• /
  • /

RES'lerde CMS ve hasar takip teknolojileri (İşletmeciler ve Yatırımcılar için)


RES'lerde CMS ve hasar takip teknolojileri (İşletmeciler ve Yatırımcılar için)

RES'lerde CMS ve hasar takip teknolojileri (İşletmeciler ve Yatırımcılar için)

Merhaba Değerli Takipçiler,

bu yazımda CMS'e (condition monitoring systems yani durum izleme sistemleri) ve RES'lerde hasarların önlenmesi / takibi için izlenecek yolllara biraz değinmek istiyorum. Bunun hakkında bir çalışma buldum ve sizlerle paylaşmak istedim, ayrıca aşağıda çalışmanın önemli bulduğum kısımlarını tercüme etmeye çalıştım. Bahsettiğim çalışmaya ve böylece daha detaylı  bilgiye ekteki dosyayı indirerek ulaşabilirsiniz.

Bu çalışma özellikle RES yatırımcıları ve işletmecileri için, rüzgar türbini teknolojisinin nereye gittiğini değerlendirebilmek için önemli. RES'ler bundan 20-25 yıl önce çok daha düşük kapasiteli ve insan gücüne veya takibine ihtiyaç duyan elektrik üretim tesisleriydi. Kapasiteler ve RES'ler büyüdükçe yatırım miktarları, RES'lerden beklentiler ve RES'lerin önemi daha da artmakta. RES'lerin olabildiğince her seferinde insan gücüne ihtiyaç duyulmadan ve çıkabilecek hasarları çok daha önceden ön görebilmek adına CMS geliştirmeleri başlanmış ve bugün büyük bir ciddiyetle yürütülmektedir. Özellikle offshore yani deniz üzerindeki türbinlere her istenildiğinde ulaşılmakta zorluklar yaşandığı için (burada en büyük etken hava koşulları ve masraflar) CMS'e verilen önem daha da artmıştır. RES'lerin bakımı ve işletmesi önemlidir ve 20 yıllık ömür boyunca ciddi rakamlara ulaşılır. Bir RES'in işletiminin ekonomik olması içim 'ne çok fazla ne de çok az' olması doğru değildir. Optimumun bulunması halinde herhangi bir RES'in onshore veya offshore getirisi daha fazla olacaktır.

İlk olarak bir dişli kutulu RES'in yapısını hatırlayalım:
Bild

Şimdi de RES'lerin hangi kısımlarında en çok problemler yaşandığını gösteren istatistiklere bir göz atalım:
Bild

Bild

Bahsettiğim çalışmanın önemli gördüğüm kısmının tercümesi ise aşağıda bulunmaktadır.

RES'lerin hangi kısımlarında, hangi problemler için ve hangi metodların olduğunu (geliştirilmekte olduğunu) incelenecektir.
_________________________

Vibrasyon analizi dönen ekipmanlarının durum takibini (Condition-monitoring) bilinen en iyi bir teknolojidir. Şekil 10'da gösterildiği gibi, vibrasyon analizi, erken tahmin ve mekanik ekipman [32] arızaların tespiti için en etkili bir teknolojidir. Uygulamadaki sensör teknolojisi frekans aralığı ve çalışma koşulları dikkate alınarak [57] seçilir. Pozisyon dönüştürücüler, hız sensörleri, ivme ve spektral emisyon enerji sensörleri sırasıyla düşük, orta, yüksek kullanılan ve çok yüksek frekans aralıkları için kullanılırlar. Hızlı Fourier dönüşümü sinyal dönüştürme tekniğidir ve genelde vibrasyon analizlerinde bir zaman ve gelen sinyali bir frekans ve gelen sinyale dönüştürmekte kullanılır.





Aşağıdaki grafikte, mekanik bir hatanın tipik gelişimi görülüyor. Komponentin durumu değişmeye başlayarak sırası ile;

-           Vibrasyon analizinde

-           Aşırı sürtünmelerle (yapılacak yağ analiz ile kanıtlanabilir)

-           Gürültü ile (duyma veya stetoskoplar ile dinlerken)

-           Sıcaklık artışı (sıcaklık sensörleri tarafından algılanarak)

ve sonunda yanma ile kendini gösterir (duman algılayıcı veya göz ile kontrol edilebilir).
Bild

Yeni Trendler ve Rüzgar Türbini Durum İzleme Sistemlerindeki Gelecekteki Zorluklar

Rüzgar makinesi sektöründe en modern (state-of-the-art) bakım stratejisi on-line ve sürekli durum kontrol izleme (Condition Monitoring System, CMS) uygulanması ile tanımlanır. [133.138] ‘ün yazarları bu konu ile ilgili araştırmalar gerçekleştirmiştir: RES (i) ticari olarak temin edilebilir CMS; ve (ii) RES sağlık kontrolü için ticari olarak temin edilebilen SCADA veri analiz araçları. [138] Ankette 20 tane kadar tedarikçi tarafından kullanılan yöntemler araştırılmış, tespit edilen ise neredeyse hepsinin aynı modüllerde odaklanmış olması, yani rotor kanatları, ana yataklar, şanzımanın iç yapısı, şanzıman yatakları ve jeneratör yatakları.

Ayrıca, sanal makine, işletme ve bakım ve fiber optik izleme en sık kullanılan izleme teknikleridir. [133] ilgili çalışma da rüzgar türbini durum izleme 17 tane SCADA veri analizi araçlarına vurgu yapıyor. 17 aracın arasında, üç tanesi türbin üreticileri tarafından, iki tanesi  yenilenebilir enerji danışmanlık firmaları tarafından, diğer ikisi elektrik ekipman sağlayıcı firmalar tarafından, dokuz kadarı endüstriyel yazılım şirketleri tarafından ve sadece bir tanesi RES işletim şirketi tarafından geliştirilmiştir.





Rüzgar Türbini Durum İzleme Sistemlerinde Yeni Trendler

Rüzgar enerjisi sektöründe mevcut eğilim giderek optimum rüzgar koşulları için deniz üstüne (offshore) ve geniş, uzak yerlerdeki büyük RES kurulum alanları arayışına kaymaktadır. Hem büyüklük ve hem de konum faktörleri geleneksel güç üretim sistemleri [66] ile karşılaştırıldığında eşsiz bakım zorluklara yol açmıştır. Bu gerçeklik ile başa çıkmak için, RES Durum İzleme Sistemleri üreticileri mevcut izleme tekniklerini geliştirmek veya daha uygun teknikler geliştirmek zorunda kalmaktadır. CMS’in gelecekteki hedefi akıllı yazılım algoritmaları ve otomatik analiz kullanımı ile operatörlerin gerekli çabalarını en aza indirmektir.

RES sanayi dördüncü nesil bakım stratejisi yani akıllı makine sağlık yönetimine (IMHM) doğru ilerliyor. Nihai hedef; anlayış ve insan müdahalesi olmaksızın karar verme yeteneğine sahip Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri sağlamaktır. Bu amaç güvenirlik merkezli bakım (RCM) mekanizmalarına dayalı akıllı koşul tabanlı bakım sistemlerinin kullanımını ima eder. Bu nedenle, aşağıdaki eğilimleri Rüzgar Türbini Durum İzleme (WTCM) sanayi [52] yeni eğilimleri ile ilgili olarak örnek verilebilir.

_________________________
Rotor kısmı

Kanatlar
Olası arızalar:
Bozulma, çatlama ve ayar hatası
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Ultrason ve aktif termografi
Gerinim ölçümü, görsel inceleme, işletme ve bakım.

Yataklar
Olası arızalar:
Pullanma, yenme, yatakların kabuklarının veya dönen elemanlarının hasara uğraması
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Yağ Analizi, akustik emisyon, Darbe yöntemi, Performans İzleme
Gerinim ölçümü, görsel inceleme, işletme ve bakım.

Şaft
Olası arızalar:
Yorgunluk ve çatlak oluşumu
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Titreşim
Gerinim ölçümü, görsel inceleme, işletme ve bakım.
_________________________
Aktarma aksamı (drive train)

Ana mil yatağı
Olası arızalar:
Aşınma ve yüksek titreşim
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Titreşim, Darbe Yöntemi, Sıcaklık, Akustik emisyon
Tork, güç sinyal analizi, termografi, akustik emisyon ve performans izleme

Mekanik fren
Olası arızalar:
pozisyon kilitleme (kitli kalma)
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Sıcaklık
Tork, güç sinyal analizi, termografi, akustik emisyon ve performans izleme

Dişli kutusu
Olası arızılar:
Aşınma, yorgunluk, yağ sızıntısı, yetersiz yağlama, diş kırılması, hatalı hiza, dişlilerin eksentrikliği(kayma)
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Sıcaklık, titreşim, Darbe yöntemi, yağda metal parçacıkları ve akustik emisyon
Tork, güç sinyal analizi, termografi, akustik emisyon ve performans izleme

Jeneratör
Olası arızılar:
Elektrik, problemler, kayma halkaları (kömürler), sargı hasarı, rotor asimetrikliği, bar arası, aşırı ısınma, aşırı hız ve aşınma
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Oluşturulan Etkisi, sıcaklık, vibrasyon, Darbe yöntemi, İşletme ve Bakım, tork, güç sinyal analizi, elektrik etkiler, işlem parametreleri, performans izleme ve termografi
_________________________
Yardımcı sistemler

Rota (Yaw) sistemi
Olası arızılar:
Yaw Motoru problemi, fren kilitlenmesi ve dişli sorunu
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Motor akımı

Kanat döndürme (pitch) sistemi
Olası arızılar:
Pitch motor sorunu
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Motor akımı

Hidrolik sistem
Olası arızılar:
Pompa Motor problemleri ve yağ sızıntıları
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
İşletme ve Bakım. işlem parametreleri, performans izleme

Sensörler
Olası arızılar:
Bozulma ve yanlış endikasyon
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Termografi




_________________________

Elektrik sistemi

Kontrol sistemi
Olası arızılar:
Kısa devre, bileşen hatası ve kötü bağlantı
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Akım tüketimi ve sıcaklık
Görsel inceleme, Termografi

Güç Elektroniği
Olası arızılar:
Kısa devre, bileşen hatası ve kötü bağlantı
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Akım tüketimi ve sıcaklık
Görsel inceleme, Termografi
 
Yüksek Voltaj
Olası arızılar:
Kirlilik ve arklar
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Ark koruyucu ve sıcaklık
Görsel inceleme, Termografi
_________________________
Kule

Nasel
Olası arızılar:
Ateş ve yaw hatası
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Duman, ısı, alev algılama
Darbe yöntemi, Vibrasyon, Gerinim ölçümü, Görsel inceleme


Kule
Olası arızılar:
Çatlak oluşumu, yorulma, vibrasyon ve temel (foundation) zayıflık
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Darbe yöntemi, Vibrasyon, Gerinim ölçümü, Görsel inceleme




_________________________
Sistem Trafosu

Olası arızılar:
Kirlenme, kırıcı, ayırıcı ve yalıtkan sorunları
Komponent veya alt sistemi izleme imkanları:
Termografi

Bu liste tabela olarak aşağıda yer almaktadır.


Umarım faydalı olmuştur.

Saygılar,
Batur Gün
Kurucu / reshaber.com
baturgun@reshaber.com   


236
Copyrights © 2017 & reshaber.com