વિન્ડ પાવર ઇક્વિપમેન્ટના ફોલ્ટ ડાયગ્નોસિસ અને હેલ્થ મોનિટરિંગ પર સંશોધન

વિન્ડ પાવર નેટવર્ક સમાચાર: એબ્સ્ટ્રેક્ટ: આ પેપર વિન્ડ ટર્બાઇન ડ્રાઇવ ચેઇનમાં ત્રણ મુખ્ય ઘટકો-કમ્પોઝિટ બ્લેડ, ગિયરબોક્સ અને જનરેટરના ખામી નિદાન અને આરોગ્ય દેખરેખના વિકાસની વર્તમાન સ્થિતિની સમીક્ષા કરે છે, અને વર્તમાન સંશોધન સ્થિતિ અને મુખ્યનો સારાંશ આપે છે. આ ક્ષેત્ર પદ્ધતિના પાસાઓ.વિન્ડ પાવર સાધનોમાં સંયુક્ત બ્લેડ, ગિયરબોક્સ અને જનરેટરના ત્રણ મુખ્ય ઘટકોની મુખ્ય ખામી લાક્ષણિકતાઓ, ખામી સ્વરૂપો અને નિદાન મુશ્કેલીઓનો સારાંશ આપવામાં આવ્યો છે, અને હાલની ખામી નિદાન અને આરોગ્ય દેખરેખની પદ્ધતિઓ અને અંતે આ ક્ષેત્રના વિકાસની દિશા માટેની સંભાવનાઓ.

0 પ્રસ્તાવના

સ્વચ્છ અને નવીનીકરણીય ઉર્જાની વિશાળ વૈશ્વિક માંગ અને પવન ઉર્જા સાધનોના ઉત્પાદન તકનીકમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ માટે આભાર, પવન ઊર્જાની વૈશ્વિક સ્થાપિત ક્ષમતા સતત વધી રહી છે.ગ્લોબલ વિન્ડ એનર્જી એસોસિએશન (GWEC) ના આંકડા અનુસાર, 2018 ના અંત સુધીમાં, પવન ઊર્જાની વૈશ્વિક સ્થાપિત ક્ષમતા 597 GW સુધી પહોંચી, જેમાંથી ચીન 200 GW થી વધુની સ્થાપિત ક્ષમતા ધરાવતો પ્રથમ દેશ બન્યો, જે 216 GW સુધી પહોંચ્યો. , કુલ વૈશ્વિક સ્થાપિત ક્ષમતાના 36 થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે.%, તે વિશ્વની અગ્રણી પવન શક્તિ તરીકે તેનું સ્થાન જાળવી રાખવાનું ચાલુ રાખે છે, અને તે એક સાચા પવન ઊર્જા દેશ છે.

હાલમાં, પવન ઉર્જા ઉદ્યોગના સતત સ્વસ્થ વિકાસને અવરોધતું મહત્વનું પરિબળ એ છે કે પવન ઉર્જા સાધનોને પરંપરાગત અશ્મિભૂત ઇંધણ કરતાં ઊર્જા ઉત્પાદનના એકમ દીઠ ઊંચા ખર્ચની જરૂર પડે છે.ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પારિતોષિક વિજેતા અને ભૂતપૂર્વ યુએસ સેક્રેટરી ઓફ એનર્જી ઝુ દિવેને જણાવ્યું હતું કે મોટા પાયે પવન ઉર્જા સાધનોની કામગીરી સલામતી ગેરંટી, અને ઉચ્ચ સંચાલન અને જાળવણી ખર્ચ એ મહત્વપૂર્ણ મુદ્દાઓ છે જેને આ ક્ષેત્રમાં ઉકેલવાની જરૂર છે [1] .પવન ઉર્જાનાં સાધનોનો ઉપયોગ મોટે ભાગે દૂરના વિસ્તારો અથવા અપતટીય વિસ્તારોમાં થાય છે જે લોકો માટે દુર્ગમ છે.ટેક્નોલોજીના વિકાસ સાથે, મોટા પાયે વિકાસની દિશામાં વિન્ડ પાવર સાધનોનો વિકાસ થતો રહે છે.પવન ઉર્જા બ્લેડનો વ્યાસ સતત વધતો જાય છે, પરિણામે જમીનથી નેસેલ સુધીનું અંતર વધે છે જ્યાં મહત્વપૂર્ણ સાધનો સ્થાપિત થાય છે.આનાથી પવન ઉર્જા સાધનોના સંચાલન અને જાળવણીમાં મોટી મુશ્કેલીઓ આવી છે અને એકમના જાળવણી ખર્ચમાં વધારો થયો છે.પશ્ચિમી વિકસિત દેશોમાં પવન ઉર્જા સાધનોની એકંદર ટેકનિકલ સ્થિતિ અને વિન્ડ ફાર્મની સ્થિતિ વચ્ચેના તફાવતોને કારણે, ચીનમાં પવન ઉર્જા સાધનોના સંચાલન અને જાળવણી ખર્ચ આવકના ઊંચા પ્રમાણ માટે જવાબદાર છે.20 વર્ષની સેવા જીવન સાથે ઓનશોર વિન્ડ ટર્બાઇન્સ માટે, જાળવણી ખર્ચ વિન્ડ ફાર્મની કુલ આવક 10%~15% છે;ઓફશોર વિન્ડ ફાર્મ માટે, પ્રમાણ 20%~25% જેટલું ઊંચું છે[2].પવન ઉર્જાનો ઉચ્ચ સંચાલન અને જાળવણી ખર્ચ મુખ્યત્વે પવન ઉર્જા સાધનોના સંચાલન અને જાળવણી મોડ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.હાલમાં, મોટાભાગના પવન ફાર્મ નિયમિત જાળવણીની પદ્ધતિ અપનાવે છે.સંભવિત નિષ્ફળતાઓ સમયસર શોધી શકાતી નથી, અને અકબંધ સાધનોની પુનરાવર્તિત જાળવણી પણ કામગીરી અને જાળવણીમાં વધારો કરશે.ખર્ચવધુમાં, સમયસર ખામીના સ્ત્રોતને નિર્ધારિત કરવું અશક્ય છે, અને વિવિધ માધ્યમો દ્વારા માત્ર એક પછી એક તપાસ કરી શકાય છે, જે મોટા ઓપરેશન અને જાળવણી ખર્ચ પણ લાવશે.આ સમસ્યાનો એક ઉકેલ એ છે કે વિનાશક અકસ્માતો અટકાવવા અને વિન્ડ ટર્બાઈન્સની સર્વિસ લાઈફને લંબાવવા માટે વિન્ડ ટર્બાઈન્સ માટે સ્ટ્રક્ચરલ હેલ્થ મોનિટરિંગ (SHM) સિસ્ટમ વિકસાવવી, જેનાથી પવન ઊર્જાના યુનિટ ઊર્જા ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે.તેથી, પવન ઉર્જા ઉદ્યોગ માટે SHM સિસ્ટમ વિકસાવવી હિતાવહ છે.

1. પવન ઉર્જા સાધનો મોનિટરિંગ સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ

પવન ઉર્જા સાધનોના માળખાના ઘણા પ્રકારો છે, જેમાં મુખ્યત્વે સમાવેશ થાય છે: ડબલ-ફીડ અસિંક્રોનસ વિન્ડ ટર્બાઇન (ચલ-સ્પીડ વેરીએબલ-પીચ રનિંગ વિન્ડ ટર્બાઇન), ડાયરેક્ટ-ડ્રાઇવ કાયમી મેગ્નેટ સિંક્રનસ વિન્ડ ટર્બાઇન અને અર્ધ-ડાયરેક્ટ-ડ્રાઇવ સિંક્રનસ વિન્ડ ટર્બાઇન.ડાયરેક્ટ-ડ્રાઈવ વિન્ડ ટર્બાઈન્સની સરખામણીમાં, ડબલ-ફીડ અસિંક્રોનસ વિન્ડ ટર્બાઈન્સમાં ગિયરબોક્સ વેરિયેબલ સ્પીડ સાધનોનો સમાવેશ થાય છે.તેનું મૂળભૂત માળખું આકૃતિ 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ પ્રકારના પવન ઉર્જા સાધનોનો બજાર હિસ્સો 70% થી વધુ છે.તેથી, આ લેખ મુખ્યત્વે આ પ્રકારના પવન ઉર્જા સાધનોની ખામી નિદાન અને આરોગ્ય દેખરેખની સમીક્ષા કરે છે.

આકૃતિ 1 ડબલ-ફીડ વિન્ડ ટર્બાઇનનું મૂળભૂત માળખું

પવન ઉર્જાનાં સાધનો લાંબા સમયથી જટિલ વૈકલ્પિક ભાર હેઠળ ચોવીસ કલાક કાર્યરત છે.કઠોર સેવા વાતાવરણે પવન ઉર્જા સાધનોની કામગીરીની સલામતી અને જાળવણી પર ગંભીર અસર કરી છે.વૈકલ્પિક લોડ વિન્ડ ટર્બાઇન બ્લેડ પર કાર્ય કરે છે અને ટ્રાન્સમિશન ચેઇનના બેરિંગ્સ, શાફ્ટ, ગિયર્સ, જનરેટર અને અન્ય ઘટકો દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, જે સેવા દરમિયાન ટ્રાન્સમિશન ચેઇનને નિષ્ફળતા માટે અત્યંત જોખમી બનાવે છે.હાલમાં, પવન ઉર્જા સાધનો પર વ્યાપકપણે સજ્જ મોનિટરિંગ સિસ્ટમ એ SCADA સિસ્ટમ છે, જે પવન ઉર્જા સાધનોની ઓપરેટિંગ સ્થિતિ જેમ કે વર્તમાન, વોલ્ટેજ, ગ્રીડ કનેક્શન અને અન્ય સ્થિતિઓ પર દેખરેખ રાખી શકે છે અને તેમાં એલાર્મ અને રિપોર્ટ્સ જેવા કાર્યો છે;પરંતુ સિસ્ટમ સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે. પરિમાણો મર્યાદિત છે, મુખ્યત્વે સંકેતો જેમ કે વર્તમાન, વોલ્ટેજ, પાવર, વગેરે, અને મુખ્ય ઘટકો [3-5] માટે વાઇબ્રેશન મોનિટરિંગ અને ફોલ્ટ નિદાન કાર્યોનો હજુ પણ અભાવ છે.વિદેશી દેશો, ખાસ કરીને પશ્ચિમી વિકસિત દેશો, ખાસ કરીને પવન ઉર્જા સાધનો માટે કન્ડિશન મોનિટરિંગ સાધનો અને વિશ્લેષણ સોફ્ટવેર લાંબા સમયથી વિકસાવ્યા છે.સ્થાનિક વાઇબ્રેશન મોનિટરિંગ ટેક્નોલોજી મોડેથી શરૂ થઈ હોવા છતાં, વિશાળ સ્થાનિક વિન્ડ પાવર રિમોટ ઓપરેશન અને જાળવણી બજારની માંગને કારણે, સ્થાનિક મોનિટરિંગ સિસ્ટમ્સનો વિકાસ પણ ઝડપી વિકાસના તબક્કામાં પ્રવેશ્યો છે.પવન ઉર્જા સાધનોની બુદ્ધિશાળી ખામી નિદાન અને પ્રારંભિક ચેતવણી રક્ષણ ખર્ચ ઘટાડી શકે છે અને પવન ઉર્જા કામગીરી અને જાળવણીની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરી શકે છે, અને પવન ઉર્જા ઉદ્યોગમાં સર્વસંમતિ પ્રાપ્ત થઈ છે.

2. પવન ઉર્જા સાધનોની મુખ્ય ખામી લાક્ષણિકતાઓ

વિન્ડ પાવર ઇક્વિપમેન્ટ એ એક જટિલ ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ છે જેમાં રોટર (બ્લેડ, હબ, પિચ સિસ્ટમ્સ, વગેરે), બેરિંગ્સ, મુખ્ય શાફ્ટ, ગિયરબોક્સ, જનરેટર, ટાવર્સ, યાવ સિસ્ટમ્સ, સેન્સર વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. વિન્ડ ટર્બાઇનના દરેક ઘટકને આધિન છે. સેવા દરમિયાન વૈકલ્પિક લોડ.જેમ જેમ સેવાનો સમય વધે છે, વિવિધ પ્રકારના નુકસાન અથવા નિષ્ફળતાઓ અનિવાર્ય છે.

આકૃતિ 2 પવન ઉર્જા સાધનોના દરેક ઘટકનો સમારકામ ખર્ચ ગુણોત્તર

આકૃતિ 3 પવન ઉર્જા સાધનોના વિવિધ ઘટકોનો ડાઉનટાઇમ ગુણોત્તર

આકૃતિ 2 અને આકૃતિ 3 [6] પરથી જોઈ શકાય છે કે બ્લેડ, ગિયરબોક્સ અને જનરેટર દ્વારા થતા ડાઉનટાઇમનો હિસ્સો એકંદર બિનઆયોજિત ડાઉનટાઇમના 87% કરતાં વધુ છે, અને જાળવણી ખર્ચ કુલ જાળવણી ખર્ચના 3 કરતાં વધુ હિસ્સો ધરાવે છે./4.તેથી, કન્ડિશન મોનિટરિંગમાં, વિન્ડ ટર્બાઇન, બ્લેડ, ગિયરબોક્સ અને જનરેટરનું ફોલ્ટ નિદાન અને આરોગ્ય વ્યવસ્થાપન એ ત્રણ મુખ્ય ઘટકો છે જેના પર ધ્યાન આપવાની જરૂર છે.ચાઇનીઝ રિન્યુએબલ એનર્જી સોસાયટીની વિન્ડ એનર્જી પ્રોફેશનલ કમિટીએ 2012ના રાષ્ટ્રીય પવન ઉર્જા સાધનોની કાર્યકારી ગુણવત્તા પરના સર્વેક્ષણમાં ધ્યાન દોર્યું[6] કે વિન્ડ પાવર બ્લેડના નિષ્ફળતાના પ્રકારોમાં મુખ્યત્વે ક્રેકીંગ, લાઈટનિંગ સ્ટ્રાઇક, બ્રેકીંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે અને નિષ્ફળતાના કારણોમાં ઉત્પાદન, ઉત્પાદન અને પરિવહનના પરિચય અને સેવાના તબક્કા દરમિયાન ડિઝાઇન, સ્વ અને બાહ્ય પરિબળોનો સમાવેશ થાય છે.ગિયરબોક્સનું મુખ્ય કાર્ય પાવર જનરેશન માટે ઓછી ગતિની પવન ઉર્જાનો સ્થિર ઉપયોગ કરવો અને સ્પિન્ડલની ગતિ વધારવી છે.વિન્ડ ટર્બાઇનના સંચાલન દરમિયાન, વૈકલ્પિક તાણ અને અસર લોડ [7] ની અસરોને કારણે ગિયરબોક્સ નિષ્ફળતા માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.ગિયરબોક્સની સામાન્ય ખામીઓમાં ગિયર ફોલ્ટ અને બેરિંગ ફોલ્ટનો સમાવેશ થાય છે.ગિયરબોક્સની ખામી મોટે ભાગે બેરિંગ્સમાંથી ઉદ્દભવે છે.બેરિંગ્સ ગિયરબોક્સનો મુખ્ય ઘટક છે, અને તેમની નિષ્ફળતા ઘણીવાર ગિયરબોક્સને આપત્તિજનક નુકસાન પહોંચાડે છે.બેરિંગ નિષ્ફળતાઓમાં મુખ્યત્વે થાકની છાલ, વસ્ત્રો, અસ્થિભંગ, ગ્લુઇંગ, પાંજરામાં નુકસાન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.સૌથી સામાન્ય ગિયર નિષ્ફળતાઓમાં વસ્ત્રો, સપાટીનો થાક, તૂટવા અને તૂટવાનો સમાવેશ થાય છે.જનરેટર સિસ્ટમની ખામીઓ મોટર ખામી અને યાંત્રિક ખામીઓમાં વહેંચાયેલી છે [9].યાંત્રિક નિષ્ફળતાઓમાં મુખ્યત્વે રોટર નિષ્ફળતા અને બેરિંગ નિષ્ફળતાઓનો સમાવેશ થાય છે.રોટર નિષ્ફળતાઓમાં મુખ્યત્વે રોટર અસંતુલન, રોટર ભંગાણ અને છૂટક રબર સ્લીવ્ઝનો સમાવેશ થાય છે.મોટર ફોલ્ટના પ્રકારોને ઇલેક્ટ્રિકલ ફોલ્ટ અને મિકેનિકલ ફોલ્ટમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.વિદ્યુત ખામીઓમાં રોટર/સ્ટેટર કોઇલનું શોર્ટ-સર્કિટ, તૂટેલા રોટર બારને કારણે ઓપન સર્કિટ, જનરેટર ઓવરહિટીંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે;યાંત્રિક ખામીઓમાં અતિશય જનરેટર વાઇબ્રેશન, બેરિંગ ઓવરહિટીંગ, ઇન્સ્યુલેશન નુકસાન, ગંભીર વસ્ત્રો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.