Kiểm tra hộp số động cơ điện gió

Với sự phát triển của ngành công nghiệp gió tại Việt Nam và sự ra đời của các tuabin công suất lớn hơn 1MW, tải trọng cao hơn và ứng suất tăng lên đang ảnh hưởng đến tuổi thọ của trục chính và ổ trục hộp số. Các hư hại và hỏng hóc xảy ra sớm hơn dự kiến, và đối với nhiều nhà điều hành nhà máy điện gió, chi phí sửa chữa tháp đang tăng lên.

Do đó, yêu cầu chung của ngành công nghiệp là tăng tuổi thọ của các ổ trục trục chính và hộp số, và các nhà sản xuất đang đẩy mạnh các giải pháp cho thị trường.

Sản xuất điện từ gió tiết kiệm hơn so với phát điện hạt nhân và nhiệt điện, và nó đang phát triển nhanh chóng như một nguồn năng lượng sạch. Gió tự nhiên có sẵn miễn phí, vì vậy chi phí chính khi sản xuất điện gió là dành cho việc xây dựng và bảo trì. Theo tiêu chuẩn chung của ngành công nghiệp, tuabin gió có tuổi thọ tới 20-30 năm, Cũng giống như các nhà máy nhiệt điện, tuabin gió cần được kiểm tra và sửa chữa định kỳ để đạt được tuổi thọ 20 năm này. Trong suốt thời gian vận hành này, hộp số, cánh quạt và tất cả các bộ phận khác của mỗi tuabin gió đều được kiểm tra kỹ lưỡng. Khi kiểm tra hộp số tuabin gió sử dụng thiết bị nội soi quan sát từ xa là phương pháp đã được chứng minh hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất.

Thông thường, đơn vị vận hành sẽ dành ngân sách cho một hoặc có thể hai lần đại tu tuabin trong suốt vòng đời của nó. Tuy nhiên, nhiều tuabin có thể yêu cầu đại tru trong vòng 7 đến 10 năm đầu tiên làm chi phí O&M cao hơn trong suốt vòng đời của tuabin. Nếu vòng bi và hộp số cần thay thế sau 7 năm thì với động cơ gió sẽ cần thay thế 4 lần trong suốt vòng đời.

Lấy ví dụ nếu chi phí sửa chữa trục chính và hộp số là 300.000 đô la (đã bao gồm chi phí thiết bị cần thiết để thay thế), thì tổng chi phí này là 1,2 triệu đô la trong suốt vòng đời của tuabin. Nếu những thay thế này có thể được cắt giảm một nửa, các đơn vị khai thác có thể tiết kiệm tới 600.000 đô la cho mỗi tuabin. Đối với một trang trại vận hành 100 tuabin, tiết kiệm O&M có thể đạt 60 triệu đô la trong 30 năm.

Mặc dù hư hỏng trong hộp số là tương đối hiếm, trung bình khoảng 10 năm một lần – thời gian ngừng hoạt động của tuabin gió trong khi chờ sửa chữa bộ phận này có thể kéo dài tới 6 tháng. Việc bảo dưỡng định kỳ và kiểm tra thường xuyên cũng sẽ giúp tăng tuổi thọ của động cơ tháp gió nói chung và tăng năng suất phát điện tổng thể.

1. Vòng bi chính, 2. Vòng bi thứ cấp, 3. Các vòng bi vệ tinh, 4. Bánh răng hộp số

Khó khăn và giải pháp khi kiểm tra hộp số tuabin gió

Vòng bi chính tốc độ cao (HSS-B)

Trục quay tốc độ cao được hỗ trợ bởi các vòng bi nằm ở mặt trước và mặt sau của trục, quay ở 1500 đến 1800 vòng / phút trong quá trình phát điện.

Nếu có bất kỳ sự sai lệch nào giữa trục tốc độ cao và máy phát điện, các rung động nhỏ không mong muốn sẽ xảy ra và có thể gây hỏng vòng bi. Vòng bi tốc độ cao cũng có thể bị hỏng do vật thể lạ, không khí hoặc hơi ẩm có trong dầu bôi trơn. Ngoài ra, do tốc độ quay của các ổ trục rất cao, một khi ổ lăn bị hỏng có thể dẫn đến gãy các bộ phận khác của hộp số, dẫn đến phải thay toàn bộ hộp số.

Trong hầu hết các hộp số, có thể dễ dàng tiếp cận các ổ trục tốc độ cao bằng cách sử dụng máy nội soi IPLEX thông qua một cửa sập (lỗ mở) nằm phía trên. Máy nội soi video IPLEX có thể được đưa vào khe hở trên con lăn ổ trục để kiểm tra và ghi lại các sai sót nhỏ trên bề mặt con lăn, rãnh bên trong và rãnh bên ngoài. Nếu phát hiện thấy các khiếm khuyết lớn hơn so với lần kiểm tra trước, bạn có thể thay trục tốc độ cao và các ổ trục tốc độ cao trên tuabin gió trước khi hư hỏng lan sang các khu vực khác. Điều này có nghĩa là bạn có thể tiến hành bảo dưỡng mà không cần hạ hộp số xuống đất bằng cần cẩu hoặc các thiết bị đắt tiền khác và gây gián đoạn phát điện trong quá trình sửa chữa.

Vòng bi thứ cấp tốc độ trung bình (ISS-B)

Trục trung gian nằm giữa trục tốc độ cao và thấp và được hỗ trợ bởi các ổ trục tốc độ trung gian nằm ở mặt trước và mặt sau của trục. Các vòng bi này có thể bị hư hỏng do các yếu tố tương tự như đối với vòng bi tốc độ cao đã đề cập ở trên.

Các phương pháp kiểm tra vòng bi cấp tốc độ cao cũng có hiệu quả đối với ổ trục cấp tốc độ trung gian. Tuy nhiên, việc kiểm tra này có thể khó khăn hơn, vì phải đưa ống nội soi xa hơn so với trục tốc độ cao. Để đảm bảo ống nội soi đi vào trơn tru, nó có thể được đưa vào qua một ống dẫn hướng dẻo làm bằng nhựa và nhôm có khả năng chống dầu.

Các vòng bi vệ tinh

Lực gió tác động lên tuabin thay đổi tùy thuộc vào ảnh hưởng của các đặc điểm trên đất liền, độ cao so với mặt đất và nhiễu động do sự thay đổi của thời tiết. Trong khi lực thay đổi này tạo ra gánh nặng lên hộp số, bánh răng hành tinh và các ổ trục hành tinh có tác dụng hấp thụ các ứng suất gió thay đổi. Mặc dù tốc độ quay chỉ từ 20 đến 30 vòng / phút, bánh răng hành tinh phải chịu ứng suất đáng kể do dòng khí hỗn loạn gây ra. Vì lý do này, cần phải kiểm tra trực quan bằng nội soi đối với ổ bi trục hành tinh và cả bánh răng hành tinh.

Bánh răng hành tinh có cấu trúc phức tạp và thường khó tiếp cận, nhưng hiệu quả kiểm tra có thể được cải thiện đáng kể bằng đầu soi video IPLEX đưa qua ống dẫn hướng urethane tự nhớ hình dạng của Olympus được tùy chỉnh để đáp ứng các mục đích kiểm tra cụ thể. Ngoài ra, thiết bị nội soi video IPLEX có đường kính ngoài 6,2 mm có các khía tích hợp có khả năng loại bỏ dầu bôi trơn bám trên các ổ trục, bánh răng hoặc đầu ống soi bằng cách bơm khí nén từ đầu ống soi, cho phép tiến hành kiểm tra và quan rõ ràng ngay cả khi môi trường nhiều dầu.

Bánh răng tua bin gió

Bánh răng có tác dụng hấp thụ các ứng suất do gió tác động lên cánh tuabin. Lực gió liên tục dẫn đến sự hư hỏng của bánh răng sau một thời gian sử dụng. Mặc dù toàn bộ tình trạng của hộp số được theo dõi liên tục bằng máy phân tích rung và cân bằng động, việc kiểm tra trực quan bằng thiết bị nội soi là điều cần thiết để xác định vị trí và mức độ hư hỏng trên các bộ phận của hộp số bao gồm cả răng bánh răng.

Các răng bánh răng cho mỗi trục cũng phải được kiểm tra trực quan cũng như các ổ trục. Đặc biệt việc kiểm tra bánh răng trục tốc độ thấp, bánh răng hành tinh và bánh răng vòng cần phải sử dụng nội soi. Khi kiểm tra các bánh răng phức tạp này, bạn cần chú ý giữ cho đầu ống soi không bị dính dầu. Ống dẫn hướng của Olympus được sử dụng để kiểm tra ổ trục cũng có thể được sử dụng trong quá trình kiểm tra này. Hầu hết các răng của bánh răng đều dài hơn 10 cm, nhưng các hư hại được phát hiện thường rất nhỏ. Đầu soi tiêu cự nhìn gần của IPLEX hỗ trợ rất nhiều cho việc kiểm tra răng bánh răng.

Kiểm tra cánh quạt tháp gió

Nói chung, việc kiểm tra chất lượng của các cánh tuabin dài hơn 40m được thực hiện trong quá trình sản xuất. Để kiểm tra mối nối trên mép sau của cánh quạt, bạn có thể đưa đầu soi vào nửa thân cánh, nhưng không thể đi xa hơn vì khoảng trống trở nên nhỏ hơn về phía đầu cánh. Ngoài ra, các cánh tuabin đang hoạt động cũng cần được kiểm tra vì chúng tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt thời gian dài. Nếu lỗ thoát nước trên đầu cánh quạt bị tắc, nước bên trong có thể bốc hơi trong trường hợp sét đánh và có thể làm gãy cánh quạt từ bên trong. Ngoài ra, nước đọng cũng làm lệch trọng tâm của cánh quạt.

Thiết bị nội soi video nhỏ và nhẹ thuộc dòng IPLEX cho phép bạn dễ dàng đưa đầu soi vào thân cánh và tiến hành kiểm tra đầu cánh và vị trí thoát nước.

Chọn đúng thiết bị nội soi cho động cơ điện gió

Linh hoạt giúp nâng cao hiệu quả công việc

Khi kiểm tra một tuabin gió cỡ lớn có chiều cao tới 70 m, cần phải leo lên một chiếc thang dài và mang theo các dụng cụ kiểm tra. Olympus cung cấp nhiều thiết bị nội soi video khác nhau kết hợp chất lượng hình ảnh tuyệt vời và tính cơ động hoàn hảo.

Các mẫu IPLEX với công nghệ PulsarPic độc đáo tiết lộ thông tin chính xác về các chi tiết bên trong hộp số với hình ảnh sáng và sắc nét, đồng thời tinh chỉnh lượng ánh sáng để giảm phản xạ thường xảy ra trong quá trình quan sát các bộ phận kim loại. Công nghệ TrueFeel cho phép người vận hành kiểm soát chính xác ống kính trong hộp số, ngăn đầu ống soi chạm vào dầu bôi trơn trên bánh răng.

Đầu ống kính quang học chất lượng tốt

Vòng bi là bộ phận được kiểm tra nhiều nhất trong tất cả các bộ phận trong hộp số tuabin gió và các thiết bị nội soi cần phù hợp với thiết kế và vị trí của vòng bi. Các máy nội soi video IPLEX có đường kính từ φ4 mm đến φ8,5 mm có thể thay đổi độ phóng đại và hướng quan sát tối ưu bằng cách thay đầu soi quang học ở đầu dây soi. Sử dụng đầu soi trường nhìn gần 120° giúp bạn có thể quan sát các bề mặt ổ trục với một trường nhìn rộng bằng cách đưa dây nội soi vào một khe hở nhỏ trên con lăn ổ trục.

Công cụ chuyên dụng để quan sát rõ các bộ phận bánh răng kích thước lớn

Toàn bộ hộp số được bôi trơn bằng dầu, do đó, rất nhiều dầu vẫn còn trên các bánh răng và ổ trục ngay cả khi hộp số đã dừng quay. Khi kiểm tra các bộ phận này bằng ống nội soi, bạn cần giữ cho ống kính không bị dính dầu. Các đầu soi quang học của IPLEX đường kính ngoài 6,2 mm với một kênh tích hợp có khả năng gắn ống thổi khí nhỏ có thể thổi dầu ra khỏi bề mặt bánh răng và ổ trục bằng cách bơm không khí từ bên ngoài. Ngay cả khi dầu dính vào đầu ống kính soi, nó cũng có thể được loại bỏ bằng cách bơm khí giúp giảm tối đa việc lau dầu trên đầu ống soi.

Ngoài ra, có một số trường hợp cần một lượng lớn ánh sáng để kiểm tra các bánh răng. Ống dẫn hướng LED được chế tạo theo yêu cầu của Olympus, có thể uốn cong theo ý muốn của người vận hành, có thể được lắp vào hộp số một cách trơn tru và cung cấp ánh sáng LED phụ trợ đến các bộ phận cần kiểm tra.

Phần mềm Hỗ trợ kiểm tra và lưu dữ liệu chuyên nghiệp

Khi kiểm tra hộp số bằng thiết bị nội soi, người ta thường ghi được từ 100 đến 400 hình ảnh. Hình ảnh được kiểm tra của vòng bi đỡ các trục khác nhau sẽ rất giống nhau, vì vậy bạn sẽ phải nỗ lực rất nhiều để phân loại chính xác các hình ảnh tương tự theo vị trí được kiểm tra trong và sau khi kiểm tra.

Trong tình huống như vậy, Phần mềm Hỗ trợ kiểm tra InHelp của chúng tôi là giải pháp. Bằng cách tiến hành kiểm tra như phần mềm hướng dẫn dựa trên thư viện tạo từ trước, bạn có thể phân loại hình ảnh kiểm tra với các thông tin chẩn đoán vào các thư mục và thêm nhận xét vào hình ảnh. Sau khi kiểm tra, bạn có thể nhanh chóng tạo báo cáo chứa hơn 50 hình ảnh bằng cách sử dụng phần mềm trên định dạng báo cáo của riêng bạn.

Thư viện InHelp giúp kiểm tra hộp số điện gió không bỏ sót dữ liệu và tạo báo cáo dễ dàng.

Các thiết bị hỗ trợ thêm trong kiểm tra động cơ điện gió


Chúng tôi cũng cung cấp máy thiết bị kiểm tra siêu âm, dòng xoáy và máy phân tích XRD để hỗ trợ việc kiểm tra động cơ và tuabin điện gió.

Thiết bị kiểm tra siêu âm cho phép bạn phát hiện các hư hỏng bên trong các cánh tuabin. Ngoài ra, với máy phân tích XRD chạy bằng pin, bạn có thể làm rõ ngay về chủng loại, kích thước và lượng kim loại có trong dầu bôi trơn bên trong hộp số ngay tại hiện trường, là một phương pháp quan trọng trong phân tích nguyên nhân hư hại của tuabin gió từ giai đoạn sớm.