Giám sát rung động của tua bin gió

Ngành năng lượng gió hiện nay rất đa dạng làm cho việc bảo trì là một thách thức với các nhà máy phong điện. Các tua bin gió, phụ thuộc vào thiết kế, địa điểm lắp đặt, vận hành, không theo bất kỳ tiêu chuẩn quốc tế về rung động nào.

Theo chuẩn DIN ISO, bảo trì hoạt động của các nhà máy phong điện có nghĩa là duy trì, kiểm tra trực quan đo lường và phân tích các thông số của tua bin và thực hiện sửa chữa khi cần thiết. Tuy nhiên, làm thế nào người bảo trì có thể đo lường và đánh giá các thành phần rung động của tua bị gió khi nó không theo tiêu chuẩn quốc tế.

Chi tiết tua bin và vị trí đo theo chuẩn VDI 3834 Part 1

Bảng sau cho thấy các đặc điểm cần đo cho các thành phần khác nhau của tua bin gió.

Thành phần đo

Đặc tính

Thời gian đo

Vỏ và thân (Nacelle and Tower)

Gia tốc

≤ 0.1 đến 10 Hz

Vận tốc

≤ 0.1 bis 10 Hz

10 phút

Gối đỡ của rotor với cơ cấu lăn (Rotor Bearing)

Gia tốc

≤ 0.1 đến 10 Hz

Vận tốc

10 đến 1000 Hz

10 phút với gia tốc

1 phút với vận tốc

 

Hộp số (Gear Box)

Gia tốc

≤ 0.1 đến 10 Hz

Gia tốc

10 đến 2000 Hz

Vận tốc

10 đến 1000 Hz

10 phút cho dải 0.1 đến 10 Hz

1 phút cho dải 10 đến 2000 Hz

1 phút đo vận tốc

Máy phát (Generator)

Gia tốc

10 đến 500 Hz

Vận tốc

10 đến 1000 Hz

1 phút

 

 

Từ các vị trí đo và tần số đo được, có thể đánh giá tình trạng với 3 mức cảnh báo như sau

Mức 1: Thiết bị hoạt động tốt

Mức 2: Thiết bị cần kiểm tra nguồn gây rung động.

Mức 3: Thiết bị đang trong tình trạng nguy hiểm.

Thành phần đo

Gia tốc rung

Vận tốc rung

Vỏ và thân (Nacelle and Tower)

Tần số rung ≤ 0.1 đến 10 Hz

Tần số rung ≤ 0.1 đến 10 Hz

Mức  I/ II

Mức II/ III

Mức  I/ II

Mức II/ III

0.3 m/s²

0.5 m/s²

60 mm/s

100 mm/s

Máy phát (Generator)

Tần số rung ≤ 0.1 đến 10 Hz

Tần số rung 10 đến 1000 Hz

Mức  I/ II

Mức II/ III

Mức  I/ II

Mức II/ III

0.3 m/s²

0.5 m/s²

2 mm/s

3.2 mm/s

Hộp số (Gear box)

Tần số rung ≤ 0.1 đến 10 Hz

Tần số rung 10 đến 1000 Hz

Mức  I/ II

Mức II/ III

Mức  I/ II

Mức II/ III

0.3 m/s²

0.5 m/s²

3.5 mm/s

5.6 mm/s

Tần số rung ≤ 10 đến 2000 Hz

 

Mức  I/ II

Mức II/ III

7.5 m/s²

12 m/s²

Máy phát (Generator)

Tần số rung ≤ 10 đến 5000 Hz

Tần số rung 10 đến 1000 Hz

Mức  I/ II

Mức II/ III

Mức  I/ II

Mức II/ III

10 m/s²

16 m/s²

6 mm/s

10 mm/s

 

Một số hãng sản xuất trên thế giới đã phát triển các máy đo cầm tay trong đó có MMF của Đức.

Để tăng độ tin cậy cho thời gian hoạt động của các tua bị gió, Hiệp hội kỹ sư Đức Verein Deutscher Ingenieure (VDI) đã phối hợp với một số nhà sản xuất, chẳng hạn như MMF (mmf.de) để phát triển chuẩn VDI 3834 cho các nhà máy phong điện.

Chuẩn VDI 3834 Part 1 cung cấp về phương thức đo lường rung động cớ khí của nhà máy phong điện. Nó được ứng dụng cho các máy phát có hộp số công suất từ 100 kW đến 3 MW. VDI 3834 Part 1 không nói về rung động xoắn của hệ thống động lực, trạng thái của gối lăn và bánh răng (các số liệu dưới đây chỉ là tham khảo).

Các tua bin gió tiếp xúc với gió với hướng và vận tốc khác nhau dẫn đến rung động thay đổi cường độ cao. Các phương pháp đo khác như ISO 10.816 chỉ áp dụng với những trường hợp hạn chế.

Đối với các nhà máy phong điện, việc xác định giá trị rung trung bình theo thời gian là việc rất cần thiết.

Máy đo rung động cầm tay VM30-W.

  • Là công cụ linh hoạt và kinh tế dùng cho việc đánh giá dao động cơ của Máy phát điện sử dụng gió có hộp số lên đến 3 MW theo chuẩn VDI 3834 Part 1.
  • Đo rung động của vỏ, thân, bạc đạn, hộp số và máy phát với chỉ một thiết bị đo và 1 cảm biến
  • Có khả năng đo 3 trục
  • Đo gia tốc và vận tốc rung từ tần số 0.1 Hz.
  • Có khả năng lưu trữ dữ liệu và kết nối với máy tính.

Về khả năng đo, thiết bị VM30-W:

  • Đo gia tốc rung RMS (từ 0.1 đến 10 Hz): từ 0.01  m/s² - 40 m/s²
  • Đo gia tốc rung RMS (từ 10 đến 1000 Hz): từ 0.010 m/s² - 40 m/s²
  • Đo gia tốc rung RMS (từ 10 đến 2000 Hz): từ 0.010 m/s² - 40 m/s²
  • Đo gia tốc rung RMS (từ 10 đến 5000 Hz): từ 0.010 m/s² - 40 m/s²
  • Đo vận tốc rung RMS (từ 0.1 đến 10 Hz): từ  10 - 300 mm/s
  • Đo vận tốc rung RMS (từ 10  đến 1000 Hz): từ  10 - 400 mm/s
  • Ngõ vào tương thích cảm biến dạng IEPE
  • Khả năng đo kết nối máy tính theo chuẩn RS 232, ngõ ra tương tự.