Dalam konteks perkembangan pesat industri kuasa angin moden, terutamanya-turbin angin darat dan luar pesisir berkuasa tinggi, getaran telah menjadi salah satu faktor teras yang mempengaruhi keselamatan turbin angin, jangka hayat, penjanaan kuasa dan kos operasi dan penyelenggaraan. Apabila ketinggian hab turbin angin terus meningkat, panjang bilah terus dipanjangkan dan kapasiti unit-tunggal terus berkembang, masalah seperti getaran angin, resonans menara, goyangan bilah, getaran rantai penghantaran dan getaran asas yang dihadapi oleh turbin angin semasa operasi semakin ketara.
Jadi, mengapa peredam getaran diperlukan untuk operasi kuasa angin? Angin gelora, tiupan, angin ricih dan kesan bayang menara menyebabkan bilah mengalami tujahan yang berbeza-beza secara berkala, yang membawa kepada kepak dan ayunan bilah, yang dihantar ke hab, aci utama, kotak gear dan menara, mengakibatkan getaran berterusan. Ketidakseimbangan jisim pendesak, ketidakselarasan aci utama, kehausan bearing dan kesan jalinan gear kotak gear semuanya menghasilkan getaran frekuensi-tinggi, yang merupakan punca utama kegagalan rantai penghantaran. Menara ini adalah struktur yang langsing dan fleksibel dengan kekerapan semula jadi-tertib pertama yang rendah, menjadikannya terdedah kepada resonans dengan kekerapan putaran pendesak dan kekerapan laluan bilah. Sebaik sahaja resonans berlaku, amplitud getaran dikuatkan secara drastik, mengancam keselamatan struktur.
Apakah bahaya yang ditimbulkan oleh getaran kepada turbin angin? Di bawah getaran berterusan, hayat keletihan kotak gear, galas, aci utama, dan sistem yaw dipendekkan dengan ketara, dan kadar kegagalan meningkat dengan ketara. Getaran boleh menyebabkan bolt bebibir menara dan bolt bingkai utama longgar, dan dalam kes yang teruk, retakan keletihan mungkin muncul pada kimpalan. Melebihi had getaran akan mencetuskan pengurangan beban sistem kawalan utama, pengehadan kelajuan dan perlindungan penutupan, secara langsung mengurangkan masa dan output penjanaan kuasa. Kegagalan yang berkaitan dengan getaran-merupakan lebih daripada 50% daripada semua kegagalan turbin angin, dan kos penyelenggaraan-altitud tinggi serta operasi dan penyelenggaraan luar pesisir amat tinggi. Resonans-jangka panjang atau getaran melampau boleh menyebabkan keretakan bilah, ubah bentuk menara, kerosakan asas dan juga kemalangan keselamatan yang serius.
Artikel ini memperkenalkan aplikasi peredam getaran pada bilah turbin angin. Bilah ialah komponen bergetar paling ganas, terutamanya mempamerkan getaran tidak seimbang yang disebabkan oleh kepak, ayunan, kekibaran dan aisingan{1}}. Peredam jisim yang ditala secara dalaman, dipasang pada 20%–40% daripada panjang bilah, menggunakan blok jisim, spring dan struktur redaman untuk menyesuaikan dengan frekuensi getaran bilah, dengan berkesan menekan ayunan tertib- dan kedua-dan getaran kepak, mengurangkan hayat lentur bilah dengan berkesan.
Penggunaan peredam getaran mengurangkan amplitud getaran bilah sebanyak 30%–60%, mengurangkan kerosakan kelesuan bilah lebih 40%, mengurangkan risiko keretakan dan penyahikatan bilah, dan mengurangkan kesan tidak seimbang daripada getaran aising.
Industri kuasa angin biasanya menggunakan peredam getaran pelbagai jenis dan prinsip kerja. Jenis yang paling banyak digunakan ialah peredam jisim yang ditala, yang terdiri daripada blok jisim, spring, dan peredam. Frekuensi ditala kepada frekuensi getaran utama turbin angin. Apabila getaran berlaku, bongkah jisim bergerak ke arah yang bertentangan untuk menggunakan tenaga. Ia mempunyai struktur yang boleh dipercayai, kesan yang stabil, dan kebolehgunaan yang luas.
Turbin angin luar pesisir beroperasi dalam persekitaran beberapa kali lebih keras daripada turbin darat. Oleh itu, peredam getaran mesti memenuhi keperluan rintangan kakisan yang tinggi, termasuk-galvani celup panas, keluli tahan karat 316L, salutan Dacromet, ujian semburan garam selama lebih 1000 jam dan operasi yang stabil pada suhu antara -40 darjah hingga 80 darjah . Kos penyelenggaraan luar pesisir amat tinggi, memerlukan reka bentuk jangka hayat yang panjang. Peredam hidraulik juga mesti direka bentuk untuk mengelakkan kebocoran minyak yang boleh mencemarkan lautan.
Apakah faedah praktikal yang boleh diperolehi oleh ladang angin daripada menggunakan Peredam Getaran?
Peningkatan penjanaan kuasa, pengurangan getaran-mencetuskan pengehadan kuasa dan masa henti, operasi yang stabil dalam zon angin bergelora dan peningkatan penjanaan kuasa keseluruhan sebanyak 2%–8%; jangka hayat komponen teras yang dilanjutkan, dengan hayat bilah meningkat sebanyak 20%–40%, hayat kotak gear meningkat sebanyak 30%–50%, dan kerosakan keletihan menara dikurangkan sebanyak 30%–60%; mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan dengan ketara, operasi penyelenggaraan altitud-tinggi yang lebih sedikit, kotak gear dan penggantian galas yang lebih sedikit, menjimatkan ribuan hingga puluhan ribu dolar AS bagi setiap turbin angin luar pesisir setahun; meningkatkan keselamatan turbin keseluruhan, mengelakkan resonans, meningkatkan kemandirian di bawah taufan, gempa bumi, dan ombak, dan mengurangkan risiko bolt longgar dan keretakan struktur; mengurangkan hingar, dengan penurunan bunyi aerodinamik dan struktur, memenuhi keperluan perlindungan alam sekitar dan memudahkan kelulusan projek.
