पवन टरबाइन स्लिप रिंग्स: चयन और विफलता गाइड

पवन टरबाइन स्लिप रिंग ब्लेड या गियरबॉक्स की तुलना में छोटे होते हैं, लेकिन एक भी खराब संपर्क कई मेगावाट मशीन को रोक सकता है। उनका काम हब, जनरेटर और कभी-कभी यॉ असेंबली के अंदर घूमने वाले इंटरफेस में बिजली, नियंत्रण सिग्नल और डेटा स्थानांतरित करना है। जब वह स्थानांतरण अस्थिर हो जाता है, तो परिणाम आम तौर पर पिच दोष, रुक-रुक कर सेंसर डेटा, या अनिर्धारित टावर सेवा विज़िट - के रूप में दिखाई देते हैं और अपतटीय साइटों में, एक एकल प्रतिस्थापन यात्रा की लागत स्लिप रिंग से अधिक हो सकती है।

यह मार्गदर्शिका उन इंजीनियरों, परिसंपत्ति प्रबंधकों और खरीद टीमों के लिए लिखी गई है जिन्हें चयन करने की आवश्यकता हैपवन टरबाइन स्लिप रिंगनए निर्माण, रेट्रोफिट या प्रतिस्थापन के लिए। इसमें शामिल है कि टरबाइन में स्लिप रिंग कहां बैठते हैं, वे कैसे विफल होते हैं, क्या निर्दिष्ट करना है, और सामान्य चयन जाल में फंसे बिना संपर्क प्रौद्योगिकियों की तुलना कैसे करें।

पवन टरबाइन स्लिप रिंग क्या करते हैं?

स्लिप रिंग एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंटरफ़ेस है जो इलेक्ट्रिकल और सिग्नल सर्किट को एक स्थिर फ्रेम से घूमते हुए फ्रेम में जाने देता है। एक आधुनिक यूटिलिटी स्केल टरबाइन के अंदर, आपको आम तौर पर एक साथ तीन प्रकार के ट्रैफ़िक ले जाने वाले स्लिप रिंग मिलते हैं:

• ब्लेड कोण समायोजन के लिए पिच मोटर पावर
• पिच प्रणाली और मुख्य नियंत्रक के बीच नियंत्रण और प्रतिक्रिया संकेत
• सेंसर डेटा जैसे ब्लेड तनाव, तापमान, कंपन और बर्फ का पता लगाना

पिच नियंत्रण तीनों में से सबसे अधिक सुरक्षा वाला महत्वपूर्ण चैनल है।आईईसी 61400-श्रृंखलापवन टरबाइन मानकों के लिए पिच सिस्टम की आवश्यकता होती है जो दोष की स्थिति में भी ब्लेड को चलाने में सक्षम रहे, जिसका अर्थ है कि स्लिप रिंग को 20 साल के डिजाइन जीवन में कंपन, तापमान में उतार-चढ़ाव, संक्षेपण और लाखों घुमावों के माध्यम से काम करना जारी रखना चाहिए। इसलिए हब में बैठा €200 का घटक यह तय कर सकता है कि 5 मेगावाट टरबाइन उत्पादन करता है या क्रेन के इंतजार में बेकार बैठा रहता है।

पवन टरबाइन में स्लिप रिंग्स कहाँ स्थित होती हैं?

प्रत्येक स्थान के लिए चयन तर्क अलग-अलग है। उदाहरण के लिए, उन्हें मिलाना -, जनरेटर उत्तेजना सर्किट के लिए सामान्य हब डिज़ाइन निर्दिष्ट करना - इस श्रेणी में अधिक महंगी गलतियों में से एक है।

हब स्लिप रिंग्स (पिच सिस्टम)

हब स्लिप रिंग मुख्य शाफ्ट पर लगे होते हैं और रोटर के साथ घूमते हैं। वे पिच मोटर पावर (अक्सर 400-690 वी एसी या डीसी बस वोल्टेज), पिच नियंत्रण सिग्नल (कैनओपन, प्रोफिबस, या मालिकाना प्रोटोकॉल), और ब्लेड सेंसर चैनलों की बढ़ती संख्या ले जाते हैं। हब स्लिप रिंग आमतौर पर बड़े बोर डिज़ाइन वाले होते हैं क्योंकि रोटर शाफ्ट उनके बीच से गुजरता है, और उन्हें कंपन स्पेक्ट्रा से बचना होता है जो अधिकांश फैक्ट्री उपकरणों की तुलना में कठिन होते हैं।

जेनरेटर स्लिप रिंग्स (डीएफआईजी मशीनें)

संदेहास्पद -फेड इंडक्शन जेनरेटर (डीएफआईजी), जो अभी भी तटवर्ती बेड़े में आम हैं, रोटर वाइंडिंग में एसी उत्तेजना करंट को खिलाने के लिए रोटर पर स्लिप रिंग का उपयोग करते हैं। इनमें उच्च धारा (आमतौर पर कई सौ एम्पीयर), उच्च घूर्णी गति और महत्वपूर्ण कार्बन धूल उत्पादन देखा जाता है। ब्रश ग्रेड, रिंग सतह फिनिश, स्प्रिंग दबाव, और नैकेल वेंटिलेशन सभी सीधे सेवा जीवन को प्रभावित करते हैं। डायरेक्ट{4}ड्राइव परमानेंट{{5}मैग्नेट टर्बाइनों को इस स्लिप रिंग की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं होती है - इसका एक कारण यह है कि ऑफशोर प्लेटफॉर्म डायरेक्ट{7}ड्राइव की ओर बढ़ गए हैं।

यॉ स्लिप रिंग्स

अधिकांश बड़े टर्बाइन यॉ स्लिप रिंग के बजाय केबल लूप और अनविस्ट रूटीन का उपयोग करते हैं, लेकिन छोटे टर्बाइन (आमतौर पर ~ 500 किलोवाट से कम) कभी-कभी निरंतर घुमाव की अनुमति देने के लिए टॉवर शीर्ष पर एक यॉ स्लिप रिंग का उपयोग करते हैं। इनमें कम गति लेकिन अधिक पर्यावरणीय जोखिम और तंग बढ़ते स्थान का सामना करना पड़ता है।
 

हब बनाम जेनरेटर बनाम यॉ

उपरोक्त मान निर्माता डेटाशीट और ओईएम सेवा मैनुअल से सामान्य श्रेणियां हैं; आपकी मशीन के वास्तविक आंकड़े हमेशा टरबाइन दस्तावेज़ीकरण और स्लिप रिंग आपूर्तिकर्ता की परीक्षण रिपोर्ट से आने चाहिए।

पवन टरबाइन स्लिप रिंग्स वास्तव में कैसे विफल होती हैं

"स्लिप रिंग विफलता" एक अस्पष्ट श्रेणी है। क्षेत्र में, समस्याएँ लगभग हमेशा नीचे दिए गए तंत्रों में से किसी एक से संबंधित होती हैं और प्रत्येक एक अलग डिज़ाइन या रखरखाव समाधान की ओर इशारा करता है।

• ब्रश घिसना और धूल जमा होना।कार्बन और धातु -ग्रेफाइट ब्रश पहनने पर प्रवाहकीय धूल उत्पन्न करते हैं। वेंटिलेशन के बिना, धूल रिंग स्टैक पर जमा हो जाती है और आसन्न रिंगों के बीच रिसाव पथ बनाती है, जो इन्सुलेशन प्रतिरोध के 100 MΩ से नीचे गिरने या उपद्रव ग्राउंड के रूप में दिखाई देती है।ब्रश पहनने के पैटर्नये आम तौर पर पहला लक्षण होते हैं जो एक निरीक्षण तकनीशियन देखता है।
• संपर्क प्रतिरोध में वृद्धि.ऑक्सीकरण, संदूषण, या स्प्रिंग दबाव की हानि संपर्क प्रतिरोध को मिलिओहम से ओम सीमा तक बढ़ा देती है। पिच पावर सर्किट पर यह वोल्टेज ड्रॉप और हीटिंग का कारण बनता है; कम धारा वाली सेंसर लाइन पर यह शोर बढ़ाता है और CAN टेलीग्राम को खराब कर सकता है।
• संघनन एवं क्षरण.हब आर्द्र वातावरण हैं - गर्म मशीनरी, ठंडा स्टील, परिवेशी वायु। रिंग सतहों पर गड्ढा जल्दी बनता है, खासकर तटीय और अपतटीय स्थानों पर जहां नमक एरोसोल मौजूद होता है। अपतटीय प्लेटफार्मों के लिए, समर्पितअपतटीय विश्वसनीयता उपायआमतौर पर विशिष्टता में लिखे जाते हैं।
• कंपन के कारण केबल और कनेक्टर्स का घिस जाना।स्लिप रिंग अपने आप में ठीक हो सकती है, लेकिन प्रवेश बिंदु पर पिगटेल केबल, स्ट्रेन रिलीफ या कनेक्टर थक जाते हैं। यह युवा बेड़े में रिंग ट्रैक विफलता की तुलना में अधिक सामान्य है।
• स्नेहक का क्षरण.कुछ डिज़ाइन संपर्क स्नेहक या ऑक्सीकरण अवरोधक का उपयोग करते हैं। समय के साथ यह पोलीमराइज़ हो जाता है या सूख जाता है, विशेष रूप से 60 डिग्री नैकेल तापमान से ऊपर, और संपर्क व्यवहार में बदलाव आता है।
• इन्सुलेशन टूटना.दूषित इंसुलेटर पर नज़र रखने से फ्लैशओवर हो सकता है, विशेषकर उच्च वोल्टेज पिच बसों पर। यह एक कठिन विफलता है, गिरावट का दौर नहीं।

इनमें से अधिकांश तंत्र क्रमिक हैं, और अधिकांश निर्धारित निरीक्षण के दौरान पता लगाए जा सकते हैं - लेकिन केवल तभी जब निरीक्षण प्रक्रिया वास्तव में "हब के अंदर देखने" के बजाय संपर्क प्रतिरोध, इन्सुलेशन प्रतिरोध और ब्रश की लंबाई को मापती है।
 

विद्युत आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करना

आपूर्तिकर्ताओं से संपर्क करने से पहले, बिजली के लिफाफे को कागज पर लिख लें। आपूर्तिकर्ता वैसे भी इसके लिए पूछेंगे, और जब उत्तर पहले से तय हो जाते हैं तो उद्धरण (आरएफक्यू) के लिए अनुरोध तेजी से बढ़ता है।

• प्रति सर्किट करंट, निरंतर और चरम दोनों (एक पिच मोटर स्टॉल करंट 3–6× नाममात्र हो सकता है)।
• वोल्टेज वर्गऔर क्या सर्किट AC या DC है। 690 वी सिस्टम के लिए, पुष्टि करें कि आईईसी 60664 ओवरवॉल्टेज श्रेणी III या IV लागू होता है या नहीं।
• पावर सर्किट की संख्याबनामसिग्नल/डेटा सर्किट की संख्या, अलग रखा गया।
• सिग्नल प्रोटोकॉल- कैनोपेन, प्रोफिबस डीपी, ईथरकैट, प्रोफिनेट, ईथरनेट 100/1000 एमबीटी, या एनालॉग सेंसर लाइनें। प्रत्येक प्रोटोकॉल में अलग-अलग शोर सहनशीलता होती है।
• विद्युत शोर बजटसेंसर चैनलों के लिए. पिच एनकोडर और लोड {{1}पिन स्ट्रेन गेज को आम तौर पर मिलीवोल्ट -स्तर की सफाई की आवश्यकता होती है;शोर नियंत्रण से संपर्क करेंस्लिप रिंग उस बजट को पूरा करने का हिस्सा है।
• इन्सुलेशन और ढांकता हुआ आवश्यकताएँ- पावर सर्किट के लिए 500 वी डीसी पर आम तौर पर 1,000 एमए से अधिक या उसके बराबर, साथ ही पावर -आवृत्ति झेलने का परीक्षण।
• ग्राउंडिंग. कई डिज़ाइनों में एक अलग अर्थिंग रिंग या ब्रश शामिल होता है; बिजली गिरने की आशंका वाली साइटों के लिए यह गैर-परक्राम्य है।

संपर्क प्रौद्योगिकी का चयन करना

प्रत्येक पवन टरबाइन अनुप्रयोग के लिए कोई भी एकल संपर्क तकनीक सर्वोत्तम नहीं है। सही उत्तर आम तौर पर एक हाइब्रिड होता है जो एक ही असेंबली के पावर और सिग्नल अनुभागों के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग करता है।

कार्बन और धातु-ग्रेफाइट ब्रश

कार्बन और सिल्वर ग्रेफाइट ब्रश उच्चतर {{1} वर्तमान अनुप्रयोगों - जनरेटर उत्तेजना रिंगों और पिच पावर बसों के वर्कहॉर्स हैं। वे उच्च धाराओं को सहन करते हैं, कुछ संदूषण को स्वीकार करते हैं, और प्रतिस्थापित करने के लिए सस्ते होते हैं। धूल उत्पन्न होना, श्रव्य शोर, और ब्रश की लंबाई और स्प्रिंग दबाव के आवधिक निरीक्षण की आवश्यकता शामिल है।ब्रश ग्रेड(राल -बंधित कार्बन, इलेक्ट्रोग्राफ़ाइट, धातु-ग्रेफ़ाइट, तांबा-ग्रेफ़ाइट) को वर्तमान घनत्व और रिंग सामग्री से मेल खाना चाहिए।

इसके लिए सबसे उपयुक्त: पिच मोटर पावर, जनरेटर उत्तेजना, अर्थिंग। इन पर नजर रखें: आस-पास के सिग्नल रिंगों पर धूल जमा होना, स्प्रिंग प्रेशर बहाव, एनकोडर ऑप्टिक्स पर ब्रश की धूल, अगर इसे करीब लगाया गया हो।

फ़ाइबर ब्रश (मल्टी-फिलामेंट) संपर्क

फ़ाइबर ब्रश डिज़ाइन में महीन सोने या सोने के मिश्र धातु के तारों के बंडलों का उपयोग किया जाता है जो एक कीमती धातु की अंगूठी पर चलते हैं। कई समानांतर संपर्क बिंदुओं और प्रति फिलामेंट बहुत कम संपर्क बल के साथ, वे लगभग कोई मलबा उत्पन्न नहीं करते हैं और बहुत कम संपर्क शोर होता है। वे आधुनिक हब स्लिप रिंग में सेंसर और डेटा चैनलों के लिए प्रमुख विकल्प हैं।

इसके लिए सबसे उपयुक्त: CAN/प्रोफिबस/ईथरनेट डेटा लाइन, ब्लेड सेंसर सिग्नल, कम {{0}वर्तमान नियंत्रण। इस पर ध्यान दें: प्रति फिलामेंट बंडल में सीमित धारा (आमतौर पर)।<10 A), higher cost, and sensitivity to chemical contamination on the gold surface.

मोनोफिलामेंट और नोबल-धातु तार संपर्क

मोनोफिलामेंट नोबल {{0}धातु संपर्क (एक कीमती धातु की अंगूठी पर एकल सोने या सोने की {{1}मिश्र धातु के तार) फाइबर ब्रश और पारंपरिक ब्रश के बीच बैठते हैं। वे कॉम्पैक्ट में आम हैंकस्टम स्लिप रिंगऐसी असेंबली जहां जगह की कमी है।

निम्न के लिए सबसे उपयुक्त: कम {{0}वर्तमान सिग्नल सर्किट, हाइब्रिड असेंबली। इस पर ध्यान दें: बहुत अधिक घूर्णन गणना के बाद चढ़ाना घिसता है, और तथ्य यह है कि "सोना चढ़ाया हुआ" स्वचालित रूप से बेहतर नहीं होता है, नरम सब्सट्रेट पर पतला सोना उचित रूप से निर्दिष्ट चांदी ग्रेफाइट ब्रश की तुलना में तेजी से घिस सकता है।

हाइब्रिड डिज़ाइन

एक विशिष्ट हब स्लिप रिंग में, निचला स्टैक कार्बन या धातु ग्रेफाइट ब्रश पर पिच मोटर शक्ति को वहन करता है, मध्य स्टैक फाइबर ब्रश पर फ़ील्ड बस ट्रैफ़िक को वहन करता है, और शीर्ष स्टैक सोने पर कम वर्तमान सेंसर लाइनों को संभालता है। अर्थिंग निरर्थक ब्रशों के साथ अपनी समर्पित रिंग पर है। यह पृथक्करण वह है जो एक असेंबली को एक ही समय में विरोधाभासी आवश्यकताओं (उच्च वर्तमान + कम शोर) को पूरा करने देता है।
 

पर्यावरणीय विशिष्टता: "औद्योगिक ग्रेड" पर न रुकें

"औद्योगिक ग्रेड" आपको कुछ भी उपयोगी नहीं बताता है। नीचे दी गई संख्याएँ वे हैं जो पवन टरबाइन स्पेक शीट पर मायने रखती हैं।

• प्रवेश संरक्षण।हब अंदरूनी भाग आमतौर पर IP54 होते हैं; ऑफशोर नैकलेस और एक्सपोज्ड यॉ स्लिप रिंग्स को आमतौर पर IP65 या उच्चतर की आवश्यकता होती है। देखनाआईपी ​​रेटिंग व्याख्याअंक वास्तव में क्या गारंटी देते हैं।
• परिचालन तापमान।एक उचित डिफ़ॉल्ट तटीय उत्तरी जलवायु वाले स्थलों के लिए -40 डिग्री से +70 डिग्री, समशीतोष्ण स्थलों के लिए -20 डिग्री से +60 डिग्री और अपतटीय के लिए नियंत्रित संघनन है। ठंडे-जलवायु प्रकारों को कम तापमान पर स्नेहक सत्यापित करने की आवश्यकता होती है।
• नमी।95 % आरएच गैर-संघनन एक सामान्य न्यूनतम है; नियमित संघनन वाली साइटों के लिए, आंतरिक हीटिंग की आवश्यकता हो सकती है।
• नमक-धुंध प्रतिरोध।अपतटीय और तटीय टर्बाइनों को धातु भागों और कनेक्टर्स पर आईईसी 60068-2-52 या आईएसओ 9227 नमक-स्प्रे परीक्षण का संदर्भ देना चाहिए।
• कंपन.आईईसी 60068-2-6 साइनसोइडल और 2-64 यादृच्छिक प्रोफ़ाइल सामान्य संदर्भ बिंदु हैं; आपूर्तिकर्ता को परीक्षण रिपोर्ट प्रदान करनी चाहिए, न कि विपणन दावे।
• बिजली और उछाल.पिच स्लिप रिंग एक ऐसे पथ पर बैठते हैं जो अप्रत्यक्ष बिजली की धाराओं को देख सकता है। उछाल झेलने पर पहले से सहमति होनी चाहिए।

अमेरिकी राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला का पवन अनुसंधान कार्यक्रमउपयोगी फ़ील्ड विश्वसनीयता डेटा प्रकाशित करता है जो दिखाता है कि पिच और विद्युत प्रणालियाँ परिचालन बेड़े में उच्च {{1} विफलता {{2} दर उपप्रणालियों में से एक बनी हुई हैं - यही कारण है कि ये पर्यावरणीय संख्याएँ अनुबंध में होनी चाहिए, न कि मौखिक प्रतिबद्धता में।

यांत्रिक और एकीकरण बाधाएँ

रेट्रोफिट परियोजनाएं विद्युत प्रदर्शन की तुलना में यांत्रिक फिट पर अधिक बार विफल होती हैं। किसी डिज़ाइन को मंजूरी देने से पहले, पुष्टि करें:

• हब या नैकेल में उपलब्ध लिफाफे के विपरीत बोर व्यास और बाहरी व्यास
• शाफ्ट सहनशीलता, रनआउट, और सांद्रता भत्ता
• केबल निकास दिशा (अक्षीय बनाम रेडियल) और कनेक्टर प्रकार - कई टर्बाइनों में बहुत सीमित केबल मोड़ त्रिज्या होती है
• माउंटिंग फ्लैंज पैटर्न और टॉर्क आर्म एंकरिंग
• घूमने वाली असेंबलियों के लिए वजन और संतुलन
• सेवा पहुंच - क्या कोई तकनीशियन सेवा स्थिति में टरबाइन के साथ ब्रश विंडो तक पहुंच सकता है?

व्यवहार में, कई रेट्रोफ़िट और रीपॉवर परियोजनाओं के लिए, यांत्रिक बाधाएँ विद्युत से पहले डिज़ाइन तय करती हैं। ऐसा तब होता है जब एक कॉन्फ़िगर करने योग्य या पूरी तरह से कस्टम असेंबली कैटलॉग भाग को फिट करने के लिए मजबूर करने से अधिक समझदार होती है।

सप्लायर को क्या भेजें

एक साफ़ आरएफक्यू कोटेशन चक्र को सप्ताहों से दिनों तक छोटा कर देता है। स्लिप रिंग को डिज़ाइन करने या चुनने के लिए आपूर्तिकर्ता को निम्नलिखित सभी की आवश्यकता होती है:

सारांश: स्लिप रिंग चयन को एक विश्वसनीय निर्णय मानें

सही पवन टरबाइन स्लिप रिंग वह है जो टरबाइन के विद्युत आवरण से मेल खाती है, इसके वातावरण में जीवित रहती है, उपलब्ध यांत्रिक स्थान में फिट बैठती है, और 20 वर्षों से अधिक यथार्थवादी रखरखाव योजना का समर्थन करती है। इस गलती की अधिकांश लागत खरीदारी पर नहीं बल्कि पहली अनियोजित टावर यात्रा के दौरान चुकाई जाती है।

आपूर्तिकर्ताओं से बात करने से पहले विद्युत, पर्यावरण और यांत्रिक आवश्यकताओं को परिभाषित करें। परीक्षण रिपोर्ट मांगें, नारे नहीं। जहां भी असेंबली इसकी अनुमति देती है वहां पावर और सिग्नल संपर्क प्रौद्योगिकियों को अलग करें। और अपतटीय या तटीय स्थलों के लिए, संपर्क सामग्री की पसंद की तुलना में जंग और सीलिंग को अधिक गंभीरता से लें - नमक आमतौर पर ब्रश करने से पहले तर्क जीतता है।