Đảm bảo hoạt động an toàn của các nhà máy điện gió

Nhiều người trong chúng ta nhìn thấy tháp điện gió mỗi ngày. Trên toàn cầu, chúng ngày càng trở thành một nguồn cung cấp điện quan trọng. Trên thực tế, theo Hiệp hội Năng lượng gió Hoa Kỳ, đã có 143 tỷ đô la đầu tư vào các dự án gió mới trong mười năm qua. Ở Việt Nam, các dự án điện gió mới liên tục được phát triển khi chiến lược năng lượng tái tạo được khẳng định sẽ giữ một vai trò ngày càng quan trọng trong tương lai. Điều mà nhiều người không nhận ra là đằng sau mỗi tháp điện gió là một chương trình kiểm tra toàn diện trong cả quá trình sản xuất và trong khi tháp đi vào hoạt động, để giúp đảm bảo rằng tháp điện gió hoạt động tốt và an toàn. Không kiểm tra tháp gió có thể dẫn đến những hỏng hóc nghiêm trọng có thể yêu cầu thay thế toàn bộ. Với rất nhiều tháp gió mới được đưa vào hoạt động hàng năm, các chương trình kiểm tra đã phát triển để đáp ứng nhu cầu của ngành điện gió.

Có ba thành phần chính của tháp gió cần được kiểm tra thường xuyên trong quá trình sản xuất và sau khi lắp đặt bằng kỹ thuật kiểm tra không phá hủy: cánh quạt, hộp số và cấu trúc tháp. Mỗi thành phần đều rất quan trọng đối với năng suất tổng thể và tuổi thọ hữu ích của tháp gió. Để kiểm tra một loạt các thành phần như vậy, các công ty dựa vào kỹ thuật kiểm tra không phá hủy.

Kiểm tra nhà máy điện gió khi chế tạo

Kiểm tra các thành phần trong quá trình sản xuất là điều cần thiết để kiểm soát chất lượng. Nếu một bộ phận hỏng sớm, nó có thể gây thêm chi phí đáng kể cho dự án tháp gió. Một số nhà sản xuất có chính sách bảo hành các bộ phận như hộp số, do đó, mỗi bộ phận bị lỗi trong thời gian bảo hành có thể khiến nhà sản xuất phải chịu chi phí cao. Do đó, hầu hết các nhà sản xuất sử dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy, chẳng hạn như kiểm tra trực quan từ xa bằng thiết bị RVI và kiểm tra khuyết tật siêu âm mảng thông thường và siêu âm Phased array, để giúp đảm bảo rằng sản phẩm của họ đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nội bộ.

Cánh quạt tháp gió

Các cánh quạt điện gió được làm bằng vật liệu tổng hợp để làm cho chúng nhẹ nhất có thể. Việc thay thế các cánh quạt này sẽ rất tốn kém sau khi chúng được lắp đặt, các nhà sản xuất sẽ kiểm tra các vết nứt trên nhựa liên kết và sự tách lớp của vật liệu composite bên trong cánh quạt cũng như nứt và tách lớp ở bên ngoài.

Cánh quạt đang chờ được lắp lên tháp gió

Hộp số

Hộp số là một bộ phận rất phức tạp. Trong quá trình sản xuất, nếu các thành phần bị lệch hoặc lắp đặt không đúng cách có thể làm giảm tuổi thọ của linh kiện. Kiểm tra trực quan từ xa bằng thiết bị nội soi công nghiệp cho phép người kiểm tra nhìn bên trong hộp số đã lắp ráp để xác nhận rằng các bộ phận đang hoạt động bình thường.

Hình ảnh hộp số tháp gió quan sát qua thiết bị nội soi IPLEX NX

Cấu trúc tháp gió

Các đoạn của tháp gió thường được chế tạo bằng cách cuộn một tấm kim loại phẳng thành hình trụ rồi hàn đường nối. Các phần riêng lẻ này sau đó được hàn lại với nhau thành các mảnh đủ nhỏ để vận chuyển và kết nối tại vị trí lắp tháp gió thông qua các mặt bích. Điều đặc biệt quan trọng là các nhà sản xuất phải kiểm tra chất lượng của các mối hàn này để giúp đảm bảo tính toàn vẹn của tháp. Các vấn đề thường gặp bao gồm thiếu ngấu mối hàn và khuyết tật bên trong.

Quá trình lắp đặt một tháp gió mới

Kiểm tra các nhà máy điện gió khi vận hành

Một khi tháp gió được lắp đặt, các thành phần khác nhau của nó sẽ phải chịu áp lực môi trường. Toàn bộ cấu trúc chịu tải trọng động từ gió cũng như các yếu tố môi trường khác, chẳng hạn như độ ẩm, thay đổi nhiệt độ, va chạm và sét đánh.

Sự thất bại có thể rất thảm khốc và dẫn đến việc mất toàn bộ tòa tháp. Ví dụ, nếu hộp số bị hỏng, nhiệt sinh ra từ các bánh răng có thể khiến dầu bôi trơn bốc cháy. Trong trường hợp này, dầu nóng có thể bị phun vào các cánh quạt và cấu trúc tháp, dẫn đến cháy và hư tổn toàn bộ tháp gió.

Hư hỏng của bộ hộp số trong tháp gió có thể gây cháy và làm hư hại toàn bộ tháp

Một trong những thách thức rõ ràng khi kiểm tra các tháp gió là vị trí của chúng. Tháp có thể cao hơn 50m, và việc kiểm tra cấu trúc cánh quạt và thân tháp đòi hỏi phải sử dụng leo dây tiếp cận. Một số tháp có tời để đưa dụng cụ lên, nhưng không nhiều, nghĩa là người kiểm tra cần phải leo lên thang để đến vị trí cần kiểm tra. Thiết bị có tính di động, tiện dụng, chắc chắn và mạnh mẽ là điều cần thiết để hoàn thành việc kiểm tra một cách hiệu quả và an toàn.

Cánh quạt tháp gió

Lực tác động của gió đối với các cánh có tải trọng động liên tục, gây ứng suất lên cấu trúc cánh, đặc biệt là mép, trục và đầu cánh. Người kiểm tra sử dụng kết hợp các công cụ để tìm kiếm vị trí hư hại, bong và tách lớp trong hỗn hợp. Công nghệ siêu âm thông thường được sử dụng để đánh giá thiệt hại do sét đánh để người kiểm tra biết khi nào cần sửa chữa. Để đánh giá tính toàn vẹn của vật liệu tổng hợp trong cánh, người kiểm tra sử dụng thiết bị kiểm tra siêu âm. Ngoài ra, hầu hết các cánh quạt đều có các lỗ nhỏ để nội soi hình ảnh RVI có thể tiếp cận vào bên trong. Với các thiết bị nội soi Video dài tới 30 m, các thanh tra viên có thể đánh giá trực quan các khu vực khó tiếp cận để tìm kiếm hỏng hóc.

Hộp số động cơ gió

Do hộp số phức tạp và có nhiều bộ phận chuyển động nên chúng có thể tiềm ẩn nguy cơ hỏng hóc. Thiết bị quan sát từ xa RVI là công cụ lý tưởng để kiểm tra hộp số; với dây soi nhỏ và có thể dễ dàng di chuyển bên trong hộp. Cơ động và bền chắc, thiết bị như IPLEX® RX / RT có các tính năng được thiết kế để giải quyết những thách thức phải đối mặt khi kiểm tra hộp số. Một trong số đó là dầu bôi trơn dính vào ống kính của thiết bị nội soi làm mờ hình ảnh. Bộ điều hợp đầu ống kính soi dầu của thiết bị nội soi sử dụng tác động mao dẫn để hút dầu ra khỏi ống kính và cung cấp hình ảnh rõ ràng hơn và kiểm tra nhanh hơn. Hình ảnh rõ ràng, sáng sủa của thiết bị soi cho phép các nhân viên kiểm tra bánh răng xem có bị nứt và sứt mẻ hay không cũng như kiểm tra các vết xước, rỗ, vết lõm và bất kỳ khuyết điểm nào khác của vòng bi.

Hình ảnh hư hỏng bên trong vòng bi động cơ điện gió

Kết cấu tháp gió

Lực gió gây ứng suất lên các phân đoạn tháp được hàn với nhau. Các vết nứt do mỏi có thể dẫn đến gẫy tháp nếu chúng không được tìm ra và sửa chữa kịp thời. Công nghệ kiểm tra siêu âm mảng pha, chẳng hạn như trong các thiết bị OmniScan® X3 được sử dụng để nhanh chóng phát hiện sự ăn mòn và nứt trong cấu trúc tháp. Công nghệ bổ sung như dòng điện xoáy mảng pha (ECA) cũng được sử dụng để kiểm tra các mối hàn. Một trong những ưu điểm của ECA so với các kỹ thuật kiểm tra mối hàn thông thường là nó hoạt động qua các bề mặt đã được phủ sơn. Trong khi các phương pháp kiểm tra khác yêu cầu các mối hàn phải được loại bỏ sơn.

Thiết bị nội soi cầm tay cơ động IPLEX RX
Thiết bị nội soi cầm tay cơ động IPLEX RX

Khi ngành sản xuất điện tiếp tục thay đổi và những tiến bộ công nghệ mới xuất hiện, công nghệ kiểm tra không phá hủy sẽ tiếp tục điều chỉnh để bắt kịp sự thay đổi này. Tháp điện gió ngày càng đóng một vai trò quan trọng hơn trong trên toàn thế giới và các công nghệ kiểm tra không phá hủy và kiểm tra trực quan từ xa đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất và bảo trì điện gió.

Thiết bị sử dụng trong bài viết