АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1.ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ 8
Определение, задачи и структура технической диагностики 8
Постановка задач технической диагностики 12
Техническое состояние: определение и методы оценки 14
Выводы по главе 1 17
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЭУ 18
Диагностические и структурные параметры ВЭУ 22
2.3 Выводы по главе 2 24
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ УЗЛОВ ВЭУ 25
Вибрационная диагностика подшипников 25
Метод диагностики лопастей ВЭУ при помощи датчиков по типу
оптоволоконной решетки Брэгга 33
Метод диагностирования состояния генераторов ВЭУ при помощи
измерения сопротивления изоляции 39
Метод измерения механических деформаций (напряжений) мачты
при помощи тензорезистора 42
Факторы, влияющие на формирование виброакустического сигнала с
датчиков 45
Влияние выкрашивания боковых поверхностей зубьев 53
Влияние трещины и поломки зубьев на виброакустический сигнал
объекта диагностирования 55
Влияние заедания зубчатых передач 57
Влияние нарушения режима смазки зубчатого зацепления на
характеристики 58
Определение узла ВЭУ для проведения виброакустической
диагностики 59
Выводы по главе 3 62
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
ВЭУ 64
4.1. Основные компоненты проведения диагностики ВЭУ 67
4.2 Состав измерительной системы 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 88
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
В настоящее время ветроэнергетика является весомой отраслью в области
электроэнергетики. С каждым годом увеличиваются объемы установленной мощности, тем самым вызывая потребность в производстве ветропарков. Актуальность исследования обусловлена тем, что стремительное развитие рынка ветроэнергетики наряду с возрастающим числом ветроэнергетических установок создает ряд сопутствующих инженерных задач в данной области. Одним из основных
вопросов в ветроэнергетике является поддержание работоспособности объектов,
выявление и устранение причин неисправностей. Как известно, ветроэнергетические установки подвергаются различным видам статических и динамических нагрузок, вследствие чего происходит износ деталей, что отражается на экономической составляющей того или иного проекта.
Чтобы поддержать износостойкость и работоспособность компонентов ветроэнергетических установок на должном уровне применяются различные методы
диагностики технического состояния SHM (Structural Health Monitoring) ветроэнергетических установок (далее ВЭУ). При помощи диагностики инженеры способны выявлять различные усталостные изменения структур металлов, их деформацию и т.д. Диагностика способствует предотвращению появления неисправностей при помощи заблаговременно подаваемых сигналов с датчиков. Экономически целесообразно иметь возможность для выполнения запланированного ремонта ВЭУ, нежели проводить ремонт по факту износа или поломки деталей. Установлено, что основными преимуществами применения методов технической диагностики ВЭУ является повышение безопасности установок и также снижение
стоимости эксплуатационных расходов.
Исследованию усовершенствования методов технической диагностики ВЭУ
посвящено немало научных статей и диссертаций. Среди них работы С. Берггольца, Ю.Рудольфа, А. Виллувэйта, Д. Фэлдмана, Б. Хэнрэна, К. Фана, К. Тиуари, О. М. Бузи, Д. Мура и многих других [29;30;33;34;37;38;39;40;42;43;44;45;46;47].
Анализируя и исследуя различные методы, некоторые из них предлагают усовершенствованные методы диагностики. К примеру, метод обнаружения акустического сигнала с лопастей ВЭУ при помощи беспроводных сетей, состоящих из
датчиков и анализатора сигналов [48]. Также среди исследований присутствуют и
такие, которые имеют общеметодологический характер с целью ознакомления и
расширения перспектив разработок.
Теоретической и методологической базой данного исследования послужили
выводы и положения российских и зарубежных авторов в области развития ветроэнергетики и виброакустической диагностики [1;2;3;10;12;24;25;28;31;39;41;45]. В
процессе работы были использованы материалы научных конференций, затрагивающих ветроэнергетику.
Цель работы: повышение вероятности безотказной работы и улучшение рентабельности использования ВЭУ за счет своевременного обнаружения наступления
предельных состояний конструкции с помощью методов технической диагностики.
Объект исследования: ВЭУ.
Предмет исследования: методы определения технического состояния ВЭУ.
Основными задачами работы являются:
1. Изучить назначение, основные методы и способы технической диагностики.
2. Исследовать конструкцию и особенности эксплуатации ВЭУ, определить применимость известных методов диагностики для наблюдения за
техническим состоянием ВЭУ. Выявить связь между структурными и
диагностическими параметрами ВЭУ.
...
В ходе выполнения работ в процессе исследования были получены следующие результаты:
1. Подробно рассмотрены различные методы и способы диагностики технического состояния. Показана структурная схема технической диагностики, определены основные этапы определения технического состояния.
2. Проанализирована конструкция и особенности эксплуатации ВЭУ, рассмотрена применимость известных методов диагностики для наблюдения за техническим состоянием ВЭУ на примере горизонтально-осевой
ветроэнергетической установки.
3. На основе анализа статистики отказов работы узлов ВЭУ, для разработки и внедрения системы диагностики технического состояния в качестве
объекта диагностирования выбрана трансмиссия ВЭУ как узел, подверженный наибольшему износу и требующий регулярного обслуживания.
Для реализации метода диагностики рассмотрены факторы, влияющие
на формирование виброакустического сигнала и показана связь между
структурными и диагностическими параметрами.
4. В качестве примера реализации диагностической системы разработана
система мониторинга технического состояния, приведены характеристики и свойства компонентов диагностической системы, выбрано соответствующее оборудование. Разработана структурная схема вибрационной
диагностики, показан общий принцип работы системы. Для экономической оценки предлагаемого решения на примере ветроэнергетической
установки Vestas 164-8.0 рассчитана стоимость модернизации ВЭУ и
проведен сравнительный экономический расчет на предмет рентабельности внедрения системы вибрационной диагностики ВЭУ.
