Vindmylluhringir: Tegundir, bilun og val

Rennihringir fyrir vindmyllur eru litlir en -mikilvægir íhlutir. Þær bera afl, stýrimerki og gögn yfir snúningsskil inni í hverfli - frá beygjulaginu efst á turninum, að snúningsmiðstöðinni sem knýr blöðin, til ákveðinnar rafalahönnunar. Þegar rennihringurinn er rétt tilgreindur hallast túrbínan, geispist og hefur samskipti án truflana. Þegar það er undirstærð, illa innsiglað eða ekki í samræmi við arkitektúr vallarins, koma einkennin fljótt fram: bilanir í sendingasamskiptum, hlé á endurgjöf, rusl úr bursta og ófyrirséð niður í miðbæ.

Þessi handbók útskýrir helstu tegundir afrennihringir sem notaðir eru í vindmyllur, hvar hver og einn situr í vélinni, hvernig raf- og vökvakerfi breyta kröfunum og hvaða forskriftir viðhaldsteymi eða hönnunarverkfræðingur ætti að safna áður en hann pantar staðlaða skipti eða sérsniðna einingu.

Hvað er vindmylluhringur?

Rennihringur er snúnings rafmagnstengi. Það flytur kraft, stjórnmerki eða gögn á milli kyrrstæðrar byggingar og snúnings án þess að neyða snúrurnar til að snúast. Í vindmyllum snúast nokkrir samsetningar í venjulegum rekstri: gonsinn snýst til að fylgjast með vindátt, miðstöðin snýst stöðugt með blaðunum og sum rafallasvæði - einkum tvöfalt-fóðraðir innleiðslurafallar (DFIG) sem eru notaðir víða í nytja-skala vindi - straumhringjum og straumhringjum.

Hlutverk rennihringsins er að halda rafmagnssamfellu í gegnum þann snúning. Í raun kemur það í stað kapalhlaups sem annars myndi bila á nokkrum klukkustundum.

Af hverju miðhringir skipta máli í vindmyllum

Vindmyllur starfa ekki á hreinum rannsóknarstofum. Inni í gondolnum sér rennihringurinn titring frá drifrásinni, þéttingu við köldu-hlýju hjólreiðar, fínt ryk frá sliti á bremsum og utanaðkomandi lofti og - aflands - saltúða sem ræðst á óvarðan málm. Inni í miðstöðinni ber hallahringurinn einnig mikilvæg -öryggismerki: ef blaðhallastýringin missir samband þarf hverflinn að bregðast við, oft með því að hallast að fjöður og stoppa.

Þess vegna bregst sjaldan slitinn eða vanlítinn-seðillhringur sem einn dramatískur atburður. Það mistekst sem mynstur: hækkandi snertiviðnám, einstaka villur í CAN strætó, smám saman tíðari viðvaranir um tónhæð, síðan erfið bilun. Áreiðanleikaverkfræðingum er annt um rennihringa einmitt vegna þess að bilunarhamurinn er hægur, kostnaðarsamur í fjargreiningu og dýr í viðgerð á 90 metra turni eða 50 km undan landi.

Helstu tegundir vindmylluhringja

Ekki eru allar hverflar sem nota allar gerðir og hönnunarþrýstingurinn er mjög mismunandi á hverjum stað. Samstæðurnar fjórar hér að neðan ná yfir næstum allar vindmyllur sem þú munt lenda í.

1. Yaw Slip hringir (aðallega litlar og dreifðar vindmyllur)

Í litlum vindmyllum - íbúðarhúsnæði, utan-nets, fjarskipta-turni, landbúnaði - situr rafalinn venjulega inni í snúningshausnum. Allt hausinn snýr sér til að fylgjast með vindinum og aflið sem framleitt er þarf að fara niður kyrrstæðan turn til stjórnandans og rafhlöðubankans. Geysluhringur situr við það viðmót og leyfir hausnum að snúast frjálslega á meðan kapalbrautin fyrir neðan er fast.

Ráðandi skorður hér eru ekki mikill hraði; þau eru pláss, veður og kaðall. Hringurinn þarf oft að passa í gegnum þröngan lóðréttan skaft, lifa af áralanga útfjólubláu og frjósa-þíðingarlotu og leiða 2 til 6 aflrásir auk valfrjálsar hemlunar- eða skynjara. Fyrir notkun á lágum-hraða yaw, skipta umgirðingareinkunn og togafléttingu kapal yfirleitt meira en bursta-hraðaafköst -, staðreynd sem oft er sleppt þegar kaupendur einbeita sér eingöngu að hringrásarfjölda.

Flestar túrbínur í-gildi (MW-flokki) gera þaðekkinotaðu hefðbundinn geisluhring. Þeir höndla yaw með snúrulykkjum og snúru-snúningsteljara sem kallar á sjálfvirka snúning eftir ákveðinn fjölda snúninga. Svo þegar einhver spyr "nota allar vindmyllur rennihringi?" - heiðarlega svarið er nei, ekki á beygjuásnum á stórum hverflum.

2. Hub eða Pitch Control Relip Rings (Utility-Scale Turbines)

Þetta er rennihringurinn sem flestir meina þegar þeir segja "vindmyllur rennihringur." Það situr á milli kyrrstöðu hornsins og snúningsnefsins og ber afl og samskipti fyrir blaðhallakerfið - kerfið sem stillir árásarhorn hvers blaðs til að stjórna snúningshraða og vernda túrbínuna í miklum vindi.

Slipphringir með hallastýringu flytja venjulega:

• Afl fyrir pitch mótora eða pitch vara rafhlöður (rafmagns pitch kerfi)
• CAN strætó, PROFIBUS eða Ethernet fyrir samskipti við tónhæðarstýringu
• Endurgjöf skynjara frá rótarálagsmælum, kóðara og hitamælum
• Hitunar- eða-ísingarorka, í köldu-loftslagi
• Eldingavarnarbrautir, fer eftir OEM hönnun

Fyrir tónhæðarkerfi eru merkiheilleiki og samhæfni samskiptareglur venjulega mikilvægari en hrá vélræn passa. Pitchhringur sem lítur út eins og OEM hlutinn í stærð en fer ekki með hlífðarvörn mun framleiða með hléum CAN villur sem viðhaldsteymi elta í marga mánuði. Mersen, einn af rótgrónum birgjum í þessum flokki, lýsir hallahringum sínum sem flutningi á krafti og samskiptum milli snúningsnefsins og hverflastýringarinnar í IP-hlutfalli, -mengunarþolnum húsum - sem gefur hæfilega grunnlínu fyrir hvernig iðnaðarhallahringur ætti að líta út (sjáMersen pitch control rennihringir).

3. Rafallssliphringir (DFIG og Wound-Rotor Designs)

Rafallshringir búa í miklu erfiðara umhverfi en yaw eða pitch hringir. Í tvöföldu-fóðri örvunarrafalli flytur rennihringurinn snúningsstraum á fullum snúningi á mínútu - venjulega 1.000 til 2.000 snúninga á mínútu við rafalskaftið á eftir gírkassanum. Það breytir hönnunarvandanum algjörlega.

Á þeim hraða byrja þeir hlutir sem skiptu ekki máli í yaw-hring að ráða: efni og gráðu bursta, snertiþrýstingsferlar, sammiðja hringsins, burstaryktómun og hitauppstreymi við stöðugt álag. Burstaslit er ekki lengur viðhaldsneðanmálsgrein; það er takmarkandi þátturinn á þjónustutíma.Burstaslit, snertimengun og ráðstafanir til úrbótaeru vel-skjalfestar í greininni og flestir rennihringir rafala eru hannaðir í kringum áætlaða burstaskipti frekar en lokaða-til-lífsnotkunar.

Í rafalaforritum ætti að endurskoða snertiefni og hitauppstreymi áður en vélræn passi er - andstæða kauphvötarinnar sem byrjar með þvermál holu.

4. Hybrid rennihringur / snúningssambandssamstæður (vökvatúrbínur)

Sumir túrbínu-OEM-framleiðendur nota vökvahreyfingar í stað rafknúinna. Í þessum vélum þarf snúningsviðmótið að fara framhjábæðivökvaolía (fyrir kasthólkana) og rafmagnsmerki (fyrir stjórn og endurgjöf). Íhluturinn sem gerir þetta er blendingur rennihringur-snúningstenging, stundum kölluð raf-vökvasamband.

Þessum hringjum er ekki skipt út fyrir-eingöngu rafmagnshringi. Þeir verða að innsigla olíu undir þrýstingi við snúning, rafeinangra merkjarásirnar frá vökvaleiðinni og lifa af hitauppstreymi án leka.Hybrid rennihringureru venjulega hönnuð fyrir ákveðna túrbínugerð frekar en að seljast af hillunni. Moog gefur út ítarlegt viðmiðunarefni um samsettar rafmagns-snúningslausnir fyrir vind, sem vert er að lesa ef þú ert að tilgreina tvinnskipti (sjáMoog vindorku snúningslausnir).
 

Wind Turbine Slip Ring Samanburðar Tafla

Raunverulegar forskriftir eru mismunandi eftir OEM, stærðarflokki hverfla og aðstæður á staðnum. 1,5 MW túrbína á landi og 12 MW úthafspallur geta notað rennihringi sem líta út yfirborðslega líkir og hafa samt ekkert sameiginlegt hvað varðar burstaefni, þéttingu og tengingu beisla.

Electric Pitch vs. Hydraulic Pitch: Hvernig Slip hringurinn breytist

Uppbygging vallakerfisins er stærsti einstaki þátturinn í vali á rennihringjum. Mörg misheppnuð skipti eiga sér stað vegna þess að einhver passaði við hlutinn eftir vídd og hringrásarfjölda án þess að athuga hvers konar pitch actuator miðstöðin notar.

Rafmagns vallakerfi

Rafmagns túrbínur eru með rafmótor, drif og vararafhlöðu á hverju blaði. Slipphringurinn verður að bera afl mótorsins (oft 400–690 V AC eða DC strætó), stjórna samskiptum og endurgjöf. Helsta áhættan hér er EMC tenging milli rafmagnslína mótor og CAN/Ethernet merkja, og hitauppstreymi í rafrásum við stöðuga kast í hvassviðri. Rétt aðskilnaður krafts og merkjaleiða inni í rennihringnum skiptir meira máli en heildarfjöldi hringrásar.

Vökvakerfi

Vökvatúrbínur leiða vökvaafl í gegnum snúningstengingu og nota rennihringinn fyrst og fremst fyrir stjórnmerki, endurgjöf skynjara og hallastöðukóðara. Vökva- og rafleiðir geta verið í tveimur aðskildum íhlutum eða í einni samsettri blendingseiningu. Samþættingarspurningin - sameinuð á móti aðskildum - er venjulega ákvörðuð af framleiðanda túrbínu og er ekki val á vettvangi.

Hagnýta reglan: veldu fyrst fyrir tónhæðararkitektúr, athugaðu síðan mál, athugaðu síðan hringrásarfjölda. Að fara í hina röðina er hvernig lið enda með fullkomlega viðeigandi hluta sem getur ekki átt samskipti.
 

Hvernig á að tilgreina vindmylluhring

Rennihringur fyrir vindmyllur þarf að uppfylla kröfur um rafmagn, vélrænni, umhverfis- og þjónustuhæfni á sama tíma. Valferlið hér að neðan virkar bæði fyrir staðlaða skipti og sérsniðna hönnun.

Rafmagnsálag og hringrásartalning

Val ætti að byrja á hringrásarlistanum: hversu margar aflrásir, við hvaða spennu og straum, auk hversu margar merkja- og gagnarásir. Lítill yaw hringur gæti þurft aðeins 3 aflrásir við 250 V AC. Nútímalegur tólahringur á-mælikvarða gæti þurft 12 til 60+ hringrás með blöndu af mótorafli, 24 V stýringu, 230 V aukabúnaði, CAN bus og Ethernet - allt í einni samsetningu. Afl- og merkjarásir ættu að vera líkamlega aðskildar innan hringstaflans til að takmarka víxlmælingu.

Merkjagerð og siðareglur

Nútíma vindmyllur keyra nokkrar stafrænar samskiptareglur yfir sama rennihringinn. Pitch stýringar nota venjulega CAN bus eða PROFIBUS; ástandseftirlit notar í auknum mæli Ethernet. Fyrir merki með mikla-bandbreidd gæti verið að bursta-og-snerting einn og sér dugi ekki - aGigabit Ethernet rennihringurnotar stýrða viðnám og hlífðar snertipör til að viðhalda merki heilleika við 1 Gbps. Tilgreindu samskiptareglur, gagnahraða og hvort hlífðar sé krafist áður en birgir klárar tengiliðastaflann.

Hraði, snertiefni og slit

Geirhreyfing er með hléum og hæg - stundum aðeins nokkrar gráður á mínútu. Pitch hreyfing er tíðari en samt í meðallagi. Hliðarsnúningur-rafalls er stöðugur og hraður. Því hraðari og samfelldari sem snúningurinn er, því meira burstaefni, snertiþrýstingur og hringyfirborðsáferð ráða hönnuninni. Silfur-grafítburstar eru algengir fyrir miðlungs-núverandi forrit; gull-á-gull tengiliðir eru notaðir fyrir lág-merki þar sem snertiviðnámshljóð þarf að vera undir nokkrum milliohmum.

Umhverfisvernd

Staðfestu rekstrarumhverfið heiðarlega. Rennihringur inni í lokuðu gondoli hverfls á landi í tempruðu loftslagi er önnur forskrift en inni í miðstöð hafshverfls sem verður fyrir saltþoku, þéttingu og -30 gráðu kaldræsingu. Horfðu áVal á IP einkunngegn raunhæfu versta tilviki, ekki meðalmáli. Til notkunar á hafi úti eru tæringarvörn-hlíf og samræmd-húðuð PCB venjulega skylda frekar en valfrjáls.

Festingarumslag og belti

Fyrir endurnýjunarvinnu þarf rennihringurinn að festa sig í núverandi flans, samþykkja núverandi beltislok og hreinsa núverandi uppbyggingu. OEM teikningar, ljósmyndir af biluðu einingunni og upprunalega raflagnaskýringarmyndina spara vikur fram og til- hjá birgjanum.

Aðgangur að viðhaldi

Burstaskoðunargluggar, frárennslistappar og skynjarateng skipta öllu meira máli á túrbínu sem þú þarft að klifra til að þjónusta. Offshore O&M kostnaður fyrir hverja heimsókn er nógu hár til að hönnun sem gerir kleift að skipta um bursta án þess að fjarlægja fulla rennihringasamstæðuna borga sig fyrir sig við fyrstu þjónustu.

Hvað veldur bilun í vindmylluhringi?

Flestar bilanir í rennihringum í vindmyllum falla í fjóra flokka. Að þekkja mynstrið snemma er það sem skilur fyrirhugaða burstabreytingu frá ófyrirhuguðu turnklifri.

Burstaslit og uppsöfnun russ.Venjulegur í hvaða tengihring sem er-undirstaða. Verður bilun þegar rusl brúar aðliggjandi hringi eða truflar merki tengiliði. Einkenni: vaxandi snertiviðnám, stöku CAN villur, sýnilegt svart ryk í kringum hringstaflann.

Inngangur raka og tæringu.Algengt í hafhverflum og í gondolum þar sem hitun bregst við vetrarstöðvun. Einkenni: Græn oxun á koparhringjum, jarðgalla, skyndileg fall einangrunarþols.

Titringur-völdum rangstöðu.Ómun drifrásar og turnsveifla losa smám saman festingarbolta og skipta um legustillingu. Einkenni: ójafnt slit á bursta, einn hringur bilar ítrekað á meðan aðrir haldast hreinir.

EMC og jarðtengingarvillur.Bilanir í samskiptum við halla rekja oft ekki til snertihringanna sjálfra heldur til hlífðarloka, jarðtengingarstefnu eða nálægðar snúningsmótorkapla við merkjakapla inni í snúningsbeltinu.

Venjulegur skipti á móti sérsniðnum miðhring

Fyrir flestar vindorkuvera er staðlað OEM-sambærilegt skipti rétta leiðin. Túrbínulíkanið er þekkt, hlutasagan er skjalfest, varahluturinn er á hillunni og viðhaldsteymi getur skipt um hann í fyrirhuguðum þjónustuglugga.

A sérsniðinn rennihringur fyrir vindmyllurer rétta leiðin þegar:

• Upprunalega hlutinn er úreltur og OEM styður það ekki lengur
• Stöðukerfið hefur verið endurnýjað (td bætt við hleðsluskynjurum á blað, uppfært ástandseftirlit)
• Endurteknar bilanir í OEM hönnuninni benda til þess að hún hafi verið undirstærð fyrir raunverulegar aðstæður á staðnum
• Þú þarft að sameina rafmagnsrennishring og aðskilið snúningssamband í eina blendingasamstæðu
• Þú þarft hærri IP-einkunn, betri tæringarvörn eða lágt-hitastig fyrir hafsvæði eða kalt-loftslagssvæði

Hvort heldur sem er, birgirinn þarf sömu upplýsingar fyrir framan: túrbínugerð og raðnúmer, upprunalega sleppahringateikningu eða myndir, fullan hringrásarlista með spennum og straumum, samskiptareglur, snúningshraða, uppsetningarviðmót, umhverfisaðstæður og - ef það er tiltækt - bilanaferill einingarinnar sem verið er að skipta út. Að senda þetta einu sinni í byrjun sparar venjulega tvær til þrjár umferðir af skýringu.

Algengar spurningar: Rennihringir fyrir vindmyllur

Nota allar vindmyllur rennihringi?

Nei. Litlar vindmyllur nota oft yaw-sliphring vegna þess að rafallinn er í snúningshausnum. Flestar nytsamlegar-túrbínur nota hallahring fyrir snúningsmiðstöðina, en meðhöndla geislu með snúrulykkjum og sjálfvirkri snúru-snúningsröð frekar en girðingarhring. DFIG-hverflar sem byggjast á túrbínum eru einnig með reiphringum fyrir rafala; bein-drifinn varanleg segulhverfla gera það ekki.

Hvað gerir rennihringur í vindmyllu?

Það flytur raforku, stýrimerki eða gögn yfir snúningsviðmót - oftast á milli kyrrstæða gondolsins og snúningsnefsins fyrir pitch control, eða í rafalanum fyrir snúningsstraum - án þess að snúa snúrunum.

Hver er munurinn á rennihring og snúningstengingu í vindmyllu?

Rennihringur flytur raforku og merki yfir snúning. Snúningstengi flytur vökva - venjulega vökvaolíu fyrir snertihreyfla - yfir snúning. Vökvakerfis-túrbínur nota oft blendingssamstæðu sem sameinar hvort tveggja í einni einingu.

Hvað veldur bilun í rennihringi vindmylla?

Algengustu orsakirnar eru slit á bursta og uppsöfnun russ, raka eða saltþoka, misskipting af völdum titrings-og EMC eða jarðtengingarvandamál sem trufla samskipti á vellinum.

Hversu lengi endast vindmylluhringir?

Endingartími fer eftir snúningssniði, burstaefni og umhverfi. Slipphringir í landhverflum ganga oft 5–10 ár á milli helstu burstaþjónustu. Rafallsrennahringir í DFIG vélum hafa venjulega styttri burstaskipti, oft skipulögð samhliða áætlaðri viðhaldi á gírkassa eða rafala. Framleiðendaskjöl og þjónustusaga á viðkomandi stað eru áreiðanlegri en nokkur ein tala.

Er hægt að skipta út hallahring fyrir venjulegan rennihring?

Aðeins ef staðlaða einingin passar við tónhæðarkerfisarkitektúr, rafforskriftir, samskiptareglur, IP einkunn og uppsetningarviðmót frumritsins. Hluti sem passar vélrænt en fer illa með merkjavörn mun valda hléum galla sem erfitt er að greina. Ef þú ert í vafa skaltu tilgreina sérsniðinn hallahring sem er hannaður fyrir hverflagerðina.

Er hægt að aðlaga rennihringa fyrir vindmyllur?

Já. Sérsniðin er algeng fyrir úrelt OEM skipti, endurnýjuð vallarkerfi, úthafs- og köldu-loftslagsafbrigði og tvinnrafmagns-vökvasamstæður. Birgir þarf fullkominn forskriftarpakka - teikningar, hringrásarlista, umhverfisaðstæður og bilanasögu - til að framleiða gagnlega hönnun.

Samantekt

Rennihringir fyrir vindmyllur bera kraft, samskipti og - í sumum gerðum - vökvamiðla yfir snúningsskil vélarinnar. Hægri rennihringurinn er ekki sá sem passar við borann; það er það sem passar við hæðararkitektúr, rafmagnsálag, merkjareglur, umhverfi og viðhaldsáætlun tiltekinnar hverfla. Fyrir endurnýjunarvinnu, skjalfestu upprunalegu eininguna vandlega áður en þú pantar. Fyrir sérsniðna vinnu skaltu deila bilunarmynstrinu sem og forskriftinni - það er oft bilunarferillinn sem bendir til þess sem þarf að breyta í nýju hönnuninni.