HS-100SF Akcelerometr z filtrem, wyjście boczne, złącze M12
- AC IEPE
- 10 … 500 mV/g
- Side Exit
- IP67
Karta katalogowa PDF
Energetyka wiatrowa — monitoring drgań maszyn
W turbinie wiatrowej poważna awaria oznacza zwykle dźwig, oczekiwanie na okno pogodowe i utraconą produkcję energii. Akcelerometry na łożysku głównym, przekładni i generatorze pozwalają śledzić rozwój uszkodzeń i planować prace serwisowe, zanim drobna usterka zamieni się w wymianę podzespołu.
Co psuje się najczęściej
Dostęp do gondoli jest ograniczony: prace wykonuje się na wysokości i zależnie od pogody, a na morskich farmach wiatrowych także od stanu morza. Wymiana łożyska głównego, przekładni czy generatora wymaga ciężkiego dźwigu i długiego planowania. Uszkodzenie łożyska przekładni wykryte we wczesnej fazie można obserwować i zaplanować naprawę w dogodnym terminie; wykryte za późno może zniszczyć zazębienie i doprowadzić do wymiany całej przekładni.
Specyfika pomiarów w turbinie
Wał główny obraca się wolno, a przekładnia zwiększa prędkość w kilku stopniach, więc w jednej turbinie trzeba mierzyć zarówno bardzo niskie, jak i wysokie częstotliwości. Prędkość obrotowa i obciążenie zmieniają się wraz z wiatrem, dlatego wyniki porównuje się w podobnych warunkach pracy.
Czujniki pracują przy dużych wahaniach temperatury, w wilgoci i kondensacji, na morzu także w mgle solnej, a przewody sygnałowe biegną w pobliżu kabli mocy i przekształtnika. Wymaga to szczelnych obudów, przewodów ekranowanych i starannego prowadzenia tras kablowych.
Typowe maszyny
- Łożysko główne
- uszkodzenia bieżni, problemy ze smarowaniem, luzy mechaniczne
- Przekładnia główna (stopnie planetarne i równoległe)
- uszkodzenia zazębienia, zużycie łożysk, niewyważenie
- Generator
- niewspółosiowość względem przekładni, uszkodzenia łożysk, usterki pochodzenia elektrycznego
- Sprzęgło i wał pośredni
- niewspółosiowość, luzy mechaniczne
- Układ yaw (obrotu gondoli)
- uszkodzenia łożysk silników, zużycie zazębienia przekładni napędów
- Elektryczny układ pitch (nastawiania łopat)
- uszkodzenia łożysk silników, zużycie przekładni
Od maszyny do systemu monitoringu
01Maszyny w branży
Łożysko główne, przekładnia główna (stopnie planetarne i równoległe), generator i inne — punkt pomiarowy na obudowie łożyska.
02Czujnik
Akcelerometr IEPE lub czujnik 4–20 mA przetwarza drgania (i często temperaturę) na sygnał elektryczny.
Akcelerometry przemysłowe IEPE
03Sygnał
Przewód z odpowiednim złączem i skrzynka przyłączeniowa prowadzą sygnał z wielu punktów pomiarowych do systemu.
Przewody i złącza
04Monitoring
Sterownik PLC, system DCS, system online lub kolektor danych: trendy, progi alarmowe i diagnostyka, zanim dojdzie do awarii.
Systemy i przełączniki drgań
Jak dobrać pomiar
Niskie częstotliwości: łożysko główne i stopień planetarny
Do pomiarów powolnych ruchów przeznaczona jest seria HS-100SF — akcelerometry z wyjściem bocznym i filtrem, o charakterystyce poprawionej w zakresie niskich częstotliwości. Producent oferuje je w różnych czułościach, także wyższych od standardowych 100 mV/g, co pomaga przy bardzo wolnych obrotach. Standardowe pasmo akcelerometrów AC wynosi 0,8 Hz – 15 kHz (±3 dB) i może być dopasowane filtrami; dokładne dane wersji podaje karta katalogowa.
Przekładnia i generator
Na szybszych stopniach przekładni i na generatorze sprawdza się akcelerometr ogólnego zastosowania HS-100, dostępny m.in. z przewodem w oplocie lub ze złączem. Przy ograniczonym miejscu w gondoli można zastosować wersję z wyjściem bocznym HS-100S ze złączem M12 i osobnym przewodem konfekcjonowanym. Gdy w jednym punkcie potrzebne są trzy kierunki pomiaru, akcelerometr trójosiowy zastępuje trzy osobne czujniki i upraszcza okablowanie.
Sygnał do sterownika turbiny i SCADA
HS-420 przekazuje sygnał 4–20 mA proporcjonalny do prędkości drgań bezpośrednio do sterownika turbiny lub systemu SCADA farmy. To dobre rozwiązanie do stałego nadzoru i alarmów tam, gdzie nie jest potrzebna analiza widma.
Montaż w nowych turbinach i modernizacjach
W nowych konstrukcjach czujnik mocuje się zwykle na szpilce wkręconej w otwór gwintowany w splanowanej powierzchni obudowy. Przy modernizacjach, gdy wiercenie obudowy przekładni lub łożyska jest niepraktyczne, stosuje się podstawy klejone — zobacz elementy montażowe.
Okablowanie w gondoli i wieży
Przewody czujników zbiera się w puszce połączeniowej HS-JE w gondoli, skąd przewód wielożyłowy biegnie w dół wieży do systemu monitorowania lub skrzynki przełączającej przy podstawie.
Polecane wykonania
Wersja z filtrem do pomiarów niskich częstotliwości (wolnoobrotowe łożyska główne).
HS-100S Akcelerometr przemysłowy AC, wyjście boczne, złącze M12
- AC IEPE
- 10 … 500 mV/g
- Side Exit
- IP67
Karta katalogowa PDF
Wyjście boczne — montaż w ciasnej gondoli.
HS-JE Wodoszczelna puszka połączeniowa z poliwęglanu
- IP66
Karta katalogowa PDF
Puszka połączeniowa do lokalnego połączenia przewodów.
HS-420 Czujnik drgań 4–20 mA (prędkość), wyjście górne, złącze M12
- 4–20 mA
- Top Exit
- IP68
- M12
Karta katalogowa PDF
Sygnał 4–20 mA do systemów sterowania turbiny i SCADA.
HS-100 Akcelerometr przemysłowy AC, wyjście górne, złącze M12
- AC IEPE
- 10 … 500 mV/g
- Top Exit
- IP67
Karta katalogowa PDF
Akcelerometr ogólnego zastosowania do przekładni i generatora.
Grupy produktów dla branży: energetyka wiatrowa
- Akcelerometry przemysłowe IEPE HS-100, HS-100S i HS-100SF do łożyska głównego, przekładni i generatora.
- Akcelerometry dwu- i trójosiowe Pomiar w trzech osiach jednym czujnikiem — mniej punktów montażowych i przewodów w gondoli.
- Czujniki drgań 4–20 mA (LPS) HS-420 do sterownika turbiny i systemu SCADA.
- Wodoszczelne puszki połączeniowe Puszka HS-JE w gondoli zbiera przewody czujników przed zejściem wieżą.
- Elementy montażowe czujników drgań Szpilki do nowych konstrukcji i podstawy klejone do modernizacji bez wiercenia.
- Przewody konfekcjonowane Przewody M12 do czujników w wersji złączowej montowanych w ciasnej gondoli.
Pytania z branży
Dlaczego łożysko główne wymaga innego czujnika niż generator?
Wał główny obraca się bardzo wolno, więc częstotliwości charakterystyczne uszkodzeń łożyska są niskie, a sygnał słaby. Potrzebny jest czujnik o dobrej charakterystyce w zakresie niskich częstotliwości i często o wyższej czułości, np. HS-100SF. Generator pracuje z dużo większą prędkością, dlatego zwykle wystarcza mu akcelerometr ogólnego zastosowania, taki jak HS-100.
Jak porównywać pomiary przy zmiennej sile wiatru?
Poziom drgań zależy od prędkości obrotowej i obciążenia turbiny, więc wyniki porównuje się tylko w podobnych warunkach pracy. System monitorowania powinien zapisywać razem z pomiarem prędkość obrotową i moc, a trendy prowadzić osobno dla kilku zakresów pracy. Pozwala to odróżnić rozwój usterki od zwykłej zmiany warunków.
Czy czujnik można zamontować bez wiercenia obudowy przekładni?
Tak — przy modernizacjach często stosuje się podstawy klejone, na które wkręca się czujnik. Powierzchnię trzeba oczyścić i przygotować, a podstawę przykleić klejem przeznaczonym do montażu czujników drgań; dobrze wykonane połączenie przenosi drgania w szerokim paśmie. Montaż na szpilce w gwintowanym otworze pozostaje rozwiązaniem preferowanym tam, gdzie jest możliwy.
Warto przeczytać
Modernizacja czy nowa turbina?
Podaj typ turbiny, punkty pomiarowe i wymagania systemu monitorowania: czułość, zasilanie, złącza. Pomożemy dobrać czujniki, mocowania i puszki połączeniowe.