आधुनिक पवन ऊर्जा उद्योगाच्या जलद विकासाच्या संदर्भात, विशेषत: उच्च-पॉवर ऑनशोर आणि ऑफशोअर विंड टर्बाइन, कंपन हे पवन टर्बाइनची सुरक्षा, आयुर्मान, वीज निर्मिती आणि ऑपरेशन आणि देखभाल खर्च प्रभावित करणाऱ्या मुख्य घटकांपैकी एक बनले आहे. जसजसे पवन टर्बाइन हबची उंची वाढत आहे, ब्लेडची लांबी वाढत आहे, आणि एकल-युनिट क्षमता सतत वाढत आहे, पवन कंपन, टॉवर रेझोनान्स, ब्लेड स्वेइंग, ट्रान्समिशन चेन कंपन, आणि ऑपरेशन दरम्यान पवन टर्बाइनला येणारे पाया कंपन यासारख्या समस्या अधिकाधिक ठळक होत आहेत.
तर, पवन उर्जा कार्यासाठी कंपन डँपर का आवश्यक आहे? वादळी वारे, झोके, कातरलेले वारे आणि टॉवर शॅडो इफेक्टमुळे ब्लेडला वेळोवेळी वेगवेगळे थ्रस्ट अनुभवायला मिळते, ज्यामुळे ब्लेड फडफडणे आणि दोलन होते, जे हब, मुख्य शाफ्ट, गिअरबॉक्स आणि टॉवरवर प्रसारित होते, परिणामी सतत कंपन होते. इम्पेलर मास असंतुलन, मुख्य शाफ्ट चुकीचे संरेखन, बियरिंग वेअर आणि गिअरबॉक्स गियर मेशिंग प्रभाव सर्व उच्च-वारंवारता कंपन निर्माण करतात, जे ट्रान्समिशन चेन अपयशाचे प्रमुख कारण आहेत. टॉवर ही एक सडपातळ, लवचिक रचना आहे ज्यामध्ये कमी फर्स्ट ऑर्डर नैसर्गिक वारंवारता असते, ज्यामुळे ते इंपेलर रोटेशन फ्रिक्वेंसी आणि ब्लेड पॅसेज फ्रिक्वेंसीसह अनुनाद होण्याची शक्यता असते. एकदा अनुनाद झाला की, कंपनाचे मोठेपणा तीव्रपणे वाढवले जाते, ज्यामुळे संरचनात्मक सुरक्षितता धोक्यात येते.
कंपनामुळे पवन टर्बाइनला कोणते धोके होतात? सतत कंपनामुळे, गीअरबॉक्स, बियरिंग्ज, मुख्य शाफ्ट आणि जांभई प्रणालीचे थकवा आयुष्य लक्षणीयरीत्या कमी होते आणि अपयशाचे प्रमाण लक्षणीय वाढते. कंपनामुळे टॉवर फ्लँज बोल्ट आणि मुख्य फ्रेम बोल्ट सैल होऊ शकतात आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये, वेल्ड्समध्ये थकवा क्रॅक दिसू शकतात. कंपन मर्यादा ओलांडल्याने मुख्य नियंत्रण प्रणालीचे भार कमी करणे, वेग मर्यादित करणे आणि शटडाउन संरक्षण सुरू होईल, थेट वीज निर्मिती वेळ आणि आउटपुट कमी होईल. कंपन-संबंधित बिघाड सर्व पवन टर्बाइन अपयशांपैकी 50% पेक्षा जास्त आहेत आणि उच्च-उंची देखभाल आणि ऑफशोअर ऑपरेशन आणि देखभाल खर्च खूप जास्त आहेत. दीर्घकाळ-अनुनाद किंवा अत्यंत कंपनामुळे ब्लेड क्रॅकिंग, टॉवर विकृत होणे, पाया खराब होणे आणि अगदी गंभीर सुरक्षा अपघात होऊ शकतात.
हा लेख विंड टर्बाइन ब्लेडवर कंपन डॅम्पर वापरण्याची ओळख करून देतो. ब्लेड हे सर्वात हिंसक कंपन करणारे घटक आहेत, जे प्रामुख्याने फडफडणे, दोलन, फडफडणे आणि आईसिंग-प्रेरित असंतुलित कंपन प्रदर्शित करतात. ब्लेडच्या लांबीच्या 20%–40% वर स्थापित केलेले अंतर्गत ट्यून केलेले मास डॅम्पर, ब्लेडच्या कंपन वारंवारताशी जुळवून घेण्यासाठी मास ब्लॉक, स्प्रिंग्स आणि डॅम्पिंग स्ट्रक्चरचा वापर करतात, प्रभावीपणे प्रथम- आणि द्वितीय-ऑर्डर दोलन आणि फडफडणे आणि मूळ स्पंदने वाढवण्याच्या क्षणी दाबतात. ब्लेड जीवन.
कंपन डॅम्परचा वापर ब्लेड कंपन मोठेपणा 30%-60% ने कमी करतो, ब्लेड थकवा नुकसान 40% पेक्षा कमी करतो, ब्लेड क्रॅक आणि डिबॉन्डिंगचा धोका कमी करतो आणि आइसिंग कंपनाचा असंतुलित प्रभाव कमी करतो.
पवन ऊर्जा उद्योग सामान्यतः विविध प्रकारचे कंपन डॅम्पर्स आणि कार्य तत्त्वे वापरतो. ट्यून केलेला मास डँपर हा सर्वाधिक प्रमाणात वापरला जाणारा प्रकार आहे, ज्यामध्ये मास ब्लॉक, स्प्रिंग आणि डँपर असतात. वारंवारता पवन टर्बाइनच्या मुख्य कंपन वारंवारतेशी ट्यून केली जाते. जेव्हा कंपन उद्भवते, तेव्हा वस्तुमान ब्लॉक ऊर्जा वापरण्यासाठी विरुद्ध दिशेने फिरते. त्याची एक विश्वासार्ह रचना, स्थिर प्रभाव आणि विस्तृत लागूता आहे.
ऑफशोअर विंड टर्बाइन ऑनशोअर टर्बाइनपेक्षा कितीतरी पट अधिक कठोर वातावरणात काम करतात. त्यामुळे, कंपन डँपरने उच्च गंज प्रतिरोधक आवश्यकता पूर्ण केल्या पाहिजेत, ज्यात गरम-डिप गॅल्वनाइजिंग, 316L स्टेनलेस स्टील, डॅक्रोमेट कोटिंग, 1000 तासांपेक्षा जास्त काळ मीठ स्प्रे चाचणी आणि -40 अंश ते 80 अंश तापमानात स्थिर ऑपरेशन यांचा समावेश आहे. ऑफशोअर मेंटेनन्सचा खर्च खूप जास्त आहे, ज्यासाठी दीर्घायुषी डिझाइन आवश्यक आहे. हायड्रॉलिक डँपर देखील समुद्राला प्रदूषित करू शकणाऱ्या तेलाची गळती रोखण्यासाठी डिझाइन केलेले असणे आवश्यक आहे.
व्हायब्रेशन डॅम्पर वापरून पवन शेतांना कोणते व्यावहारिक फायदे मिळू शकतात?
वाढलेली वीजनिर्मिती, कमी कंपने-विद्युत मर्यादा आणि डाउनटाइम ट्रिगर केला, अशांत पवन झोनमध्ये स्थिर ऑपरेशन, आणि एकूण वीज निर्मिती 2%–8% वाढली; कोर घटकांचे विस्तारित आयुर्मान, ब्लेडचे आयुष्य 20%–40% ने वाढले, गियरबॉक्सचे आयुष्य 30%–50% ने वाढले आणि टॉवर थकवा नुकसान 30%–60% ने कमी झाले; ऑपरेशन आणि देखभाल खर्चात लक्षणीय घट, कमी उच्च-उंची देखभाल ऑपरेशन्स, कमी गिअरबॉक्स आणि बेअरिंग बदलणे, प्रति ऑफशोर विंड टर्बाइन प्रति वर्ष हजारो ते दहापट यूएस डॉलर्सची बचत; सुधारित एकूण टर्बाइन सुरक्षितता, अनुनाद टाळणे, टायफून, भूकंप आणि लाटा यांच्यात टिकून राहण्याची क्षमता वाढवणे आणि बोल्ट सैल होण्याचा आणि स्ट्रक्चरल क्रॅक होण्याचा धोका कमी करणे; कमी आवाज, कमी वायुगतिकीय आणि संरचनात्मक आवाजासह, पर्यावरण संरक्षण आवश्यकता पूर्ण करणे आणि प्रकल्प मंजूरी सुलभ करणे.
