Veterné turbíny sú kľúčovou súčasťou svetového prechodu na nulové emisie. V tejto práci sa pozrieme na senzorickú technológiu, ktorá zabezpečuje ich bezpečnú a efektívnu prevádzku.
Veterné turbíny majú životnosť 25 rokov a senzory zohrávajú kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní toho, aby turbíny dosiahli svoju životnosť. Meraním rýchlosti vetra, vibrácií, teploty a ďalších faktorov tieto drobné zariadenia zabezpečujú bezpečnú a efektívnu prevádzku veterných turbín.
Veterné turbíny musia byť tiež ekonomicky životaschopné. V opačnom prípade sa ich používanie bude považovať za menej praktické ako používanie iných foriem čistej energie alebo dokonca energie z fosílnych palív. Snímače môžu poskytovať údaje o výkone, ktoré môžu prevádzkovatelia veterných elektrární použiť na dosiahnutie špičkovej výroby energie.
Najzákladnejšia senzorová technológia pre veterné turbíny detekuje vietor, vibrácie, posun, teplotu a fyzické namáhanie. Nasledujúce senzory pomáhajú stanoviť základné podmienky a zistiť, kedy sa podmienky výrazne odchyľujú od základných.
Schopnosť určiť rýchlosť a smer vetra je kľúčová pre posúdenie výkonu veterných elektrární a jednotlivých turbín. Životnosť, spoľahlivosť, funkčnosť a odolnosť sú hlavnými kritériami pri hodnotení rôznych senzorov vetra.
Väčšina moderných senzorov vetra je mechanická alebo ultrazvuková. Mechanické anemometre používajú na určenie rýchlosti a smeru rotujúci pohár a lopatku. Ultrazvukové senzory vysielajú ultrazvukové impulzy z jednej strany senzorovej jednotky do prijímača na druhej strane. Rýchlosť a smer vetra sa určujú meraním prijatého signálu.
Mnoho prevádzkovateľov uprednostňuje ultrazvukové senzory vetra, pretože nevyžadujú rekalibráciu. To umožňuje ich umiestnenie na miestach, kde je údržba náročná.
Detekcia vibrácií a akéhokoľvek pohybu je kľúčová pre monitorovanie integrity a výkonu veterných turbín. Akcelerometre sa bežne používajú na monitorovanie vibrácií v ložiskách a rotujúcich komponentoch. Snímače LiDAR sa často používajú na monitorovanie vibrácií veže a sledovanie akéhokoľvek pohybu v priebehu času.
V niektorých prostrediach môžu medené komponenty používané na prenos výkonu turbíny generovať veľké množstvo tepla, čo spôsobuje nebezpečné popáleniny. Teplotné senzory dokážu monitorovať vodivé komponenty, ktoré sú náchylné na prehrievanie, a predchádzať poškodeniu pomocou automatických alebo manuálnych opatrení na riešenie problémov.
Veterné turbíny sú navrhnuté, vyrobené a mazané tak, aby sa zabránilo treniu. Jednou z najdôležitejších oblastí na zabránenie trenia je oblasť okolo hnacieho hriadeľa, čo sa dosahuje predovšetkým udržiavaním kritickej vzdialenosti medzi hriadeľom a jeho príslušnými ložiskami.
Snímače vírivých prúdov sa často používajú na monitorovanie „vôle ložiska“. Ak sa vôľa zmenší, zníži sa mazanie, čo môže viesť k zníženiu účinnosti a poškodeniu turbíny. Snímače vírivých prúdov určujú vzdialenosť medzi objektom a referenčným bodom. Sú schopné odolávať kvapalinám, tlaku a teplote, vďaka čomu sú ideálne na monitorovanie vôle ložiska v náročných prostrediach.
Zber a analýza údajov sú kľúčové pre každodennú prevádzku a dlhodobé plánovanie. Pripojenie senzorov k modernej cloudovej infraštruktúre poskytuje prístup k údajom o veterných farmách a kontrolu na vysokej úrovni. Moderná analytika dokáže kombinovať nedávne prevádzkové údaje s historickými údajmi, čím poskytuje cenné poznatky a generuje automatizované upozornenia na výkon.
Nedávne inovácie v senzorovej technológii sľubujú zlepšenie efektívnosti, zníženie nákladov a zlepšenie udržateľnosti. Tieto pokroky sa týkajú umelej inteligencie, automatizácie procesov, digitálnych dvojčiat a inteligentného monitorovania.
Podobne ako mnoho iných procesov, aj umelá inteligencia výrazne zrýchlila spracovanie údajov zo senzorov s cieľom poskytnúť viac informácií, zlepšiť efektivitu a znížiť náklady. Povaha umelej inteligencie znamená, že časom bude poskytovať viac informácií. Automatizácia procesov využíva údaje zo senzorov, automatizované spracovanie a programovateľné logické ovládače na automatické nastavenie sklonu tónu, výstupného výkonu a ďalších faktorov. Mnoho startupov pridáva cloudové výpočty na automatizáciu týchto procesov, aby sa technológia ľahšie používala. Nové trendy v údajoch zo senzorov veterných turbín presahujú rámec problémov súvisiacich s procesmi. Údaje zhromaždené z veterných turbín sa teraz používajú na vytváranie digitálnych dvojčiat turbín a iných komponentov veterných elektrární. Digitálne dvojčatá sa dajú použiť na vytváranie simulácií a na pomoc pri rozhodovacom procese. Táto technológia je neoceniteľná pri plánovaní veterných elektrární, návrhu turbín, forenznej analýze, udržateľnosti a ďalších oblastiach. To je obzvlášť cenné pre výskumníkov, výrobcov a servisných technikov.
Čas uverejnenia: 26. marca 2024