Вітрові турбіни є ключовим компонентом у переході світу до нульового рівня викидів. Тут ми розглянемо сенсорну технологію, яка забезпечує їх безпечну та ефективну роботу.
Термін служби вітрових турбін становить 25 років, і датчики відіграють ключову роль у забезпеченні досягнення турбінами цього терміну служби. Вимірюючи швидкість вітру, вібрацію, температуру тощо, ці крихітні пристрої забезпечують безпечну та ефективну роботу вітрових турбін.
Вітрові турбіни також повинні бути економічно вигідними. В іншому випадку їх використання вважатиметься менш практичним, ніж використання інших форм чистої енергії або навіть енергії викопного палива. Датчики можуть надавати дані про продуктивність, які оператори вітрових електростанцій можуть використовувати для досягнення пікового виробництва електроенергії.
Найпростіша сенсорна технологія для вітрових турбін виявляє вітер, вібрацію, зміщення, температуру та фізичне навантаження. Наступні датчики допомагають встановити базові умови та виявити, коли умови суттєво відхиляються від базових.
Здатність визначати швидкість і напрямок вітру має вирішальне значення для оцінки продуктивності вітрових електростанцій та окремих турбін. Термін служби, надійність, функціональність та довговічність є основними критеріями при оцінці різних датчиків вітру.
Більшість сучасних датчиків вітру є механічними або ультразвуковими. Механічні анемометри використовують обертову чашку та крильчатку для визначення швидкості та напрямку. Ультразвукові датчики надсилають ультразвукові імпульси з одного боку сенсорного блоку до приймача з іншого боку. Швидкість та напрямок вітру визначаються шляхом вимірювання прийнятого сигналу.
Багато операторів віддають перевагу ультразвуковим датчикам вітру, оскільки вони не потребують повторного калібрування. Це дозволяє розміщувати їх у місцях, де обслуговування ускладнене.
Виявлення вібрацій та будь-яких рухів має вирішальне значення для контролю цілісності та продуктивності вітрових турбін. Акселерометри зазвичай використовуються для контролю вібрацій у підшипниках та обертових компонентах. Датчики LiDAR часто використовуються для контролю вібрацій вежі та відстеження будь-яких рухів з часом.
У деяких середовищах мідні компоненти, що використовуються для передачі потужності турбіни, можуть генерувати велику кількість тепла, спричиняючи небезпечні опіки. Датчики температури можуть контролювати провідні компоненти, схильні до перегріву, та запобігати пошкодженням за допомогою автоматичних або ручних заходів щодо усунення несправностей.
Вітрові турбіни спроектовані, виготовлені та змащені таким чином, щоб запобігти тертю. Однією з найважливіших зон для запобігання тертю є зона навколо приводного валу, що досягається головним чином шляхом підтримки критичної відстані між валом та пов'язаними з ним підшипниками.
Датчики вихрових струмів часто використовуються для контролю «зазору в підшипниках». Якщо зазор зменшується, змащення зменшується, що може призвести до зниження ефективності та пошкодження турбіни. Датчики вихрових струмів визначають відстань між об'єктом та опорною точкою. Вони здатні витримувати рідини, тиск і температуру, що робить їх ідеальними для контролю зазорів у підшипниках у складних умовах.
Збір та аналіз даних мають вирішальне значення для щоденної роботи та довгострокового планування. Підключення датчиків до сучасної хмарної інфраструктури забезпечує доступ до даних вітрових електростанцій та високорівневий контроль. Сучасна аналітика може поєднувати останні експлуатаційні дані з історичними даними, щоб надавати цінну аналітику та генерувати автоматичні сповіщення про продуктивність.
Нещодавні інновації в сенсорних технологіях обіцяють підвищення ефективності, зниження витрат та покращення сталого розвитку. Ці досягнення стосуються штучного інтелекту, автоматизації процесів, цифрових двійників та інтелектуального моніторингу.
Як і багато інших процесів, штучний інтелект значно прискорив обробку даних датчиків, щоб надати більше інформації, підвищити ефективність та зменшити витрати. Природа ШІ означає, що з часом він надаватиме більше інформації. Автоматизація процесів використовує дані датчиків, автоматизовану обробку та програмовані логічні контролери для автоматичного регулювання кроку тону, вихідної потужності тощо. Багато стартапів додають хмарні обчислення для автоматизації цих процесів, щоб зробити використання технології простішою. Нові тенденції в даних датчиків вітрових турбін виходять за рамки питань, пов'язаних з процесами. Дані, зібрані з вітрових турбін, зараз використовуються для створення цифрових двійників турбін та інших компонентів вітрових електростанцій. Цифрові двійники можуть бути використані для створення симуляцій та допомоги в процесі прийняття рішень. Ця технологія є безцінною в плануванні вітрових електростанцій, проектуванні турбін, криміналістиці, сталому розвитку тощо. Це особливо цінно для дослідників, виробників та техніків з обслуговування.
Час публікації: 26 березня 2024 р.