Turbiny wiatrowe są kluczowym elementem globalnego przejścia na zerową emisję netto. Przyjrzymy się technologii czujników, która zapewnia ich bezpieczną i wydajną pracę.
Przewidywana żywotność turbin wiatrowych wynosi 25 lat, a czujniki odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu ich żywotności. Mierząc prędkość wiatru, wibracje, temperaturę i inne parametry, te niewielkie urządzenia zapewniają bezpieczną i wydajną pracę turbin wiatrowych.
Turbiny wiatrowe muszą być również ekonomicznie opłacalne. W przeciwnym razie ich użytkowanie będzie uważane za mniej praktyczne niż wykorzystanie innych form czystej energii, a nawet energii ze źródeł kopalnych. Czujniki mogą dostarczać danych o wydajności, które operatorzy farm wiatrowych mogą wykorzystać do osiągnięcia szczytowej produkcji energii.
Najprostsza technologia czujników dla turbin wiatrowych wykrywa wiatr, wibracje, przemieszczenia, temperaturę i naprężenia fizyczne. Poniższe czujniki pomagają ustalić warunki bazowe i wykryć, gdy warunki te znacznie odbiegają od stanu bazowego.
Możliwość określenia prędkości i kierunku wiatru ma kluczowe znaczenie dla oceny wydajności farm wiatrowych i poszczególnych turbin. Żywotność, niezawodność, funkcjonalność i trwałość to główne kryteria oceny różnych czujników wiatru.
Większość współczesnych czujników wiatru jest mechaniczna lub ultradźwiękowa. Anemometry mechaniczne wykorzystują obracającą się czaszę i wiatraczek do określania prędkości i kierunku. Czujniki ultradźwiękowe wysyłają impulsy ultradźwiękowe z jednej strony czujnika do odbiornika po drugiej stronie. Prędkość i kierunek wiatru są określane poprzez pomiar odebranego sygnału.
Wielu operatorów preferuje ultradźwiękowe czujniki wiatru, ponieważ nie wymagają one ponownej kalibracji. Dzięki temu można je instalować w miejscach, gdzie konserwacja jest utrudniona.
Wykrywanie drgań i wszelkich ruchów ma kluczowe znaczenie dla monitorowania integralności i wydajności turbin wiatrowych. Akcelerometry są powszechnie używane do monitorowania drgań w łożyskach i elementach obrotowych. Czujniki LiDAR są często używane do monitorowania drgań wieży i śledzenia wszelkich ruchów w czasie.
W niektórych środowiskach miedziane elementy służące do przesyłu energii z turbiny mogą generować duże ilości ciepła, powodując niebezpieczne oparzenia. Czujniki temperatury mogą monitorować przewodzące elementy podatne na przegrzanie i zapobiegać ich uszkodzeniom poprzez automatyczne lub ręczne wykrywanie usterek.
Turbiny wiatrowe są projektowane, produkowane i smarowane w celu zapobiegania tarciu. Jednym z najważniejszych obszarów, w których można temu zapobiec, jest obszar wokół wału napędowego, co osiąga się przede wszystkim poprzez utrzymanie krytycznej odległości między wałem a jego łożyskami.
Czujniki wiroprądowe są często używane do monitorowania „luzu łożyskowego”. Zmniejszenie luzu powoduje spadek smarowania, co może prowadzić do spadku wydajności i uszkodzenia turbiny. Czujniki wiroprądowe określają odległość między obiektem a punktem odniesienia. Są odporne na działanie płynów, ciśnienia i temperatury, co czyni je idealnymi do monitorowania luzów łożyskowych w trudnych warunkach.
Gromadzenie i analiza danych mają kluczowe znaczenie dla codziennej działalności i długoterminowego planowania. Połączenie czujników z nowoczesną infrastrukturą chmurową zapewnia dostęp do danych farmy wiatrowej i kontrolę na wysokim poziomie. Nowoczesne narzędzia analityczne mogą łączyć bieżące dane operacyjne z danymi historycznymi, aby dostarczać cennych informacji i generować automatyczne alerty dotyczące wydajności.
Najnowsze innowacje w technologii czujników obiecują poprawę wydajności, redukcję kosztów i poprawę zrównoważonego rozwoju. Postępy te dotyczą sztucznej inteligencji, automatyzacji procesów, cyfrowych bliźniaków i inteligentnego monitoringu.
Podobnie jak wiele innych procesów, sztuczna inteligencja znacznie przyspieszyła przetwarzanie danych z czujników, dostarczając więcej informacji, zwiększając wydajność i redukując koszty. Natura sztucznej inteligencji oznacza, że z czasem będzie dostarczać więcej informacji. Automatyzacja procesów wykorzystuje dane z czujników, automatyczne przetwarzanie i programowalne sterowniki logiczne do automatycznej regulacji kąta nachylenia łopat, mocy wyjściowej i innych parametrów. Wiele startupów dodaje przetwarzanie w chmurze, aby zautomatyzować te procesy i ułatwić korzystanie z technologii. Nowe trendy w zakresie danych z czujników turbin wiatrowych wykraczają poza kwestie związane z procesami. Dane gromadzone z turbin wiatrowych są obecnie wykorzystywane do tworzenia cyfrowych bliźniaków turbin i innych komponentów farm wiatrowych. Cyfrowe bliźniaki mogą być wykorzystywane do tworzenia symulacji i wspomagania procesu decyzyjnego. Technologia ta jest nieoceniona w planowaniu farm wiatrowych, projektowaniu turbin, dochodzeniówce, zrównoważonym rozwoju i wielu innych dziedzinach. Jest to szczególnie cenne dla badaczy, producentów i techników serwisowych.
Czas publikacji: 26-03-2024