至關(guān)重要，將渦輪葉片從風(fēng)中移開(kāi)并使轉(zhuǎn)子減速以阻止渦輪機(jī)失控。
Maxwell Technologies的超級(jí)電容器改裝模塊取代現(xiàn)有電池，可實(shí)現(xiàn)可靠且故障安全的變槳系統(tǒng)性能。然而，根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)，變槳控制系統(tǒng)故障占風(fēng)力渦輪機(jī)停機(jī)時(shí)間的近四分之一。與變槳控制系統(tǒng)中的電池問(wèn)題相關(guān)的計(jì)劃外維護(hù)成本包括電壓故障，在寒冷和炎熱天氣中性能下降以及意外的塔架爬升以替換故障電池系統(tǒng)。
基于電池的系統(tǒng)的替代方案是用于變槳系統(tǒng)的基于超級(jí)電容器的能量存儲(chǔ)。超級(jí)電容器是高功率設(shè)備，可靜電存儲(chǔ)電荷。相反，鉛酸電池由于其化學(xué)過(guò)程的性質(zhì)而在電化學(xué)方面具有固有的缺點(diǎn)。
根據(jù)全球電力存儲(chǔ)和交付解決方案開(kāi)發(fā)商Maxwell Technologies的說(shuō)法，超級(jí)電容器在緊急變槳控制中提供更高的效率和可靠性，并且不需要10年或更長(zhǎng)時(shí)間的定期維護(hù)。這有助于提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)間并降低運(yùn)行和維護(hù)成本。
軸承
強(qiáng)大的風(fēng)荷載意味著對(duì)渦輪機(jī)的齒輪箱和主軸軸承提出了很高的要求。在緊湊型設(shè)計(jì)中可提供最高性能潛力的軸承是減少風(fēng)力渦輪機(jī)中整體部件尺寸，重量和制造成本的理想選擇。最近，與傳統(tǒng)的球形滾子相比，圓錐滾子軸承在許多新的風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用中已經(jīng)證明了理想的性能。
球面軸承由軸向內(nèi)側(cè)為圓形(球形)的滾道組成。在尺寸較小的錐形軸承中，環(huán)和滾子呈錐形錐形，以同時(shí)支撐軸向和徑向載荷。
齒輪箱和主軸軸承的高性能取決于特定渦輪機(jī)設(shè)計(jì)的精確間隙和所需的功率輸出。輕微過(guò)度或尺寸過(guò)小都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問(wèn)題。Timken Compan y表示，其工程軸承具有精密公差，專有的內(nèi)部幾何形狀和優(yōu)質(zhì)材料。
全球軸承及相關(guān)零部件制造商鐵姆肯公司(Timken Company)發(fā)現(xiàn)，錐形軸承可提高功率密度，從而降低總體能源成本。更重要的是，它們可承受推力和徑向載荷，在惡劣條件下提供高性能，并在風(fēng)速和風(fēng)向方向上產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的變化。
但是，鐵姆肯公司表示，首先要考慮申請(qǐng)的具體要求。這意味著對(duì)于陸上或海上的所有應(yīng)用，沒(méi)有一個(gè)正確的軸承。例如，在極端條件下 - 特別是在海上風(fēng)機(jī)中 - 軸承的幾何形狀，間隙和承載能力通常是定制設(shè)計(jì)的，以滿足特定的操作條件。
電纜
現(xiàn)在美國(guó)海上風(fēng)電行業(yè)有一個(gè)正在運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)和更多的項(xiàng)目正在籌備中，現(xiàn)在是時(shí)候開(kāi)始考慮將電力傳輸?shù)酱箨戨娋W(wǎng)的海底電纜了。行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電纜損壞占海上風(fēng)電場(chǎng)保險(xiǎn)索賠的80%。
PMI螺旋桿電纜終端安裝在試驗(yàn)機(jī)中，對(duì)終端的動(dòng)態(tài)張力能力進(jìn)行采樣并測(cè)量其最大抓地力。與陸上風(fēng)電場(chǎng)安裝不同，海上布線路線也更難以接入，更不用說(shuō)有效地安裝或修理電纜。專門從事水下電纜硬件制造和測(cè)試的PMI工業(yè)公司表示，當(dāng)海底設(shè)備從船上部署或從水中取出并由于附著的海底電纜上的極端張力而失效時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電纜故障。
除非有適當(dāng)?shù)乃码娎|終端或手柄，否則應(yīng)力和張力會(huì)在設(shè)備的連接點(diǎn)處形成。PMI建議在部署和檢索海底設(shè)備時(shí)使用全強(qiáng)度水下螺旋電纜終端，以防止電纜故障。對(duì)于螺旋端接，在電纜上的局部點(diǎn)處發(fā)生的應(yīng)力分散在電纜的長(zhǎng)度上。
該公司的螺旋線端子系統(tǒng)的一個(gè)好處是它可以沿著電纜的長(zhǎng)度安裝在任何地方，而無(wú)需接入電纜端。此外，它需要零工具或電纜準(zhǔn)備。
減少電纜故障的另一個(gè)想法是在風(fēng)力渦輪機(jī)和變電站平臺(tái)中使用集成保護(hù)系統(tǒng)用于海上風(fēng)電場(chǎng)電纜。特瑞堡的Njordguard電纜保護(hù)采用API 17L認(rèn)證的Uraduct材料，該材料具有高度耐磨性，可以在海底地板上行走，不會(huì)產(chǎn)生阻力或阻礙風(fēng)險(xiǎn)。Trellebrog表示，可擴(kuò)展的電纜系統(tǒng)適用于單樁和J管應(yīng)用，只需最少的裝配，并且可以制造以滿足任何直徑的電纜。
最值得注意的是，對(duì)于海上風(fēng)，該系統(tǒng)提高了安全性，因?yàn)樗梢园惭b，并且可以拆卸和重復(fù)使用，而無(wú)需使用潛水員或水下遙控操作車輛。
