Одним из острых и востребованных вопросов ветроэнергетики является обслуживание лопастей ротора ветровой турбины.

В последние годы наблюдается быстрый рост ветроэнергетики. Например, в части касающейся береговых ветроэлектростанций, этот экологически чистый источник энергии в 2018 году стал вторым по распространенности, опередив даже атомную энергию и уголь. Однако, ветровые турбины не могут выдержать ожидаемого 20-летнего срока службы без проведения ремонтных и сервисных работ. В это трудно поверить, но лопасти ротора, изготовленные из армированного стекловолокном пластика, особенно подвержены эрозии, ударам молний и разрывам, вызванным высокими колебательными нагрузками. В Германии лопасти ротора, как правило, проверяются каждые два года сервисными техниками с использованием кабельных систем для подъема. Однако ремонтные работы на кабеле не выдержали испытания временем, и надлежащий ремонт часто оказывается просто невозможен.

Существует тенденция к мобильным сервисным платформам. Сегодня используются открытые сервисные платформы, т. е. открытые каркасные конструкции, которые напоминают мобильные строительные леса. Как только их рама стабилизируется на башне, они поднимаются на ротор ветрогенератора с помощью лебедок. Эти простые конструкции позволяют обслуживающим ветрогенератор специалистам шлифовать лопасти ротора, ламинировать их полиэфирной смолой и герметизировать специальным покрытием.

Но проблема остается: применение ламинатов и смол возможно только тогда, когда почти нет дождя и температура не ниже 12 °C. Это делает ремонт ротора практически невозможным зимой и оставляет всего несколько часов в день в межсезонье. Кроме того, невозможно выполнять ремонтные работы при скорости ветра более 12 м/с. Эти факторы ограничивали возможности обслуживания одной зоны с ветровыми турбинами всего до 60 — 100 дней в году. Так например для одной Германии, где уже насчитывается около 30000 ветровых установок, это является огромной проблемой.

Сервисная система terra 1.1

Хольгер Мюллер, эксперт с многолетним опытом работы в области ветроэнергетики и директор WP Systems объясняет идею мобильной сервисной платформы terra 1.1 следующим образом:

«Наш подход состоял в том, чтобы разработать полную систему, которая позволила бы круглогодичный ремонт лопастей ротора. Это требует не одного, а сразу нескольких нововведений:

• Чтобы обеспечить сухую окружающую среду, сервисная платформа должна образовывать водонепроницаемое ограждение вокруг ремонтной зоны. Кроме того, механизм должен быть приспособлен к различным контурам и поперечным сечениям.
• Необходимо найти решение для нанесения смол при низких температурах.
• Сервисная платформа должна быть транспортабельной обычными двухосными прицепами. Это означает, что вес прицепа и платформы ограничен 3,5 тоннами».

Решение для сервисной платформы terra 1.1

Всего за несколько лет удалось создать сервисную платформу terra 1.1, отвечающую всем самым жестким предъявляемым требованиям, в том числе по сертификации и возможности работать в ночное время.

Новая сервисная платформа terra 1.1 — настоящая мобильная мастерская. Она состоит из легкой алюминиевой конструкции, которую можно превратить в ветрозащитную рабочую камеру с помощью брезента и дверей, и оснащена всем необходимым, таким как электричество, свет, инструменты и ремонтные материалы. Чтобы гибко закрыть зазор между лопастями несущего винта и полом или потолком, были разработаны регулируемые крышки, которые адаптированы к аэродинамическим контурам лопастей несущего винта. Их можно расположить на расстоянии всего нескольких сантиметров от любой лопасти ротора. Резиновый лист с присосками герметизирует оставшийся зазор между крышками и лопастями ротора, чтобы сделать его водонепроницаемым. Это дает возможность производить ремонт даже в дождь. Чтобы смола могла наноситься в дни с температурой ниже 12 °C, разработчики WP Systems использовали инфракрасные радиаторы для обогрева ремонтной зоны. Всего за несколько минут этот метод создает температуру более 30 °C, даже при низких температурах окружающей среды. Кроме того, полиэфирная смола и отвердитель хранятся в нагретой транспортной коробке, чтобы гарантировать, что температурная цепочка никогда не прерывается. С помощью этого типа подготовки ремонтные работы любой продолжительности теперь возможны при температурах до 0°C и даже, в течение коротких периодов времени, при температурах до -10 °C.

Зубчатые ременные передачи для поддержки и вращения рабочей камеры

Перемещение камеры вдоль лопасти ротора в основном требует трех различных движений: регулировки высоты с помощью тросовых лебедок, перемещения и опоры на башню с помощью опорной конструкции и вращения камеры вокруг своей вертикальной оси, чтобы она могла максимально точно следовать контурам лопасти ротора. Камера подвешена на роликах к двум с-образным секциям для обеспечения возможности вращения. Сами арочные секции привинчены к алюминиевой полой секционной раме. Полые секции на его длинной стороне ориентируются на 15,5-метровую опорную раму.

Самая большая проблема: снижение веса

Особой задачей разработки платформа стало достижение цели, чтобы общий вес тандемного осевого прицепа не превышал 3,5 тонны. Так выяснилось, что рееченые приводы из стали просто слишком тяжелы. Систематическое сравнение типов приводов привело к выбору в пользу легких ременных передач. Идея была достаточно проста: зубчатый ремень крепится к концу опорной рамы, а привод зубчатого ремня omega на несущей раме перемещает рабочую камеру в нужное положение. Но выяснилось, что расчетное растягивающее усилие было настолько велико, что оно явно превышало допустимые усилия для опорной рамы, особенно в верхнем положении рабочей платформы вблизи вала ротора, создавая риск потери устойчивости. О более высоких размерах стальных профилей не могло быть и речи по причинам веса. Тогда было решено расположить два механизма отклонения ремня привода omega так близко к ременным шкивам, чтобы они создавали положительную направляющую для зубчатого ремня вокруг шкива. Благодаря этому решению, высокая сила растяжения становилась ненужной. Таким образом, удалось сохранить размеры опорной рамы и, наконец, достичь требуемого веса.

По материалам с сайта нашего партнера, компании Binder.

Одним из направлением деятельности компании Binder (Франция) являются легкие и надежные электромагнитные тормоза для ветроэнергетики.
 
Посмотреть тормоза Binder