风力发电之所以受到了人们的广泛关注,主要是由于这是可再生清洁能源中的重要组成部分。在如今节能环保的大趋势要求下,其受到的关注自然越来越多。我国在风力发电方面的投入也比较多,已经将其确定为未来经济增长的主要能源来源之一[1]。新增发电机数量的增加这让人们不得不关注对其的运行维护,如果有较高的故障率,会引发较多的问题,比较明显的就带来巨大的生产和设备维护成本。所以实现对风力发电设备的健康监测,十分有必要。检测工作的开展则可以选择无损测方式,提升检测质量,有力地维护设备健康运转。本文主要针对无损检测技术的应用展开分析,从风力发电设备的多个部分入手,探索这一问题。
一、电力电子设备和发电机
应用这种检测技术在风力发电设备中的发电机上是非常重要的一个方面,其中含有的内容包含多个电力电子设备。对这些内容的检测,也可以称作是整体检测工作中的关键部分。风力发电设备在具体运行时,主要目的是将风能转化成电能,其依靠自身的运作实现这一目标。在这一过程中,几个比较重要的部件有:叶轮、主轴、齿轮箱、发电机[2]。风力发电机组在运行时也会受到多种因素的影响而出现一些振动问题,这种问题一旦超出了其本身能够承载的力度,就会导致其无法正常运行。不过,从现有的检测工作实践来看,当其处于运行状态时,一般很难检测出这种问题或者其现存的故障。因此,问题会逐渐扩大,最终导致电力电子失效。应用无损检测,则可以很好地解决这一问题。无损高空检测是十分符合风力发电设备检测需求的,再来看叶片检测方面,可以采用:目视检查,敲击检查,超声检查,超声相控阵检查内窥镜检查。
二、齿轮箱
这也是该设备中非常重要的一部分,由于其是由铝合金材料以及不锈钢制作而成的,而且,当其投入使用之后,往往需要承受较大压力,循环负荷也比较大,所以,出现疲劳磨损问题是比较常见的。另外,风力发电设备所处的环境也并不是都比较稳定,也会有一些变化,比如出现恶劣天气。当风力出现变化时,设备会受到影响,这是毋庸置疑的。另外,腐蚀性海洋侵蚀活动这是更加需要注意的,因为这种情况一旦出现,设备会出现开裂,发电系统失效就十分有可能。因此,及时的检测就十分必要,应用无损检测技术可以从如下几个方面入手:第一,可以选择以电磁方式为主的几种方法,比如漏磁检测技术、二维ACFM检测技术[3]。第二,以振动分析为主选择合适的方法,重点关注齿轮箱这一部位,查看其是否存在故障。
三、叶片
在风力发电设备中,叶片是非常重要的,其本身有弹性,因此,设备具体运转时,其会在风载荷作用下生成惯性力等,这种力的生成,具有随机性以及交变性特征。值得注意的是,这一部件在具体运行中,由于这些力的作用,会使其和电机发生振型共振,这种现象在出现之后若不能及时改善,让其扩大,会破坏风力机结构。应用无损检测,就能及时发现这种问题并加以解决。
而且,当遇到一些雷击等恶劣环境时,叶片会受到损害的几率非常大。而且其本身在工作过程中就会有一些拉伸作用,因此,免不了有一定的损伤,这就会影响其工作的稳定性,影响其作用的发挥。基于此,叶片检测就非常值得重视。在具体检测时,可应用热成像以及超声波无损检测技术,将不同的技术的优势迭加起来,共同作用。另外可以采用主动、被动检测技术,这可以有助于检测工作开展时实现电磁热成像,提升检测效率。当然,检测工作的开展是为了提前发现问题,我们要做的是不断地提前发现问题的时间,因此可以创建健康叶片监控系统,这样一旦其在运行时有任何异样,均可以被及时发现。工作人员则可以根据这些异样加以判断,看其是否存在问题,并找到解决方法。
四、塔筒
对于塔筒的检测是整体检测工作中的有一个重点。风力发电设备在具体起作用时,离不开风电塔筒的辅助。其是由低合金钢制作而成的,因此,在实际制作时,在焊接这一环节比较容易在表面形成收弧裂纹。另外,气孔夹渣也是比较明显的一个问题,因为焊接工作在开展时主要采用的是埋弧焊,在焊接完毕之后,还需要进行药剂烘干,此时就十分容易出现这种问题。而这一问题一旦出现,很有可能在塔筒表面扩展,久而久之,就有可能引发倒塌事故。针对这一方面的无损检测,可选择性较多,比如超声波检测、磁粉检测,这都是比较好的选择。
五、控制系统
在风力发电设备中,控制系统是十分关键的,一般,其控制系统通讯接口比较复杂,特别是轮毂与机舱的通讯系统。所以,在检测时自然也就比较困难。如果要评定其运行效率,可以应用及成型技术,再在具体工作中综合应用在线检测技术便可以实现。另外,在风电系统中,还有一些技术值得关注,比如传感器、无线通信技术等,随着时代的发展,科技的进步,必然会有更多新技术应用其中。因此,在检测时,就会有更多的选择。基于无损检测,可以对其结构的健康结构进行监控,主要应用红外成像技术。另外,针对这一设备运行环境的不同,需重点检测一些在极端环境下运行的设备是否存在系统腐蚀或者老化现象。
基于提升无损检测在这一部分中应用的效率,保证工作质量,还需关注这几点:第一,积极研发传感器网络以及成像技术等,辅助检测工作的开展[4]。第二,针对数据进行优化处理,加大采集力度,深入研究,提升容错率。第三,关注无损数据信号处理相关问题,不断进步。
六、结束语
总而言之,风力发电是一项利国利民的事业,在具体推进其发展时,需关注风力发电设备的稳定、健康运行。及时检测,发现问题并解决,增加设备的使用寿命。将无损检测应用其中势在必行,需针对这一方面加大研究力度,让这种检测技术能更好地发挥作用。
参考文献
[1]萨锦炜. 风力发电机状态监测与故障诊断技术分析[J]. 绿色环保建材, 2021(7):2.
[2]黑迎旭. 能源互联网背景下风力发电关键技术分析[J]. 电力系统装备, 2020(5):2.
[3]毕凯, 简黎. 风力发电机故障诊断专利技术综述[J]. 科技经济导刊, 2020, v.28;No.712(14):56-56.
[4]刘朋, 胡志宽, 田宏业,等. 风力发电机组异常振动测试与诊断分析[J]. 噪声与振动控制, 2020, 40(3):4.