安全风力发电：如何及早发现松动的螺栓，防止未来风力涡轮机发生灾难

Josiah02 · 发表于 2024-10-30 21:35:23

2023 年是风能创纪录的一年，装机容量超过 1,051 千兆瓦，发电量占全球发电量的 10%。这一里程碑标志着向更可持续的未来过渡的关键一步，即减少对化石燃料的依赖和缓解气候变化。
然而，风力涡轮机（尤其是海上风力涡轮机）的规模和尺寸呈指数级增长，也带来了新的技术挑战。这些结构虽然坚固，但暴露在极端环境条件下会产生持续的振动，使其结构稳定性面临风险。
2023 年的风能：增长和新挑战的一年。风能在全球能源转型中发挥着至关重要的作用。2023 年，装机容量超过 1,051 千兆瓦，全球 10% 的电力来自这一可再生能源。
风力涡轮机，尤其是安装在海上的风力涡轮机，会受到风、海流和机械负载变化等因素的影响，从而产生剧烈的振动。这些振动可能会导致固定结构的螺栓随着时间的推移而松动，使涡轮机的稳定性面临风险，并可能导致灾难性的故障。
面对这一挑战，至关重要的是拥有先进的监测技术，以便及时发现这些问题并进行预防性维护，避免重大损坏和高昂的维修成本。
先进的技术保护我们的涡轮机。这项研究开发了一种创新方法，使用主成分分析(PCA) 和马哈拉诺比斯距离来尽早检测固定风力涡轮机结构的螺栓是否因振动而开始松动。
PCA 是一种降维技术，可将振动数据转换为主成分，从而更容易识别结构行为的细微变化。另一方面，马哈拉诺比斯距离根据涡轮机的健康状况测量当前数据与参考模型的偏差，从而可以高精度地检测异常。
为了验证该方法，我们在风力涡轮机的比例模型上进行了实验，并经历了不同的螺栓松动情况。使用振动传感器捕获详细数据，并使用 PCA 进行转换。然后使用马哈拉诺比斯距离将测量值与健康状态进行比较。
该研究成果发表在《结构健康监测》杂志上。
结果表明，在大多数情况下，螺栓松动的早期检测准确率超过 95%。这表明该技术可以在问题发展成严重故障之前及早发现问题。
这种方法最具创新性的地方在于它不需要以前的故障数据即可发挥作用。这种方法仅依靠健康状态的数据，对于难以记录结构故障的海上涡轮机来说尤其有用。
影响和好处
在风力涡轮机中实施此方法将显著提高运行安全性和效率。操作员无需依赖昂贵且通常不准确的目视检查，而是可以根据客观数据收到预警。这不仅提高了涡轮机的安全性，而且还通过最大限度地减少停机时间和意外故障风险来降低运营成本。
在可再生能源是实现可持续未来的关键的世界中，确保风力涡轮机的持续高效运行至关重要。这项研究提供了一种先进的技术解决方案，可以保护对风能的投资并确保清洁可靠的发电。
综上所述，这项由厄瓜多尔大学和加泰罗尼亚理工大学的研究人员进行的研究表明，PCA和马哈拉诺比斯距离等技术的结合可以为风力涡轮机的结构监测提供强大的解决方案。这不仅有助于防止故障，还可以优化维护，使运行更加高效。

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册