Les éoliennes ont généralement une durée de vie de 20 à 25 ans, avec des taux de défaillance variables au cours de cette période. Les éoliennes sont des machines complexes comprenant des composants électriques, des capteurs, des systèmes hydrauliques, des moteurs d'orientation, des pales de rotor, des freins mécaniques, des réducteurs, des générateurs, etc. La défaillance de l'un de ces composants peut entraîner des temps d'arrêt plus ou moins longs. Nous aborderons d'abord l'impact des démarrages/arrêts fréquents et des défaillances des paliers de pas sur la durée de vie des éoliennes.
Le taux de défaillance est plus élevé au cours des trois premières années. Cela s'explique par la nécessité d'adapter le nouveau modèle d'éolienne ou d'ajuster les commandes de fonctionnement. Une fois la période de rodage terminée, l'éolienne fonctionne généralement de manière fiable pendant les 15 années suivantes. Par la suite, l'éolienne commence à s'user et le taux de défaillance grimpe.
1. Le démarrage et l'arrêt fréquents de l'éolienne auront un impact sur la durée de vie de l'éolienne
1.1 Le raccourcissement de la durée de vie du disjoncteur différentiel de l'onduleur dans l'éolienne
(1) Il existe une limite supérieure au nombre de fois où le MCB de l'onduleur fonctionne dans l'éolienne, qui est généralement de 10 000 fois.
(2) Comment réduire autant que possible le nombre de démarrages et d’arrêts de l’éolienne sans affecter la production d’énergie normale de l’éolienne ?
(3) Tout d'abord, la vitesse de démarrage de l'éolienne peut être ajustée en fonction des conditions de vent du champ éolien de la région. La vitesse de démarrage de la plupart des éoliennes de 1,5 MW est fixée à 3 m/s. Par exemple, en été, pendant la période de vent sec, la vitesse moyenne du vent ne dépasse pas 5 m/s. Ainsi, la vitesse de démarrage de l'éolienne peut être ajustée à 5 m/s. Ainsi, l'éolienne n'atteindra pas sa vitesse de démarrage, ne pourra pas se connecter au réseau et le disjoncteur différentiel ne fonctionnera pas. Cela permettra également d'éviter une faible vitesse du vent (2 à 5 m/s) en cas de vent instable, ce qui entraînera des pannes fréquentes de l'éolienne. Cela non seulement compromet la production d'énergie éolienne, mais réduit également la durée de vie du disjoncteur différentiel.
1.2 démarrage et arrêt fréquents de l'éolienne sur la bague collectrice de communication de l'éolienne a également un certain impact
Lorsque l'éolienne fonctionne normalement, le toner à l'intérieur de la bague collectrice de communication peut être éliminé, mais avec des démarrages/arrêts fréquents, les impuretés de toner à l'intérieur de la cavité de la bague collectrice ne seront pas facilement emportées, ce qui entraînera une cavité de la bague collectrice impure et aura un certain impact sur le canal de communication à l'intérieur de la bague collectrice, provoquant une défaillance de la communication de pas.
1.3 Raccourcissement de la durée de vie du moteur de pitch
(1) La température du moyeu de l'éolienne d'été est relativement élevée, la pale de contrôle du vent ouvre et ferme le moteur à hélice lui-même dans un service à température plus chaude, puis si les conditions de vent faible dans l'ouverture et la fermeture fréquentes de l'hélice, le courant de démarrage est plus important, la chaleur ne peut pas être dissipée à temps, la température du moteur ne peut pas être abaissée, la bobine interne du moteur est sous la forme de fil émaillé, de sorte que la peinture est facile à tomber dans ce cas, ce qui entraîne la brûlure de la bobine, endommageant le moteur de pas.
(2) L'éolienne fonctionne toute l'année et certaines pièces peuvent tomber en panne à tout moment, réduisant ainsi la durée de vie du ventilateur. L'onduleur, le réducteur, le générateur et le système de pas sont des composants essentiels de l'éolienne. Un entretien régulier de ces composants permet de prolonger sa durée de vie. D'où l'importance d'un entretien et d'une inspection réguliers. L'efficacité de l'éolienne doit être assurée par une prévention précoce afin d'assurer son bon fonctionnement.
(3) L'inspection de l'éolienne est préférable de faire une inspection mensuelle de la cabine, de demander à une personne spéciale d'effectuer une inspection détaillée de la cabine et des pièces de la tour, de détecter rapidement les problèmes, de résoudre les problèmes et de faire des enregistrements.
2. Palier de pas
2.1 À propos des roulements à pas
Composant essentiel d'une éolienne, le palier de pas influence directement la régularité, la stabilité et la précision du mouvement de pas. Avec le vieillissement progressif des éoliennes domestiques en service, conjugué aux conditions climatiques extrêmes, aux fluctuations de charge imprévisibles et à d'autres facteurs, le palier de pas peut subir des défaillances inattendues, réduisant ainsi sa durée de vie. Grâce à la conception améliorée du palier de pas, sa durée de vie peut être prolongée jusqu'à 10 ans, ce qui améliore l'efficacité opérationnelle et réduit les temps d'arrêt.
La pulpe variable est le processus de changement d'angle de la pale de l'éolienne, le roulement à pulpe variable est utilisé pour le roulement du mécanisme à pulpe variable, qui est situé dans le moyeu du rotor et la position de connexion de la pale, dans l'entraînement hydraulique peut être ajusté à la pale pour s'adapter aux conditions de vent du meilleur angle, les coûts de maintenance des roulements à pulpe variables sont élevés, nécessitant une longue durée de vie.
Les roulements à pas sont conçus pour une durée de vie de 20 ans (environ 175 000 heures) et sont généralement constitués de chemins de roulement en arc gothique avec rainures profondes et billes de grande taille. Ces billes sont réparties uniformément par des entretoises en forme de disque ou des séparateurs de cage.
Les conceptions à une rangée, quatre points ou deux rangées, huit points de contact offrent une excellente capacité de charge, et les chemins de roulement permettent aux billes d'être sollicitées simultanément dans toutes les directions. Idéalement, le roulement à pas ne devrait jamais tourner de plus de 90° pendant toute sa durée de vie, mais ses angles d'oscillation très faibles (< 5°) sous de fortes charges peuvent exercer de fortes contraintes sur ses composants, ainsi qu'une dégradation rapide du lubrifiant due aux vibrations et une usure adhésive.
La plupart des éoliennes en Chine sont situées dans des environnements éloignés et complexes, et la position du palier de pas se trouve au sommet de la tour de l'éolienne, de sorte que le problème ne peut pas être détecté par une inspection et une observation régulières.
2.2 Causes de défaillance du roulement de pas : lubrification
Les modes de défaillance classiques prédits par les modèles de calcul de roulements standard (à savoir l'écaillage par fatigue et l'écaillage Brinell) ne sont pas des causes courantes de défaillance des roulements de pas. Les défaillances courantes résultent généralement d'une mauvaise lubrification. Les défaillances induites par la lubrification comprennent l'usure par vibration (usure Brinell erronée), la corrosion, le dépôt de débris et la fatigue de surface. Séparateurs endommagés, chemins de roulement éraflés, billes fendues et roulements bloqués peuvent tous être le signe d'une mauvaise lubrification des roulements de pas. Nombre de défaillances classées comme liées à la charge peuvent en réalité être dues à des problèmes liés à la dégradation de la graisse.
Les éoliennes étant soumises à des conditions climatiques difficiles, des méthodes de lubrification adaptées doivent être conçues pour garantir une disponibilité maximale des machines et une maintenance minimale. Le choix d'une graisse appropriée est la première étape, et la plus importante. La graisse pour paliers de pas doit être résistante au délavage par l'eau et contenir un additif durable qui la protège des charges élevées et des vibrations. L'utilisation d'un système de lubrification en continu permet également d'ajouter ou d'ajuster la quantité de graisse nécessaire sur le terrain, sans intervention des techniciens.
2.3 Causes de défaillance du roulement de pas : fonctionnement en surcharge
Bien que la lubrification soit la cause principale, les défaillances dues aux surcharges constituent également un sujet de préoccupation. Les surcharges surviennent généralement lorsque le roulement ne bénéficie pas du support rigide du moyeu, ce qui entraîne un déséquilibre où une partie du chemin de roulement supporte la majeure partie de la charge. Les défaillances induites par la charge et le fonctionnement comprennent la rupture de composants (éléments à billes, séparateurs à billes, portées), le blocage des séparateurs et la rupture du noyau du chemin de roulement. Comme mentionné précédemment, les conditions de lubrification peuvent également aggraver ces défaillances.
Dans un roulement à pas, la surface de contact entre la bille et le chemin de roulement forme une ellipse centrée sur l'angle de contact du chemin de roulement. Sous des charges de poussée ou de renversement plus élevées, l'ellipse de contact peut dépasser les limites physiques du chemin de roulement (troncature). Le risque de troncature du contact augmente avec le rapport diamètre/épaisseur du roulement, ou avec la réduction du support externe.
Une troncature de contact importante produit une augmentation des contraintes pouvant entraîner une fracture du bord de la trajectoire ou la fragmentation de la bille. Enfin, le calcul repose sur un ensemble d'hypothèses conditionnelles parfois peu réalistes. Des roulements équipés de joints neufs, de graisse fraîche et montés sur une surface solide et parfaitement plane en salle blanche peuvent durer des décennies.
2.4 Méthode de mise à niveau du palier de pas
(1) Augmenter la surface du chemin et renforcer la bague de siège
(2) Géométrie de la bague de séparation et du chemin de roulement
(3) Mise à niveau du joint
(4) Améliorer la durabilité du chemin de roulement
(5) Stockage, emballage et manutention appropriés
(6) Solutions personnalisées pour prolonger la durée de vie des ventilateurs
2.5 Avantages des améliorations des roulements de pas
(1) Fiabilité améliorée des éoliennes même dans des environnements difficiles
(2) Durée de vie prolongée des joints et des roulements
(3) Coûts d'exploitation et de maintenance réduits
(4) Contrôle de hauteur amélioré pour de meilleures performances
Afin d'optimiser les performances des éoliennes, les exploitants doivent effectuer des opérations de maintenance planifiées et non planifiées. Plusieurs services sont mis en place pour surveiller l'état des éoliennes sous tous ses aspects et identifier les problèmes afin d'assurer une maintenance et des mises à niveau rapides, afin de prolonger au maximum la durée de vie des éoliennes et d'en optimiser les bénéfices.
Boland Renewable Energy Co., LTD En tant que nouvelle société d'énergie intégrée, vous fournissant des solutions intégrées de haute qualité pour l'énergie éolienne, l'énergie solaire et le système de stockage d'énergie. Boland est maintenant une filiale de CRRC et est responsable de l'expansion à l'étranger de l'énergie éolienne de CRRC. & entreprise d'énergie solaire. Nous disposons d'une chaîne d'approvisionnement interne relativement complète, d'un réseau de service et d'une excellente qualité de produit et de technologie.
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