لدى مديري الأصول ومشغلي توربينات الرياح هدفان رئيسيان: 1) تحسين توافر توربينات الرياح، و2) تنفيذ استراتيجية الصيانة الأكثر كفاءة من حيث التكلفة. في هذه المقالة، نوضح كيف تساهم مراقبة الاهتزازات في تحسين توافر توربينات الرياح وكفاءة صيانتها.
توفر مراقبة Vibration نظرة ثاقبة على نظام نقل الحركة في توربينات الرياح
تتعرض كل آلة دوارة صناعية للاهتزازات، ولكن عندما تزداد الاهتزازات في مكان واحد أو أكثر داخل الآلة، من المهم تحديد السبب. لا ينبغي الاستهانة بعواقب الاهتزازات المفرطة، حيث يمكن أن تكون لها عواقب كارثية على الأشخاص والبيئة والآلة نفسها.
في حالة توربينات الرياح، من المهم بالتالي مراقبة جميع مكونات نظام نقل الحركة (عمود السرعة المنخفضة، وعمود السرعة العالية، وعلبة التروس، والمولد) بحثًا عن الاهتزازات، حيث إن الكشف المبكر عن الاهتزازات المتزايدة وتحديد أسبابها يقلل بشكل كبير من احتمالية وقوع الحوادث، والتكاليف المرتفعة غير المتوقعة، وتقليل العمر الافتراضي.
مستشعرات Vibration في نظام الدفع
يتم تجهيز نظام الدفع بأكمله بأجهزة استشعار للاهتزازات التي تقيس باستمرار اهتزازات جميع المكونات وترسلها إلى نظام لجمع البيانات. ثم تتم معالجة البيانات وتخزينها، ويقوم أخصائيو الاهتزازات بتحليلها بشكل دوري باستخدام برامج تحليل متقدمة. ومن خلال التحليل الدوري لتوربينات الرياح، يتم تكوين اتجاه، مما يسمح لأخصائي الاهتزازات بالحصول على رؤية ثاقبة لحالة نظام الدفع من خلال تحليل الاتجاهات.
تحسين التوافر التشغيلي لتوربينات الرياح
لننظر أولاً إلى الهدف الأول، 1) تحسين توافر توربينات الرياح. يتم تحقيق التوافر التشغيلي الأمثل عن طريق تقليل احتمالية التوقف غير المتوقع ( downtime) إلى أدنى حد، وزيادة العمر الافتراضي إلى أقصى حد، وتحسين الأداء.
تقليل فترات التعطل غير المتوقعة ( downtime) إلى أدنى حد؛ وتعظيم العائد
بدون رؤية دورية جيدة لسلوك الاهتزاز للمكونات الدوارة، وبالتالي لحالة الماكينة، تكون احتمالية حدوث «downtime» غير متوقع مرتفعة. على سبيل المثال، إذا حدث تلف في المحمل ولم يتم ملاحظته في الوقت المناسب بسبب نقص الرؤية لحالة المحمل، فسيتعين بدء عملية كاملة على المدى القصير لاستبدال هذا المحمل. من خلال المراقبة والتحليل الدوري للاهتزاز، يمكن اكتشاف مثل هذا المحمل المعيب في وقت أبكر وتوقعه بشكل أفضل، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الإصلاح.
علاوة على ذلك، يساهم تحليل الاتجاهات المذكور أعلاه في تحسين العائد. يمكن لتحليل الاتجاهات تحديد ما إذا كان المحمل الذي بدأ يتعرض للتلف لا يزال قادرًا على العمل بشكل فعال من حيث التكلفة خلال الموسم الذي يتميز بأعلى إمكانات للرياح (من الخريف إلى الربيع)، أو ما إذا كان من الضروري تقييد السرعة القصوى لتوربين الرياح المعني مؤقتًا حتى الصيف، عندما تكون الرياح أقل عمومًا.
إطالة العمر التشغيلي من خلال قياسات الاهتزاز
من خلال الحصول على رؤية مبكرة لزيادة مستويات الاهتزاز في نظام الدفع، يمكن أن تساعد مراقبة الاهتزاز في تحديد العوامل التي قد تؤثر على العمر الافتراضي لتوربينات الرياح. وهذا يتيح للمالكين والمشغلين اتخاذ تدابير لإطالة العمر الافتراضي للتوربينات وتحسين التوافر العام.
تحسين الأداء
يمكن أيضًا استخدام أنظمة مراقبة Vibration لتحسين أداء توربينات الرياح. من خلال تحليل البيانات، يمكن للمهندسين ضبط تشغيل التوربينات لتعظيم إنتاج الطاقة دون المساس بالسلامة. وهذا يساهم في زيادة التوافر من خلال تحسين إنتاجية توربينات الرياح.
تحسين كفاءة صيانة توربينات الرياح
والآن دعونا نلقي نظرة على الهدف الثاني، 2) تنفيذ استراتيجية الصيانة الأكثر كفاءة من حيث التكلفة. تتحقق استراتيجية الصيانة الفعالة من خلال جعل الصيانة قابلة للتخطيط، أو من خلال اتباع استراتيجية الصيانة التنبؤية.
لأسباب متعددة تتعلق بالتكلفة، يعد جعل صيانة توربينات الرياح قابلة للتخطيط أمرًا ضروريًا لضمان كفاءة الصيانة. ينصب التركيز بشدة على إجراء أعمال نظام الدفع أعلى البرج، حيث ترتفع التكاليف بشكل كبير عندما يتعين إجراء أعمال نظام الدفع أسفل البرج. لسوء الحظ، يكون من غير الممكن أحيانًا تجنب إجراء أعمال نظام الدفع أسفل البرج. في هذه الحالة، يُعد الفهم المبكر لحالة الماكينة أمرًا ضروريًا لجعل الصيانة قابلة للتخطيط نظرًا لتعقيد العملية اللوجستية. ويبدأ ذلك بالحصول على التصاريح المناسبة، وهو ما يستغرق 12 أسبوعًا على الأقل، وتحديد موعد مع أحد الفرق المتخصصة القليلة المتاحة، وتحديد موعد لرافعة خاصة وهي أيضًا نادرة ويتم توصيلها بواسطة حوالي 40 شاحنة، وتحديد موعد لتوفير الأدوات المناسبة لإبقاء بقية نظام نقل الحركة في مكانها وهي أيضًا نادرة، والحصول على قطعة الغيار المناسبة للماكينة.
بالإضافة إلى ذلك، قد تكون هناك تكاليف إضافية يجب أخذها في الاعتبار، مثل تكاليف التعويض في الحالات التي يضطر فيها المزارعون المجاورون إلى التضحية بجزء من محصولهم للسماح بالوصول إلى توربينات الرياح. قد يكون من الضروري أيضًا ربط الخنادق، ويجب مراعاة التأثيرات الموسمية والطقسية التي تعيق أعمال البناء باستخدام الرافعات بسبب سرعات الرياح العالية أو الأراضي الموحلة.
كل هذا يعني أنه عندما يصبح من الممكن تخطيط الصيانة من خلال مراقبة الاهتزازات والتحليل الدوري للاهتزازات (والتقنيات الإضافية)، يمكن تنفيذ الصيانة بطريقة أكثر كفاءة.
