Nasłuchiwanie pozwoli na wykrywanie usterek i wad w układach napędowych turbin wiatrowych
Układ napędowy, który obejmuje przekładnię i generator, stanowi podstawowy element turbiny wiatrowej, dzięki któremu możliwe jest przetwarzanie energii obrotu łopat (momentu obrotowego) na energię elektryczną. Drgania i wibracje są normalnym zjawiskiem występującym podczas pracy większości maszyn obrotowych, ale ich nadmierny poziom może szkodliwie wpływać na stan podzespołów i zwykle stanowi wczesną oznakę zbliżającej się awarii. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu CMDrive(odnośnik otworzy się w nowym oknie) powstał przełomowy system monitorowania stanu technicznego turbin wiatrowych, który pozwala na znaczące zmniejszenie czasu przestoju wymaganego do przeprowadzenia konserwacji zapobiegawczej. „ACMWind jest pierwszym na rynku bezinwazyjnym systemem monitorowania stanu technicznego, który wykorzystuje czujnik akustyczny do wczesnego wykrywania usterek w elementach układu napędowego turbin wiatrowych”, zauważa koordynatorka projektu Natalia Fernandes. Ten niezwykle kompaktowy i niezawodny system może ostrzegać operatorów turbin o możliwości wystąpienia awarii zanim stanie się ona poważnym problemem i doprowadzi do konieczności wyłączenia turbiny z eksploatacji na dłuższy czas.
System wrażliwy na dźwięk
Rozwiązanie ACMWind obejmuje mikrofon, który jest wykorzystywany do rejestrowania i zapamiętywania wzorów hałasu generowanego przez maszynę. Tego rodzaju czujnik akustyczny pozwala na wykrywanie dźwięku emitowanego przez różne elementy układu napędowego, w tym między innymi przez główne łożysko, przekładnię i generator. Rozwiązanie umożliwia wykrywanie drgań wszystkich obracających się elementów umieszczonych wewnątrz gondoli dzięki dźwiękom rozchodzącym się w otaczającym je powietrzu. Dzięki narzędziu do przetwarzania sygnałów system jest w stanie rozróżniać zwykły hałas od hałasu generowanego przez element maszyny, który uległ awarii. Oprogramowanie pozwala na automatyczne rozpoznawanie sygnatury stanu każdego monitorowanego elementu poprzez analizę zależności częstotliwości oraz czasu reakcji akustycznych. Operatorzy mogą również skorzystać z historycznych danych ilościowych na temat stanu technicznego poszczególnych elementów maszyny, aby móc szacować na ich podstawie czas pozostały do momentu wystąpienia awarii. Badania terenowe przeprowadzone w dwóch krajach pozwoliły na zaprezentowanie możliwości rozwiązania ACMWind w zakresie skutecznego wykrywania różnorodnych usterek i awarii za pomocą analizy częstotliwości fal dźwiękowych. Podczas testów urządzenie było w stanie wykryć między innymi częstotliwości drgań czterech akcelerometrów zainstalowanych w głównym łożysku, przekładni i generatorze turbiny przy pomocy zaledwie jednego mikrofonu zainstalowanego w gondoli.
Tani, bezinwazyjny, łatwy w montażu
Operatorzy elektrowni wiatrowych coraz częściej inwestują w rozwiązania mające na celu zapobieganie usterkom, aby uniknąć sytuacji, w których turbina pracuje do chwili wystąpienia awarii. Dotychczasowe rozwiązania w zakresie wykrywania awarii podzespołów wykorzystywanych w turbinach wiatrowych opierały się na analizie drgań, emisji akustycznych lub analizie zanieczyszczeń występujących w oleju. Jak dodaje Fernandes: „Dostępne na rynku systemy monitorowania stanu technicznego są inwazyjne, co powoduje szereg trudności w czasie procesu montażu. Dodatkowo różnorodne manipulacje mogą powodować również utratę gwarancji na elementy układu napędowego”. Systemy monitorowania stanu maszyn są często kalibrowane na podstawie maszyn producenta, w związku z czym nie jest możliwe ich przystosowanie do wymagań turbin wiatrowych należących do poszczególnych operatorów. Co gorsza, w wielu przypadkach tego rodzaju rozwiązania powiadamiają o fałszywych alarmach lub ostrzegają operatorów na chwilę przed wystąpieniem katastroficznej w skutkach awarii. „Rozwiązanie ACMWind jest prawdziwym przełomem, który zrewolucjonizuje sposób monitorowania stanu technicznego turbin wiatrowych dzięki zastąpieniu inwazyjnych technik bezdotykową metodą kontroli”, zaznacza Fernandes. Koszty produktu są znacznie niższe niż w przypadku dostępnych na rynku rozwiązań ze względu na fakt, że nowatorski system wykorzystuje mikrofon – element, który jest znacznie tańszy od powszechnie stosowanych akcelerometrów. Nowy system jest całkowicie zgodny z normami określonymi przez Europejską Agencję Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy(odnośnik otworzy się w nowym oknie), dotyczącymi bezpiecznej eksploatacji i konserwacji, a także zapewniania lepszej wykrywalności awarii turbin wiatrowych. Montaż rozwiązania jest również niezwykle prosty, ponieważ opracowany w ramach projektu system obejmuje zaledwie kilka elementów.
