Mất đồng tâm trục hộp số– nguyên nhân gây thiệt hại hàng trăm nghìn đô la

Sự mất đồng tâm trục trong hộp số của turbin gió có thể dẫn đến chi phí sửa chữa tốn kém, lên tới hơn $200,000. Việc thực hiện căn chỉnh định kỳ bằng các công cụ laser như RotAlign và OptAlign của Prüftechnik có thể ngăn ngừa các sự cố, giảm thời gian dừng máy và tối ưu hóa hiệu suất của turbin.

Mất đồng tâm trục hộp số do tác động của môi trường và sự hao mòn trong quá trình vận hành, gây ra rung động, mài mòn và tổn hao năng lượng. Công cụ căn chỉnh laser cung cấp giải pháp an toàn, chính xác và hiệu quả để duy trì độ tin cậy của turbin. Việc kiểm tra căn chỉnh định kỳ giúp đảm bảo hoạt động trơn tru và giảm thiểu thời gian dừng máy không cần thiết.

Thế giới đang ngày càng phụ thuộc vào năng lượng tái tạo từ turbin gió. Khi các quốc gia trên toàn cầu đua nhau đáp ứng nhu cầu năng lượng gió ngày càng tăng và tiếp tục xây dựng cơ sở hạ tầng, một yếu tố thường bị bỏ qua là tầm quan trọng của việc bảo dưỡng các turbin gió hiện có.

Tầm quan trọng của bảo dưỡng hộp số turbin gió

Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng hiệu quả nhất về chi phí, với giá trung bình chỉ khoảng 32 đô la mỗi megawatt giờ (MWh) vào năm 2022 đối với các dự án trên đất liền. Khả năng của một turbin gió đạt công suất tối đa và sinh lời phần lớn phụ thuộc vào việc bảo dưỡng của nó. Turbin gió được kỳ vọng sẽ hoạt động trong khoảng từ 20 đến 30 năm sau khi lắp đặt, và trong suốt thời gian này, hộp số là bộ phận bảo trì tốn kém nhất.

Turbin gió không thể hoạt động nếu không có hộp số làm nhiệm vụ chuyển đổi tốc độ quay thấp của các cánh quạt thành tốc độ quay cao hơn cần thiết để máy phát điện hoạt động. Mặc dù hộp số không hỏng hóc thường xuyên như các bộ phận khác, nhưng chi phí sửa chữa có thể tăng vọt lên hơn $200,000 khi xảy ra sự cố.

Ngoài chi phí thay thế hộp số, chi phí thuê cần cẩu và lao động cũng có thể đẩy giá sửa chữa lên cao. Đối với các turbin gió ngoài khơi, cần tính đến chi phí hỗ trợ từ các kỹ thuật viên phải đi tàu đến khu vực sửa chữa. Thêm vào đó, doanh thu bị mất do thời gian dừng máy trong quá trình sửa chữa khiến chi phí năng lượng gió tăng lên đáng kể nếu hộp số không được bảo trì đúng cách.

Mất Đồng Tâm Trục: Sự Cố Có Thể Ngăn Ngừa Chi Phí $200,000

Nguyên nhân gốc rễ của phần lớn các sự cố hộp số là: mất đồng tâm trục.

Trong turbin gió, hộp số đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tốc độ quay thấp của các cánh quạt thành tốc độ quay cao cần thiết cho máy phát điện. Hộp số hoạt động như một bộ tăng tốc thông qua một loạt bánh răng.

Hộp số phải được căn chỉnh với trục chính (do rotor turbin dẫn động) và trục máy phát để đảm bảo truyền lực mượt mà, giảm tải cho các chi tiết. Mất đồng tâm có thể gây ra rung động, mài mòn, thất thoát năng lượng, chi phí bảo trì cao hơn và thậm chí có thể dẫn đến việc phải thay thế hộp số.

Có nhiều yếu tố có thể dẫn đến sự mất đồng tâm trục. Một số nguyên nhân gây mất đồng tâm trục bao gồm:

  • Các yếu tố môi trường: biến động nhiệt độ cực đoan, mô-men xoắn bất thường do sự thay đổi tốc độ gió, sét đánh.
  • Ứng suất vận hành: rung động liên tục từ lực gió và chuyển động của rotor, gây mỏi và mòn các bộ phận theo thời gian.
  • Lỗi bảo trì: không thực hiện căn chỉnh chính xác sau khi lắp đặt ban đầu, bu-lông lỏng, lắp ráp sai, điều chỉnh không chuẩn.

Nếu mất đồng tâm trục không được phát hiện và khắc phục kịp thời, nó sẽ dẫn đến các vấn đề như rung động quá mức, mài mòn các bộ phận như ổ bi và khớp nối, và mất năng lượng do ma sát và nhiệt độ tăng cao. Theo thời gian, điều này sẽ dẫn đến sự hỏng hóc nghiêm trọng, gây ra chi phí sửa chữa lên tới hàng trăm nghìn đô la. Vì turbin gió thường được lắp đặt ở các vị trí xa xôi và kích thước các bộ phận rất lớn, chi phí sửa chữa hộp số có thể rất cao nếu không được bảo trì đúng cách.

Những Thách Thức Trong Việc Căn Chỉnh Hộp Số

Với thiết kế và kích thước khổng lồ của turbin gió khiến việc sử dụng các phương pháp căn chỉnh truyền thống là không khả thi. Hộp số và các bộ phận nằm dưới một lớp vỏ bảo vệ. Vỏ bảo vệ chỉ có thể được tháo ra khi rotor được giữ cố định và chốt an toàn đã được đặt vào vị trí, đảm bảo không có mô-men xoắn nào có thể truyền vào trục đầu vào.

Để căn chỉnh, cần tháo vỏ che để lắp thiết bị đo, trong khi tua-bin vẫn phải có khả năng quay. Vậy làm thế nào để căn chỉnh hộp số vừa an toàn vừa chính xác?

Căn Chỉnh Laser: Giải Pháp Duy Nhất Để Căn Chỉnh Hộp Số Turbin Gió

Căn chỉnh laser là cách duy nhất để căn chỉnh an toàn và chính xác cả hai trục nối trong turbin gió theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, đồng thời đảm bảo an toàn cho người thực hiện. Mặc dù các thách thức về an toàn vẫn tồn tại, nhưng công nghệ căn chỉnh laser của Prüftechnik hỗ trợ căn chỉnh hiệu quả trong khi giữ người thực hiện tránh xa khu vực nguy hiểm.

Dưới đây là quy trình sử dụng các thiết bị căn chỉnh RotAlign hoặc OptAlign cho hộp số turbin gió:

  1. Thực hiện các biện pháp an toàn: khóa rotor, phanh dịch vụ, chốt an toàn.
  2. Tháo vỏ che, gắn laser và cảm biến lên trục khớp nối.
  3. Thả phanh và chốt, để gió quay cánh quạt bắt đầu quá trình đo.
  4. Chế độ SWEEP cho phép đo chính xác chỉ với góc quay 60°, nhưng tua-bin có thể quay nhiều vòng – điều này vẫn được thiết bị xử lý.
  5. Kết quả căn chỉnh được tính trong vài giây, từ bất kỳ vị trí nào khi tua-bin dừng lại.
  6. Sau khi rotor dừng, kích hoạt lại phanh và chốt an toàn, tiến hành điều chỉnh. Chức năng Live Move cho phép theo dõi kết quả căn chỉnh theo thời gian thực cho đến khi đạt chuẩn.

Đảm Bảo Độ Tin Cậy Của Turbin Gió, Ngay Hôm Nay Và Trong Tương Lai

Sản lượng điện gió toàn cầu tăng từ 635 TWh năm 2013 lên 2.325 TWh năm 2023.

Turbin ngày càng lớn, giúp khai thác nhiều năng lượng hơn nhưng cũng tạo ra lực tác động lớn hơn, ảnh hưởng đến căn chỉnh. Năm 2013, Mỹ chưa có tua-bin nào với đường kính rotor trên 115 m. Mười năm sau, 98% turbin mới lắp đặt có rotor lớn hơn mức này, với đường kính trung bình 133,8 m.

Mất đồng tâm trục là nguyên nhân của 30% thời gian ngừng hoạt động, nhưng kiểm tra căn chỉnh định kỳ có thể giảm đáng kể. Nhà sản xuất khuyến nghị kiểm tra khi vận hành lần đầu, sau 6 tháng, và mỗi năm một lần.

Các thiết bị laser của Prüftechnik như OptAlign và RotAlign giúp căn chỉnh hộp số turbin gió an toàn, chính xác, đảm bảo vận hành trơn tru và hiệu quả tối đa, tránh những chi phí sửa chữa khổng lồ.