Inteligentne monitorowanie stanu turbin wiatrowych
W ramach projektu CMSWIND (Advanced condition monitoring system for the assessment of wind turbines rotating parts) badacze przyjrzeli się możliwości połączenia trzech nowych technik monitorowania stanu eksploatowanych turbin wiatrowych. Opracowano analizy wibracji, podpisu prądu silnika (MCSA) i emisji akustycznych dla monitorowania, odpowiednio, stanu skrzyni biegów, elementów obrotowych i generatora. Szacuje się, że komponenty te odpowiadają łącznie za około 22% czasu przestoju turbiny wiatrowej. W celu przeprowadzenia walidacji opracowany prototyp zainstalowano na turbinie Vesta V90-3,0 MW w elektrowni wiatrowej Bandirma w Turcji. Nowy system monitorowania był zainstalowany na turbinie przez sześć miesięcy. Zebrane w tym czasie dane były magazynowane w pojemnikach zgodnie z mocą wyjściową i prędkością wirnika. Po zakończeniu przetwarzania danych stwierdzono, że kondycja mechanizmu turbiny wiatrowej nie ucierpiała podczas pracy systemu CMSWIND. W tym samym okresie operator nie stwierdził również wadliwego działania ani awarii. Następnie określono dla prototypu reprezentatywny stan bazowy sprawności turbiny wiatrowej. Parametry wyodrębnione z nowych pomiarów, takie jak średnia kwadratowa wszystkich kształtów fali, są porównywane do wartości bazowych. W przypadku, gdy parametry wykraczają poza ustalone limity, generowane jest ostrzeżenie. Po przekroczeniu określonej liczby ostrzeżeń włącza się alarm wskazujący na potencjalne uszkodzenie turbiny wiatrowej. System CMSWIND wykrywa odchylenia od prawidłowego stanu i przedstawia prawdopodobieństwo, że stanowią one wadę na podstawie wartości bazowych. Zintegrowany system alarmowy informuje operatorów maszyn o potencjalnym uszkodzeniu mechanizmu turbiny wiatrowej od razu po jego wystąpieniu. Przy opracowywaniu nowego systemu monitorowania stanu badacze zbadali również możliwości jego komercjalizacji. Przeprowadzono wyczerpującą analizę kosztów w cyklu życia aktywów energii wiatrowej, biorąc pod uwagę koszty eksploatacji i utrzymania oraz wpływ awarii podzespołów na moc wyjściową farmy. Dzięki umożliwieniu wczesnego wykrywania wad w podzespołach turbin wiatrowych, system CMSWIND może pomóc w optymalizacji harmonogramu konserwacji. Możliwa jest nawet eliminacja niepotrzebnych prac konserwacyjnych i wyłączeń z eksploatacji turbin wiatrowych, co przyniesie obniżenie kosztów energii elektrycznej.
Słowa kluczowe
Monitorowanie stanu, turbiny wiatrowe, CMSWIND, wibracje, emisja akustyczna, komercjalizacja
