Gelang Slip Turbin Angin: Jenis, Kegagalan & Pemilihan

Gelang gelincir turbin angin adalah komponen yang kecil tetapi -misinya kritikal. Ia membawa kuasa, isyarat kawalan dan data merentasi antara muka berputar di dalam turbin - dari galas yaw di bahagian atas menara, ke hab berputar yang memacu bilah, kepada reka bentuk penjana tertentu. Apabila gelang gelincir ditentukan dengan betul, turbin melonjak, menguap, dan berkomunikasi tanpa gangguan. Apabila ia bersaiz kecil, dimeterai dengan buruk atau tidak sepadan dengan seni bina padang, simptomnya muncul dengan cepat: kerosakan komunikasi nada, ralat maklum balas yang terputus-putus, serpihan berus dan masa henti yang tidak dirancang.

Panduan ini menerangkan jenis utamagelang gelincir yang digunakan dalam turbin angin, di mana setiap satu berada di dalam mesin, cara sistem padang elektrik dan hidraulik mengubah keperluan, dan spesifikasi yang perlu dikumpulkan oleh pasukan penyelenggaraan atau jurutera reka bentuk sebelum memesan penggantian standard atau unit tersuai.

Apakah Gelang Gelangsar Turbin Angin?

Gelang gelincir ialah penyambung elektrik berputar. Ia memindahkan kuasa, isyarat kawalan, atau data antara struktur pegun dan struktur berputar tanpa memaksa kabel berpusing. Dalam turbin angin, beberapa pemasangan berputar dalam operasi biasa: nacelle menguap untuk menjejaki arah angin, hab berputar secara berterusan dengan bilah, dan beberapa topologi penjana - terutamanya dua kali ganda-penjana aruhan suapan (DFIG) digunakan secara meluas dalam utiliti-skala angin - arus pemutar suapan melalui berus dan gelang.

Tugas gelang gelincir adalah untuk mengekalkan kesinambungan elektrik melalui putaran itu. Dari segi praktikal, ia menggantikan larian kabel yang sebaliknya akan mengakibatkan kegagalan dalam beberapa jam.

Mengapa Gelang Gelincir Penting dalam Turbin Angin

Turbin angin tidak beroperasi di makmal bersih. Di dalam nacelle, gelang gelincir melihat getaran dari pacuan, pemeluwapan semasa berbasikal-panas sejuk, habuk halus daripada kehausan brek dan kemasukan udara luar dan - kabus garam luar pesisir - yang menyerang logam tidak dilindungi. Di dalam hab, gelang gelincir padang turut membawa isyarat kritikal-keselamatan: jika pengawal padang bilah kehilangan komunikasi, turbin perlu bertindak balas, selalunya dengan melontarkan bunyi dan berhenti.

Itulah sebabnya cincin slip yang haus atau kurang -spec'd jarang gagal sebagai satu acara dramatik. Ia gagal sebagai corak: rintangan sentuhan yang meningkat, ralat bas CAN sekali-sekala, amaran nada yang lebih kerap secara beransur-ansur, kemudian kerosakan yang sukar. Jurutera kebolehpercayaan mengambil berat tentang gelang gelincir dengan tepat kerana mod kegagalan adalah perlahan, mahal untuk mendiagnosis dari jauh dan mahal untuk diservis di menara 90 meter atau 50 km di luar pesisir.

Jenis Utama Gelang Gelangsar Turbin Angin

Tidak setiap turbin menggunakan setiap jenis, dan tekanan reka bentuk sangat berbeza di setiap lokasi. Empat pemasangan di bawah meliputi hampir setiap aplikasi gelang gelincir turbin angin yang akan anda hadapi.

1. Gelang Slip Yaw (Kebanyakan Turbin Angin Kecil dan Teragih)

Dalam turbin angin kecil - kediaman, luar-grid, telekom-menara, pertanian - penjana biasanya terletak di dalam kepala berputar. Seluruh kepala berpusing untuk mengesan angin, dan kuasa yang dihasilkan perlu bergerak menuruni menara pegun ke pengawal dan bank bateri. Cincin gelincir yaw terletak di antara muka itu dan membolehkan kepala berputar dengan bebas sementara laluan kabel di bawah kekal tetap.

Kekangan yang dominan di sini bukan kelajuan tinggi; ia adalah ruang, cuaca dan kiraan kabel. Cincin itu selalunya perlu dimuatkan melalui aci menegak yang sempit, bertahan bertahun-tahun dalam UV dan kitaran cair-beku, dan laluan 2 hingga 6 litar kuasa serta jalur brek atau penderia pilihan. Untuk-aplikasi yaw berkelajuan rendah, penarafan kepungan dan pelepasan ketegangan kabel biasanya lebih penting daripada prestasi-kelajuan berus - fakta yang sering terlepas apabila pembeli hanya memfokuskan pada kiraan litar.

Kebanyakan turbin -skala utiliti (kelas MW-) melakukannyabukangunakan cincin yaw slip tradisional. Mereka mengendalikan yaw dengan gelung kabel dan pembilang -kabel yang mencetuskan nyahpusing automatik selepas bilangan putaran yang ditetapkan. Jadi apabila seseorang bertanya "adakah semua turbin angin menggunakan gelang gelincir?" - jawapan yang jujur ​​ialah tidak, bukan pada paksi yaw pada turbin besar.

2. Gelang Slip Kawalan Hab atau Padang (Utiliti-Turbin Skala)

Ini ialah gelang gelincir yang kebanyakan orang maksudkan apabila mereka menyebut "gelang gelincir turbin angin." Ia terletak di antara bingkai nacelle pegun dan hab berputar, dan ia membawa kuasa dan komunikasi untuk sistem pic bilah - sistem yang melaraskan setiap sudut serangan bilah untuk mengawal kelajuan rotor dan melindungi turbin dalam angin kencang.

Cincin gelincir kawalan padang biasanya dipindahkan:

• Kuasa untuk motor padang atau bateri sandaran padang (sistem padang elektrik)
• CAN bas, PROFIBUS atau Ethernet untuk komunikasi pengawal padang
• Maklum balas penderia daripada tolok terikan akar bilah, pengekod dan probe suhu
• Pemanasan atau nyah-kuasa aising, dalam-varian iklim sejuk
• Laluan perlindungan kilat, bergantung pada reka bentuk OEM

Untuk sistem padang, integriti isyarat dan keserasian protokol biasanya lebih kritikal daripada kesesuaian mekanikal mentah. Cincin nada yang kelihatan sama dari segi dimensi dengan bahagian OEM tetapi perisai yang salah kendali akan menghasilkan ralat CAN berselang-seli yang dikejar oleh pasukan penyelenggaraan selama berbulan-bulan. Mersen, salah satu pembekal yang mantap dalam segmen ini, menerangkan gelang gelincir padangnya sebagai memindahkan kuasa dan komunikasi antara hab berputar dan pengawal turbin dalam perumah kalis -penarafan IP, pencemar - yang memberikan garis dasar yang munasabah untuk rupa gelang padang industri (lihatGelang gelincir kawalan padang Mersen).

3. Gelang Slip Penjana (DFIG dan Luka-Reka Bentuk Rotor)

Gelang gelincir penjana hidup dalam persekitaran yang lebih keras daripada gelang gelang atau gelanggang. Dalam penjana aruhan-berganda, gelang gelincir membawa arus pemutar pada RPM kendalian penuh - biasanya 1,000 hingga 2,000 rpm pada aci penjana selepas kotak gear. Itu mengubah masalah reka bentuk sepenuhnya.

Pada kelajuan tersebut, perkara yang tidak penting dalam gelang yaw mula dikuasai: bahan dan gred berus, lengkung tekanan sentuhan, ketumpuan gelang, pemindahan habuk berus dan gelagat terma di bawah beban berterusan. Pemakaian berus bukan lagi nota kaki penyelenggaraan; ia adalah faktor pengehad pada selang perkhidmatan.Haus berus, pencemaran sentuhan, dan langkah pembetulandidokumenkan dengan baik-dalam industri dan kebanyakan gelang gelincir penjana direka bentuk sekitar penggantian berus berjadual dan bukannya dimeterai-untuk-operasi sepanjang hayat.

Untuk aplikasi penjana, bahan sentuhan dan gelagat terma hendaklah disemak sebelum muat mekanikal - bertentangan dengan naluri membeli yang bermula dengan diameter gerudi.

4. Hibrid Slip Ring / Rotary Union Assemblies (Turbin Padang Hidraulik)

Sesetengah OEM turbin menggunakan penggerak padang hidraulik dan bukannya elektrik. Dalam mesin tersebut, antara muka hab berputar perlu luluskedua-duanyaminyak hidraulik (untuk silinder pic) dan isyarat elektrik (untuk kawalan dan maklum balas). Komponen yang melakukan ini ialah kesatuan gelangsar-putaran hibrid, kadangkala dipanggil kesatuan hidraulik-elektro.

Ini tidak boleh ditukar ganti dengan-gelang pic elektrik sahaja. Mereka perlu mengelak minyak bertekanan pada putaran, mengasingkan saluran isyarat secara elektrik daripada laluan bendalir, dan bertahan dengan kitaran haba tanpa kebocoran.Himpunan gelang gelincir hibridbiasanya direka bentuk untuk model turbin tertentu dan bukannya dijual di luar rak. Moog menerbitkan bahan rujukan terperinci mengenai gabungan-penyelesaian putar hidraulik elektrik untuk angin, yang patut dibaca jika anda menentukan pengganti hibrid (lihatPenyelesaian berputar tenaga angin Moog).
 

Jadual Perbandingan Gelang Gelang Turbin Angin

Spesifikasi sebenar berbeza mengikut OEM, kelas saiz turbin dan keadaan tapak. Turbin darat 1.5 MW dan platform luar pesisir 12 MW mungkin menggunakan gelang gelincir yang kelihatan sama secara dangkal tetapi tidak mempunyai persamaan dari segi bahan berus, pengedap dan penamatan abah-abah.

Padang Elektrik lwn Padang Hidraulik: Bagaimana Gelang Gelincir Berubah

Seni bina sistem padang adalah satu-satunya faktor terbesar dalam pemilihan cincin gelincir padang. Banyak penggantian yang gagal berlaku kerana seseorang memadankan bahagian mengikut dimensi dan kiraan litar tanpa memeriksa jenis penggerak padang yang digunakan oleh hab.

Sistem padang elektrik

Turbin padang elektrik mempunyai motor elektrik, pemacu, dan bateri sandaran pada setiap bilah. Gelang gelincir padang mesti membawa kuasa motor padang (selalunya 400–690 V AC atau bas DC), komunikasi kawalan dan maklum balas. Risiko utama di sini ialah gandingan EMC antara talian kuasa motor dan isyarat CAN/Ethernet, dan kenaikan terma dalam saluran kuasa di bawah nada berterusan semasa cuaca berangin. Pengasingan yang betul bagi laluan kuasa dan isyarat di dalam gelang gelincir lebih penting daripada jumlah kiraan litar.

Sistem padang hidraulik

Turbin padang hidraulik mengarahkan kuasa hidraulik melalui kesatuan berputar dan menggunakan gelang gelincir terutamanya untuk isyarat kawalan, maklum balas penderia dan pengekod kedudukan padang. Laluan hidraulik dan elektrik boleh berada dalam dua komponen berasingan atau dalam satu unit hibrid gabungan. Soalan penyepaduan - digabungkan lwn. berasingan - biasanya diputuskan oleh OEM turbin dan bukan pilihan medan.

Peraturan praktikal: pilih untuk seni bina padang dahulu, kemudian semak dimensi, kemudian semak kiraan litar. Mengikut urutan lain ialah bagaimana pasukan berakhir dengan bahagian yang sesuai yang tidak dapat berkomunikasi.
 

Cara Menentukan Gelang Gelincir Turbin Angin

Gelang gelincir turbin angin perlu memenuhi keperluan elektrik, mekanikal, alam sekitar dan kebolehkhidmatan pada masa yang sama. Proses pemilihan di bawah berfungsi untuk penggantian standard dan reka bentuk tersuai.

Beban elektrik dan kiraan litar

Pemilihan harus bermula dengan senarai litar: berapa banyak litar kuasa, pada voltan dan arus berapa, serta berapa banyak litar isyarat dan data. Cincin yaw kecil mungkin memerlukan hanya 3 litar kuasa pada 250 V AC. Cincin pic berskala utiliti moden-mungkin memerlukan litar 12 hingga 60+ dengan gabungan kuasa motor pic, kawalan 24 V, tambahan 230 V, bas CAN dan Ethernet - semuanya dalam satu pemasangan. Litar kuasa dan isyarat hendaklah diasingkan secara fizikal dalam timbunan cincin untuk mengehadkan crosstalk.

Jenis isyarat dan protokol

Turbin angin moden menjalankan beberapa protokol digital merentasi gelang gelincir yang sama. Pengawal padang biasanya menggunakan bas CAN atau PROFIBUS; pemantauan keadaan semakin menggunakan Ethernet. Untuk isyarat-lebar jalur tinggi, berus-dan-sentuhan dering sahaja mungkin tidak mencukupi - aCincin gelincir Gigabit Ethernetmenggunakan galangan terkawal dan pasangan hubungan terlindung untuk mengekalkan integriti isyarat pada 1 Gbps. Tentukan protokol, kadar data dan sama ada perisai diperlukan, sebelum pembekal memuktamadkan tindanan kenalan.

Kelajuan, bahan sentuhan dan haus

Gerakan menguap terputus-putus dan perlahan - kadangkala hanya beberapa darjah seminit. Pergerakan pic lebih kerap tetapi masih sederhana. Putaran sisi penjana-berterusan dan pantas. Lebih cepat dan lebih berterusan putaran, lebih banyak bahan berus, tekanan sentuhan, dan kemasan permukaan cincin mendominasi reka bentuk. Berus grafit-perak adalah biasa untuk-aplikasi semasa; emas-pada-sentuh emas digunakan untuk isyarat tahap-rendah di mana hingar rintangan sentuhan harus kekal di bawah beberapa miliohm.

Perlindungan alam sekitar

Sahkan persekitaran operasi dengan jujur. Gelang gelincir di dalam nacelle tertutup turbin darat dalam iklim sederhana ialah spesifikasi yang berbeza daripada satu di dalam hab turbin luar pesisir yang terdedah kepada kabus garam, pemeluwapan dan permulaan sejuk –30 darjah. tengoklahPemilihan penarafan IPterhadap kes terburuk yang realistik, bukan kes biasa. Untuk kegunaan luar pesisir,-perumah terlindung kakisan dan PCB bersalut-konformal biasanya wajib dan bukannya pilihan.

Memasang sampul surat dan abah-abah

Untuk kerja penggantian, gelang gelincir perlu dimasukkan ke dalam bebibir sedia ada, menerima penamatan abah-abah sedia ada, dan mengosongkan struktur sedia ada. Lukisan OEM, gambar unit yang gagal dan gambar rajah pendawaian asal menjimatkan masa berminggu-minggu-dan-dengan pembekal.

Akses penyelenggaraan

Tingkap pemeriksaan berus, palam longkang dan penyambung penderia semuanya lebih penting pada turbin yang perlu anda panjat untuk diservis. Kos setiap lawatan O&M luar pesisir cukup tinggi sehingga reka bentuk yang membenarkan penggantian berus tanpa mengeluarkan pemasangan gelang slip penuh membayar sendiri pada perkhidmatan pertama.

Apa yang Menyebabkan Kegagalan Gelang Gelang Turbin Angin?

Kebanyakan kegagalan gelang gelang turbin angin terbahagi kepada empat kategori. Mengenali corak awal adalah perkara yang memisahkan perubahan berus yang dirancang daripada pendakian menara yang tidak dirancang.

Haus berus dan pengumpulan serpihan.Biasa dalam mana-mana cincin-berasaskan kenalan. Menjadi ralat apabila serpihan menjembatani gelang bersebelahan atau melanggar sesentuh isyarat. Simptom: rintangan sentuhan meningkat, ralat CAN sekejap-sekejap, habuk hitam kelihatan di sekeliling timbunan cincin.

Kemasukan lembapan dan kakisan.Biasa di turbin luar pesisir dan di nacelles di mana pemanasan gagal semasa penutupan musim sejuk. Gejala: pengoksidaan hijau pada gelang tembaga, kerosakan tanah, rintangan penebat secara tiba-tiba jatuh.

Getaran-salah jajaran yang disebabkan.Resonans pacuan dan goyangan menara melonggarkan bolt pelekap dan penjajaran galas anjakan secara beransur-ansur. Simptom: haus berus tidak sekata, satu cincin gagal berulang kali manakala yang lain kekal bersih.

EMC dan kerosakan pembumian.Kegagalan komunikasi nada sering dikesan kembali bukan pada sesentuh gelang gelincir itu sendiri tetapi untuk melindungi penamatan, strategi pembumian atau kedekatan kabel motor padang kepada kabel isyarat di dalam abah-abah berputar.

Penggantian Standard lwn. Cincin Slip Tersuai

Bagi kebanyakan ladang angin, penggantian setara OEM standard-adalah jalan yang betul. Model turbin diketahui, sejarah bahagian didokumenkan, alat ganti ada di rak, dan pasukan penyelenggaraan boleh menukarnya dalam tetingkap servis yang dirancang.

A cincin gelincir turbin angin tersuaiadalah jalan yang betul apabila:

• Bahagian asal sudah usang dan OEM tidak lagi menyokongnya
• Sistem padang telah dipasang semula (cth, penderia beban bilah tambahan, pemantauan keadaan dinaik taraf)
• Kegagalan berulang reka bentuk OEM mencadangkan ia bersaiz kecil untuk keadaan tapak sebenar
• Anda perlu menyatukan gelang gelincir elektrik dan kesatuan putar yang berasingan menjadi satu pemasangan hibrid
• Anda memerlukan penarafan IP yang lebih tinggi, perlindungan kakisan yang lebih baik atau -kelayakan suhu rendah untuk tapak iklim luar pesisir atau sejuk-

Walau apa pun, pembekal memerlukan maklumat yang sama di hadapan: model turbin dan bersiri, lukisan gelang gelang asal atau foto, senarai litar penuh dengan voltan dan arus, protokol komunikasi, RPM, antara muka pelekap, keadaan persekitaran dan - jika tersedia - sejarah kegagalan unit yang diganti. Menghantar ini sekali pada permulaan biasanya menjimatkan dua hingga tiga pusingan penjelasan.

FAQ: Gelang Gelangsar Turbin Angin

Adakah semua turbin angin menggunakan gelang gelincir?

Tidak. Turbin angin kecil sering menggunakan gelang gelincir yaw kerana penjana berada di kepala berputar. Kebanyakan turbin skala utiliti-menggunakan gelang gelincir pic / hab untuk hab berputar, tetapi mengendalikan yaw dengan gelung kabel dan kabel automatik-jujukan buka lilit dan bukannya gelang yaw. Turbin berasaskan DFIG-juga mempunyai gelang gelincir penjana; terus-memacu turbin magnet kekal tidak.

Apakah yang dilakukan oleh gelang gelincir dalam turbin angin?

Ia memindahkan kuasa elektrik, isyarat kawalan atau data merentasi antara muka berputar - paling kerap antara nacelle pegun dan hab berputar untuk kawalan pic, atau dalam penjana untuk arus pemutar - tanpa memutar kabel.

Apakah perbezaan antara gelang gelincir dan kesatuan putar dalam turbin angin?

Gelang gelincir memindahkan kuasa elektrik dan isyarat merentasi putaran. Kesatuan putar memindahkan bendalir - biasanya minyak hidraulik untuk penggerak pic - merentasi putaran. Turbin padang-hidraulik selalunya menggunakan pemasangan hibrid yang menggabungkan kedua-duanya dalam satu unit.

Apakah yang menyebabkan kegagalan cincin gelincir turbin angin?

Punca yang paling biasa ialah haus berus dan pengumpulan serpihan, kelembapan atau kemasukan kabus garam, getaran-salah jajaran dan isu EMC atau pembumian yang mengganggu komunikasi padang.

Berapa lama gelang gelincir turbin angin tahan?

Hayat perkhidmatan bergantung pada profil putaran, bahan berus dan persekitaran. Gelang gelincir padang dalam turbin darat selalunya berjalan 5–10 tahun antara perkhidmatan berus utama. Gelang gelincir penjana dalam mesin DFIG biasanya mempunyai selang penggantian berus yang lebih pendek, selalunya dirancang bersama kotak gear yang dijadualkan atau penyelenggaraan penjana. Dokumentasi pengilang dan sejarah perkhidmatan di tapak tertentu lebih dipercayai daripada mana-mana nombor tunggal.

Bolehkah gelang gelincir padang digantikan dengan gelang gelincir standard?

Hanya jika unit standard sepadan dengan seni bina sistem padang, spesifikasi elektrik, protokol komunikasi, penarafan IP dan antara muka pelekap yang asal. Bahagian yang sesuai secara mekanikal tetapi tidak mengendalikan perisai isyarat akan menyebabkan kerosakan padang terputus-putus yang sukar untuk didiagnosis. Apabila ragu-ragu, nyatakan gelang gelinciran padang tersuai yang direka bentuk untuk model turbin.

Bolehkah gelang gelincir turbin angin disesuaikan?

ya. Penyesuaian adalah perkara biasa untuk penggantian OEM yang usang, sistem padang yang dipasang semula,-varian iklim luar pesisir dan sejuk serta pemasangan-hidraulik elektrik hibrid. Pembekal memerlukan pakej spesifikasi lengkap - lukisan, senarai litar, keadaan persekitaran dan sejarah kegagalan - untuk menghasilkan reka bentuk yang berguna.

Ringkasan

Gelang gelincir turbin angin membawa kuasa, komunikasi dan - dalam beberapa reka bentuk - media hidraulik merentasi antara muka berputar mesin. Cincin gelincir yang betul bukanlah yang sesuai dengan gerek; ia adalah yang sepadan dengan seni bina padang, beban elektrik, protokol isyarat, persekitaran, dan pelan penyelenggaraan turbin tertentu. Untuk kerja penggantian, dokumenkan unit asal dengan teliti sebelum membuat pesanan. Untuk kerja tersuai, kongsi corak kegagalan serta spesifikasi - selalunya sejarah kegagalan yang menunjukkan perkara yang perlu diubah dalam reka bentuk baharu.