বায়ু শক্তি সরঞ্জামের ত্রুটি নির্ণয় এবং স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের উপর গবেষণা

উইন্ড পাওয়ার নেটওয়ার্ক নিউজ: অ্যাবস্ট্রাক্ট: এই পেপারটি উইন্ড টারবাইন ড্রাইভ চেইনের তিনটি প্রধান উপাদান-যৌগিক ব্লেড, গিয়ারবক্স এবং জেনারেটরের ত্রুটি নির্ণয়ের বিকাশের বর্তমান অবস্থা এবং স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের বর্তমান অবস্থা পর্যালোচনা করে এবং বর্তমান গবেষণার অবস্থার সংক্ষিপ্ত বিবরণ দেয় এবং প্রধান এই ক্ষেত্রের পদ্ধতির দিক।বায়ু শক্তি সরঞ্জামে যৌগিক ব্লেড, গিয়ারবক্স এবং জেনারেটরের তিনটি প্রধান উপাদানের প্রধান ত্রুটির বৈশিষ্ট্য, ফল্ট ফর্ম এবং নির্ণয়ের অসুবিধাগুলি সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে, এবং বিদ্যমান ত্রুটি নির্ণয় এবং স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ পদ্ধতি এবং অবশেষে এই ক্ষেত্রের বিকাশের দিকনির্দেশের সম্ভাবনা।

0 ভূমিকা

পরিষ্কার এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির জন্য বিশাল বৈশ্বিক চাহিদা এবং বায়ু শক্তি সরঞ্জাম উত্পাদন প্রযুক্তিতে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির জন্য ধন্যবাদ, বায়ু শক্তির বিশ্বব্যাপী ইনস্টল করা ক্ষমতা ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে।গ্লোবাল উইন্ড এনার্জি অ্যাসোসিয়েশন (GWEC) এর পরিসংখ্যান অনুসারে, 2018 সালের শেষের দিকে, বিশ্বব্যাপী বায়ু শক্তির স্থাপিত ক্ষমতা 597 গিগাওয়াটে পৌঁছেছে, যার মধ্যে চীন 200 গিগাওয়াটের উপরে ইনস্টল করা ক্ষমতা সহ প্রথম দেশ হয়েছে, 216 গিগাওয়াটে পৌঁছেছে। , মোট বিশ্বব্যাপী ইনস্টল ক্ষমতার 36 টিরও বেশি জন্য অ্যাকাউন্টিং।%, এটি বিশ্বের নেতৃস্থানীয় বায়ু শক্তি হিসাবে তার অবস্থান বজায় রাখা অব্যাহত, এবং এটি একটি সত্য বায়ু শক্তি দেশ.

বর্তমানে, বায়ু শক্তি শিল্পের অব্যাহত সুস্থ বিকাশকে বাধাগ্রস্ত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হল যে বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির জন্য ঐতিহ্যগত জীবাশ্ম জ্বালানির তুলনায় শক্তি উৎপাদনের ইউনিট প্রতি উচ্চ খরচ প্রয়োজন।পদার্থবিদ্যায় নোবেল পুরস্কার বিজয়ী এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সাবেক শক্তি সচিব ঝু দিওয়েন বৃহৎ আকারের বায়ু শক্তি সরঞ্জাম অপারেশন নিরাপত্তা গ্যারান্টির কঠোরতা এবং প্রয়োজনীয়তা উল্লেখ করেছেন, এবং উচ্চ অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা যা এই ক্ষেত্রে সমাধান করা প্রয়োজন [1] .বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলি বেশিরভাগ প্রত্যন্ত অঞ্চলে বা উপকূলীয় অঞ্চলে ব্যবহৃত হয় যা মানুষের কাছে দুর্গম।প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলি বৃহৎ আকারের উন্নয়নের দিকে বিকাশ অব্যাহত রাখে।বায়ু শক্তির ব্লেডের ব্যাস ক্রমাগত বাড়তে থাকে, যার ফলে ভূমি থেকে ন্যাসেলের দূরত্ব বৃদ্ধি পায় যেখানে গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্রপাতি স্থাপন করা হয়।এটি বায়ু শক্তি সরঞ্জাম পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণের জন্য বড় অসুবিধা এনেছে এবং ইউনিটের রক্ষণাবেক্ষণের খরচ বাড়িয়েছে।পশ্চিমা উন্নত দেশগুলিতে বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির সামগ্রিক প্রযুক্তিগত অবস্থা এবং বায়ু খামারের অবস্থার মধ্যে পার্থক্যের কারণে, চীনে বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ রাজস্বের একটি উচ্চ অনুপাতের জন্য অ্যাকাউন্ট অব্যাহত রয়েছে।20 বছরের পরিষেবা জীবন সহ অনশোর উইন্ড টারবাইনের জন্য, রক্ষণাবেক্ষণের খরচ বায়ু খামারগুলির মোট আয় 10%~15%;অফশোর উইন্ড ফার্মের জন্য, অনুপাত 20% ~ 25% [2] এর মতো বেশি।বায়ু শক্তির উচ্চ অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ মূলত বায়ু শক্তি সরঞ্জামের অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ মোড দ্বারা নির্ধারিত হয়।বর্তমানে, বেশিরভাগ বায়ু খামার নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণের পদ্ধতি গ্রহণ করে।সম্ভাব্য ব্যর্থতা সময়মতো আবিষ্কার করা যাবে না, এবং অক্ষত সরঞ্জামের বারবার রক্ষণাবেক্ষণ অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ বৃদ্ধি করবে।খরচউপরন্তু, সময়মতো ত্রুটির উত্স নির্ধারণ করা অসম্ভব, এবং শুধুমাত্র বিভিন্ন উপায়ে একের পর এক তদন্ত করা যেতে পারে, যা বিশাল অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচও আনবে।এই সমস্যার একটি সমাধান হল বিপর্যয়কর দুর্ঘটনা প্রতিরোধ করতে এবং বায়ু টারবাইনের পরিষেবা জীবন বাড়ানোর জন্য বায়ু টারবাইনের জন্য একটি কাঠামোগত স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ (SHM) সিস্টেম তৈরি করা, যার ফলে বায়ু শক্তির ইউনিট শক্তি উৎপাদন খরচ কমানো যায়।অতএব, বায়ু শক্তি শিল্পের জন্য এসএইচএম সিস্টেম বিকাশ করা অপরিহার্য।

1. বায়ু শক্তি সরঞ্জাম পর্যবেক্ষণ সিস্টেমের বর্তমান অবস্থা

অনেক ধরণের বায়ু শক্তি সরঞ্জাম কাঠামো রয়েছে, যার মধ্যে প্রধানত রয়েছে: ডবল-ফিড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস উইন্ড টারবাইন (ভেরিয়েবল-স্পিড ভ্যারিয়েবল-পিচ চলমান উইন্ড টারবাইন), ডাইরেক্ট-ড্রাইভ স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস উইন্ড টারবাইন এবং সেমি-ডাইরেক্ট-ড্রাইভ সিঙ্ক্রোনাস উইন্ড টারবাইন।ডাইরেক্ট-ড্রাইভ উইন্ড টারবাইনের সাথে তুলনা করে, ডবল-ফিড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস উইন্ড টারবাইনে গিয়ারবক্স পরিবর্তনশীল গতির সরঞ্জাম অন্তর্ভুক্ত থাকে।এর মৌলিক কাঠামো চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। এই ধরনের বায়ু শক্তি সরঞ্জাম বাজারের 70%-এরও বেশি অংশের জন্য দায়ী।অতএব, এই নিবন্ধটি প্রধানত এই ধরণের বায়ু শক্তি সরঞ্জামের ত্রুটি নির্ণয় এবং স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণের পর্যালোচনা করে।

চিত্র 1 ডাবল-ফিড উইন্ড টারবাইনের মৌলিক কাঠামো

বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলি দীর্ঘ সময় ধরে বায়ু দমকা মত জটিল বিকল্প লোডের অধীনে চব্বিশ ঘন্টা কাজ করে চলেছে।কঠোর পরিষেবা পরিবেশ বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির অপারেশন সুরক্ষা এবং রক্ষণাবেক্ষণকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করেছে।বিকল্প লোড উইন্ড টারবাইন ব্লেডের উপর কাজ করে এবং বিয়ারিং, শ্যাফ্ট, গিয়ার, জেনারেটর এবং ট্রান্সমিশন চেইনের অন্যান্য উপাদানগুলির মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়, যা পরিচর্যার সময় ট্রান্সমিশন চেইনটিকে অত্যন্ত ব্যর্থতার ঝুঁকিপূর্ণ করে তোলে।বর্তমানে, বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলিতে ব্যাপকভাবে সজ্জিত পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা হল SCADA সিস্টেম, যা বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির অপারেটিং অবস্থা যেমন বর্তমান, ভোল্টেজ, গ্রিড সংযোগ এবং অন্যান্য অবস্থার উপর নজর রাখতে পারে এবং অ্যালার্ম এবং রিপোর্টের মতো ফাংশন রয়েছে;কিন্তু সিস্টেম স্থিতি নিরীক্ষণ করে পরামিতিগুলি সীমিত, প্রধানত কারেন্ট, ভোল্টেজ, পাওয়ার ইত্যাদির মতো সংকেত এবং মূল উপাদানগুলির জন্য কম্পন পর্যবেক্ষণ এবং ত্রুটি নির্ণয়ের ফাংশনের অভাব রয়েছে [3-5]।বিদেশী দেশগুলি, বিশেষ করে পশ্চিমা উন্নত দেশগুলি, বিশেষত বায়ু শক্তি সরঞ্জামগুলির জন্য দীর্ঘকাল ধরে অবস্থা পর্যবেক্ষণ সরঞ্জাম এবং বিশ্লেষণ সফ্টওয়্যার তৈরি করেছে।যদিও গার্হস্থ্য কম্পন পর্যবেক্ষণ প্রযুক্তি দেরিতে শুরু হয়েছিল, বিশাল গার্হস্থ্য বায়ু শক্তি দূরবর্তী অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণের বাজারের চাহিদা দ্বারা চালিত, গার্হস্থ্য পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থার বিকাশও দ্রুত বিকাশের একটি পর্যায়ে প্রবেশ করেছে।বুদ্ধিমান ত্রুটি নির্ণয় এবং বায়ু শক্তি সরঞ্জামের প্রারম্ভিক সতর্কতা সুরক্ষা খরচ কমাতে পারে এবং বায়ু শক্তি অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণের দক্ষতা বৃদ্ধি করতে পারে এবং বায়ু শক্তি শিল্পে একটি ঐক্যমত্য অর্জন করেছে।

2. বায়ু শক্তি সরঞ্জাম প্রধান দোষ বৈশিষ্ট্য

বায়ু শক্তি সরঞ্জাম হল একটি জটিল ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল সিস্টেম যা রোটর (ব্লেড, হাব, পিচ সিস্টেম, ইত্যাদি), বিয়ারিং, প্রধান শ্যাফ্ট, গিয়ারবক্স, জেনারেটর, টাওয়ার, ইয়াও সিস্টেম, সেন্সর ইত্যাদি নিয়ে গঠিত। একটি বায়ু টারবাইনের প্রতিটি উপাদানের অধীন। পরিষেবার সময় বিকল্প লোড।পরিষেবার সময় বাড়ার সাথে সাথে বিভিন্ন ধরণের ক্ষতি বা ব্যর্থতা অনিবার্য।

চিত্র 2 বায়ু শক্তি সরঞ্জাম প্রতিটি উপাদান মেরামত খরচ অনুপাত

চিত্র 3 বায়ু শক্তি সরঞ্জামের বিভিন্ন উপাদানের ডাউনটাইম অনুপাত

এটি চিত্র 2 এবং চিত্র 3 [6] থেকে দেখা যায় যে ব্লেড, গিয়ারবক্স এবং জেনারেটর দ্বারা সৃষ্ট ডাউনটাইম সামগ্রিক অপরিকল্পিত ডাউনটাইমের 87% এরও বেশি এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ মোট রক্ষণাবেক্ষণ খরচের 3-এর বেশি।/4।অতএব, অবস্থা পর্যবেক্ষণে, বায়ু টারবাইন, ব্লেড, গিয়ারবক্স এবং জেনারেটরগুলির ত্রুটি নির্ণয় এবং স্বাস্থ্য ব্যবস্থাপনা হল তিনটি প্রধান উপাদান যা মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন।চাইনিজ রিনিউয়েবল এনার্জি সোসাইটির উইন্ড এনার্জি প্রফেশনাল কমিটি 2012 সালের জাতীয় বায়ু শক্তি সরঞ্জামের অপারেটিং গুণমানের উপর একটি জরিপে উল্লেখ করেছে যে বায়ু শক্তির ব্লেডের ব্যর্থতার ধরনগুলির মধ্যে প্রধানত ক্র্যাকিং, বজ্রপাত, ভাঙ্গা ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে এবং ব্যর্থতার কারণগুলির মধ্যে রয়েছে নকশা, স্বয়ং এবং বাহ্যিক কারণগুলি উত্পাদন, উত্পাদন এবং পরিবহনের পরিচায়ক এবং পরিষেবা পর্যায়ে।গিয়ারবক্সের প্রধান কাজ হল বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য স্থিরভাবে কম-গতির বায়ু শক্তি ব্যবহার করা এবং স্পিন্ডেলের গতি বাড়ানো।উইন্ড টারবাইনের অপারেশন চলাকালীন, বিকল্প চাপ এবং প্রভাব লোডের প্রভাবের কারণে গিয়ারবক্স ব্যর্থতার জন্য বেশি সংবেদনশীল।গিয়ারবক্সের সাধারণ ত্রুটিগুলির মধ্যে গিয়ার ফল্ট এবং বিয়ারিং ফল্ট অন্তর্ভুক্ত।গিয়ারবক্সের ত্রুটিগুলি বেশিরভাগ বিয়ারিং থেকে উদ্ভূত হয়।বিয়ারিং হল গিয়ারবক্সের একটি মূল উপাদান, এবং তাদের ব্যর্থতা প্রায়শই গিয়ারবক্সের বিপর্যয়কর ক্ষতির কারণ হয়।ভারবহন ব্যর্থতার মধ্যে প্রধানত ক্লান্তি পিলিং, পরিধান, ফ্র্যাকচার, আঠালো, খাঁচা ক্ষতি, ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।সবচেয়ে সাধারণ গিয়ার ব্যর্থতার মধ্যে পরিধান, পৃষ্ঠের ক্লান্তি, ভাঙ্গন এবং ভাঙ্গন অন্তর্ভুক্ত।জেনারেটর সিস্টেমের ত্রুটিগুলি মোটর ত্রুটি এবং যান্ত্রিক ত্রুটিগুলিতে বিভক্ত [9]।যান্ত্রিক ব্যর্থতার মধ্যে প্রধানত রটার ব্যর্থতা এবং ভারবহন ব্যর্থতা অন্তর্ভুক্ত।রটার ব্যর্থতার মধ্যে প্রধানত রটারের ভারসাম্যহীনতা, রটার ফেটে যাওয়া এবং আলগা রাবারের হাতা অন্তর্ভুক্ত।মোটর ফল্টের প্রকারগুলিকে বৈদ্যুতিক ত্রুটি এবং যান্ত্রিক ত্রুটিগুলিতে ভাগ করা যায়।বৈদ্যুতিক ত্রুটিগুলির মধ্যে রয়েছে রটার/স্টেটর কয়েলের শর্ট-সার্কিট, ভাঙা রটার বার দ্বারা সৃষ্ট খোলা সার্কিট, জেনারেটর অতিরিক্ত গরম হওয়া ইত্যাদি;যান্ত্রিক ত্রুটির মধ্যে রয়েছে অত্যধিক জেনারেটরের কম্পন, ভারবহন ওভারহিটিং, নিরোধক ক্ষতি, গুরুতর পরিধান ইত্যাদি।