У контексту брзог развоја савремене индустрије енергије ветра, посебно ветротурбина велике{0}}коне на копну и мору, вибрације су постале један од кључних фактора који утичу на безбедност ветротурбина, животни век, производњу енергије и трошкове рада и одржавања. Како висина главчине ветротурбине наставља да расте, дужина лопатица наставља да се продужава, а капацитет једне-јединице наставља да расте, проблеми као што су вибрације ветра, резонанција торња, њихање лопатица, вибрације ланца преноса и вибрације темеља са којима се ветротурбине суочавају током рада постају све израженији.
Дакле, зашто је пригушивач вибрација неопходан за операције енергије ветра? Турбулентни ветрови, удари, смичући ветрови и ефекат сенке торња доводе до тога да лопатице доживљавају периодично променљив потисак, што доводи до клапања и осциловања лопатице, што се преноси на главчину, главно вратило, мењач и торањ, што резултира непрекидним вибрацијама. Неуравнотеженост масе радног кола, неусклађеност главног вратила, хабање лежајева и утицај зупчаника мењача стварају високо{1}}вибрације, које су главни узроци кварова у ланцу преноса. Торањ је витка, флексибилна структура са ниском природном фреквенцијом првог-реда, што га чини склоним резонанцији са фреквенцијом ротације радног кола и фреквенцијом пролаза лопатица. Једном када дође до резонанце, амплитуда вибрације се драстично појачава, угрожавајући сигурност конструкције.
Које опасности изазивају вибрације турбинама на ветар? Под континуираним вибрацијама, век замора мењача, лежајева, главних вратила и система скретања се значајно скраћује, а стопа отказа значајно се повећава. Вибрације могу да доведу до отпуштања вијака са прирубницама торња и вијака главног оквира, ау тешким случајевима могу се појавити напрслине од замора у завареним спојевима. Прекорачење ограничења вибрације ће покренути смањење оптерећења главног контролног система, ограничавање брзине и заштиту од искључивања, директно смањујући време и излаз енергије. Кварови у вези са-вибрацијама представљају више од 50% свих кварова ветротурбина, а трошкови одржавања на великим надморским висинама и експлоатације и одржавања на мору су изузетно високи. Дуготрајна-резонанција или екстремне вибрације могу довести до пуцања оштрице, деформације торња, оштећења темеља, па чак и озбиљних безбедносних несрећа.
Овај чланак уводи примену пригушивача вибрација на лопатице ветротурбина. Лопатице су компоненте које највише вибрирају, првенствено које показују клацкање, осцилације, треперење и неуравнотежене вибрације{1}}индуковане залеђивањем. Унутрашње подешени пригушивачи масе, инсталирани на 20%–40% дужине сечива, користе блок масе, опруге и пригушну структуру како би се ускладили са фреквенцијом вибрација лопатице, ефикасно потискујући осцилације првог- и другог-реда и вибрације треперења, смањујући момент савијања сечива и продужавају век замора корена оштрице.
Употреба пригушивача вибрација смањује амплитуду вибрација сечива за 30%–60%, смањује оштећење од замора сечива за преко 40%, смањује ризик од пуцања и одвајања сечива и ублажава неуравнотежен утицај вибрација залеђивања.
Индустрија енергије ветра обично користи пригушиваче вибрација различитих типова и принципа рада. Најраспрострањенији тип је подешени пригушивач масе, који се састоји од блока масе, опруге и амортизера. Фреквенција је подешена на главну фреквенцију вибрација ветротурбине. Када дође до вибрације, блок масе се креће у супротном смеру да би потрошио енергију. Има поуздану структуру, стабилан ефекат и широку примену.
Турбине на ветар на мору раде у окружењима неколико пута оштријим од копнених турбина. Због тога, пригушивач вибрација мора да испуњава високе захтеве отпорности на корозију, укључујући топло-поцинковање, нерђајући челик 316Л, премаз Дацромет, испитивање сланом спрејом у трајању од преко 1000 сати и стабилан рад на температурама у распону од -40 степени до 80 степени. Трошкови одржавања на мору су изузетно високи, што захтева дуготрајни дизајн. Хидраулички амортизер такође мора бити дизајниран да спречи цурење уља које би могло загадити океан.
Које практичне предности ветроелектране могу да добију коришћењем пригушивача вибрација?
Повећана производња енергије, смањене вибрације-изазвале су ограничења снаге и застоје, стабилан рад у турбулентним зонама ветра и укупно повећање производње електричне енергије од 2%–8%; продужен животни век компоненти језгра, при чему је век сечива повећан за 20%–40%, животни век мењача је повећан за 30%–50%, а оштећење од замора торња смањено за 30%–60%; значајно смањени трошкови рада и одржавања, мање-операција одржавања на великим висинама, мање замена мењача и лежајева, уштеда хиљада до десетина хиљада америчких долара по турбини на ветар на мору годишње; побољшана укупна безбедност турбине, избегавање резонанције, побољшање преживљавања под тајфунима, земљотресима и таласима и смањење ризика од отпуштања вијака и пуцања конструкције; смањена бука, уз смањену аеродинамичку и структурну буку, испуњавајући захтеве заштите животне средине и олакшавајући одобрење пројекта.
