بررسی علل، تشخیص و پیشگیری از خرابی های توربین های بادی برای افزایش قابلیت اطمینان

"علل، تشخیص و پیشگیری از خرابی های توربین های بادی برای افزایش قابلیت اطمینان 

### 1. **علل خرابی های توربین های بادی**

مقاله خرابی های توربین های بادی را به سه دسته اصلی تقسیم می کند:

 - **خرابی های مکانیکی**: شامل خرابی های مربوط به پره های روتور، گیربکس، یاتاقان ها و شفت اصلی. پره های روتور به دلیل تنش های محیطی و خستگی مواد مستعد ترک خوردگی و فرسایش هستند. گیربکس نیز به دلیل سایش یاتاقان ها، شکستگی دنده ها و مشکلات روان کاری ممکن است دچار خرابی شود.

 - **خرابی های الکتریکی**: شامل خرابی های مربوط به ژنراتورها، مبدل های قدرت و سیستم های کنترل. ژنراتورها ممکن است به دلیل گرمای بیش از حد و تخریب عایق ها دچار اتصال کوتاه یا مدار باز شوند. مبدل های قدرت نیز به دلیل خستگی قطعات و چرخه های حرارتی مستعد خرابی هستند.

 - **عوامل محیطی**: شامل تاثیرات ناشی از رعد و برق، دماهای شدید، رطوبت و خوردگی. رعد و برق می تواند باعث آسیب های فوری و جدی به پره های روتور و سیستم های الکتریکی شود. دماهای بسیار پایین نیز می توانند مواد را شکننده کرده و آسیب پذیری آن ها را افزایش دهند.

### 2. **روش های تشخیص خرابی ها**

مقاله روش های مختلفی را برای تشخیص زودهنگام خرابی ها معرفی می کند:

 - **سیستم های مانیتورینگ وضعیت (CMS)**: این سیستم ها به طور مداوم پارامترهایی مانند ارتعاش، دما و کیفیت روان کارها را کنترل می کنند. تحلیل ارتعاشات می تواند ناهنجاری ها در قطعات دوار مانند یاتاقان ها و گیربکس را شناسایی کند.

 - **تکنیک های آزمون غیرمخرب (NDT)**: شامل روش هایی مانند اولتراسونیک، رادیوگرافی و ترموگرافی. این روش ها برای تشخیص عیوب داخلی در پره های روتور و سایر اجزای ساختاری استفاده می شوند.

 - **سیستم های SCADA**: این سیستم ها داده های بلادرنگ را از حسگرهای نصب شده روی توربین جمع آوری کرده و برای نظارت بر عملکرد و تشخیص انحرافات از شرایط عادی استفاده می کنند.

 - **مانیتورینگ انتشار آکوستیک**: این روش با تشخیص امواج صوتی با فرکانس بالا که در اثر رشد ترک یا تغییر شکل مواد ایجاد می شوند، برای شناسایی آسیب های اولیه در پره های روتور و اجزای ساختاری استفاده می شود.

### 3. **راهکارهای پیشگیری از خرابی ها**

مقاله راهکارهای متعددی را برای پیشگیری از خرابی ها پیشنهاد می کند:

 - **بهینه سازی طراحی**: استفاده از مواد پیشرفته مانند کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کربن برای پره های روتور که مقاومت به خستگی و نسبت استحکام به وزن بهتری دارند. همچنین، طراحی های بهبودیافته برای گیربکس و یاتاقان ها می تواند احتمال خرابی های مکانیکی را کاهش دهد.

 - **استراتژی های نگهداری پیشگیرانه**: استفاده از داده های CMS و SCADA برای پیش بینی و رفع خرابی های احتمالی قبل از وقوع. الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند الگوهای نشان دهنده خرابی های قریب الوقوع را شناسایی کنند.

 - **افزایش افزونگی و انعطاف پذیری**: استفاده از قطعات یدکی مانند ژنراتورهای پشتیبان و سیستم های کنترل اضافی برای اطمینان از ادامه کار در صورت خرابی سیستم اصلی.

 - **بازرسی های دوره ای و ارتقاء به موقع**: بازرسی های منظم با استفاده از تکنیک های NDT و ارزیابی های بصری می توانند سایش و پارگی را شناسایی کرده و مداخلات به موقع را امکان پذیر کنند.

### 4. **نتیجه گیری**

برای اطمینان از قابلیت اطمینان و طول عمر توربین های بادی، رویکردی چندوجهی شامل درک علل خرابی ها، استفاده از روش های پیشرفته تشخیص و اجرای راهکارهای پیشگیرانه قوی ضروری است. با کاهش زمان توقف، کاهش هزینه های نگهداری و افزایش تولید انرژی، بخش انرژی بادی می تواند به توسعه پایدار این فناوری کمک کند.

منبع:

https://doi.org/10.1007/s11668-024-02026-1