TRWAŁE, WYKONYWANE NA MIEJSCU ROZWIĄZANIA ODPORNE NA EROZJĘ I KOROZJĘ
Nowy trend w technologii energii odnawialnej
Z całą pewnością energetyka wiatrowa jest jedna z najważniejszych, jeśli nie najważniejszą gałęzią sektora energii odnawialnej. Niezaprzeczalnie jest to jedno z najważniejszych źródeł pozyskiwania czystej energii. Przewiduje się że do roku 2022 energetyka wiatrowa w skali globalnej będzie w stanie wygenerować moc równą 800 GW.
Energetyka wiatrowa jest jedną z najprężniej rozwijających się gałęzi przemysłu na świecie. Cały czas budzi niezmienne zainteresowanie a także przyciąga coraz to nowych inwestorów.
Dane z końca 2015r. pokazują ze energia wiatrowa zaspokoiła 3,7% zapotrzebowania na energię elektryczną na świecie. Z kolei w roku 2016 na całym świecie działało ponad 340 000 turbin wiatrowych. Można zaobserwować tendencję wzrostową - wraz z rozwojem technologii i upowszechnianiem się turbin wiatrowych liczba działających turbin będzie się zwiększać.
Problemy w pozyskiwaniu energii wiatrowej
Sektor energii wiatrowej boryka się z różnymi problemami, w tym z technologicznymi. Jednym z najpoważniejszych jest konserwacja turbin. Procedura konserwacji turbiny obejmuje zatrzymanie jej oraz demontaż, czyli wyłączenie jej z użytku na czas koniecznych zabiegów. Oczywiście generuje to niepożądane koszty oraz generuje długotrwałe i niekorzystne przestoje.
Dla przykładu : przeciętna, standardowa turbina wiatrowa składa się z blisko 8000 różnych elementów. Każdy z nich może ulec różnym uszkodzeniom oraz zużyciu w wyniku eksploatacji. Te czynniki powodują konieczność stosowania konserwacji.
Zużycie elementu może nastąpić na skutek czynników środowiskowych, erozji, korozji itd.
Z innymi problemami wiąże się eksploatacja morskich farm wiatrowych. Z oczywistych względów wszelkie naprawy nie należą do najprostszych, a warunki środowiskowe sprawiają że elementy muszą pracować w znacznie cięższych warunkach.
Poniżej przedstawimy sposoby rozwiązywania problemów pojawiających się w pracy turbin wiatrowych, naprawie oraz zabezpieczaniu ich z pomocą odpornych na zużycie materiałów firmy Belzona.
Gdzie dochodzi do uszkodzeń?
Aby móc dobrze przyjrzeć się poruszanym zagadnieniom, omówimy trzy podstawowe elementy turbin:
• Gondola
• Łopaty
• Wieża/transformator
ZABEZPIECZENIE 60 ŁOPAT TURBIN WIATROWYCH
Właściciel elektrowni wiatrowej poszukiwał rozwiązania umożliwiającego zabezpieczenie przed dalszą erozjąkrawędzi natarcia (ang. LEP — Leading Edge Protection)
Uszkodzenia łopat turbin
Właściciel elektrowni wiatrowej poszukiwał rozwiązania umożliwiającego zabezpieczenie przed dalszą erozją krawędzi natarcia (ang. LEP — Leading Edge Protection)
Uszkodzenia łopat turbin
Erozja krawędzi natarcia (LEE) jest jedną z najczęstszych przyczyn uszkodzeń turbin wiatrowych. Zachodzi ona w wyniku prędkości obrotowej łopat powodującej ogromne obciążenia na ich końcówkach, a także uderzenia i ścieranie (między innymi w wyniku oddziaływania deszczu, pyłu, lodu, gradu, wyładowań atmosferycznych czy kontaktu z owadami i ptakami). Erozja krawędzi natarcia łopat które są niezabezpieczone, może prowadzić do utraty ich wyważenia. Taki stan negatywnie wpływa na wał, przekładnię oraz prowadzi do obniżenia sprawności mechanizmu.
Studium przypadku
Farma wiatrowa działająca w kanadyjskiej prowincji Quebec poszukiwała rozwiązania umożliwiającego zabezpieczenie krawędzi natarcia 60 łopat turbin wiatrowych. Stan łopat uległ pogorszeniu pod wpływem erozji, którą spowodował deszcz oraz inne czynniki środowiskowe, co obniżyło sprawność i wydajność turbin. W dłuższej perspektywie spowodowałoby to także skrócenie ich żywotności.
Wspomniana firma zasygnalizowała, że stosowane przez nią wcześniej zabezpieczenie przed erozją krawędzi nie działało ze spodziewaną skutecznością. Ponadto, było trudne w stosowaniu.
Zdecydowano się na wypróbowanie innego rozwiązania, skuteczniejszego oraz prostego w zastosowaniu. Wybór padł na zabezpieczenie materiałem Belzona 1341 (Supermetalglide). Materiał ten jest często stosowany do zabezpieczania krawędzi natarcia przez erozją, gdyż można go zastosować w prosty sposób przy użyciu wałka lub pędzla. Ponadto charakteryzuje się wysoką odpornością na erozję. Materiał Belzona 1341 (Supermetalglide) przewyższał zastosowaną uprzednio powłokę, zarówno pod kątem skuteczności, jak i trwałości, a na dodatek zapobiegał dalszym uszkodzeniom.
Opis aplikacji
Aplikację rozpoczęto od przetransportowania łopat do warsztatu, w którym uprzednio zaplanowano ich ogólną konserwację. W wyniku erozji u podłoża łopat powstały wżery oraz doszło do ubytków w żelowej powłoce. Aby odbudować ubytki i przywrócić prawidłowe wymiary łopat zastosowano materiał wypełniający. Następnie powierzchnie schropowacono przy użyciu piaskarki mechanicznej i oczyszczono. Po przygotowaniu nałożono przy użyciu wałka jedną powłokę produktu Belzona 1341 o średniej grubości 0,3 mm.
W trakcie aplikowania materiału, personel firmy Belzona zapewniał wsparcie u klienta. Dzięki temu wzrosło zaufanie właściciela obiektu do firmy Belzona. Ponadto łatwość zastosowania (w porównaniu z zastosowaną uprzednio powłoką) sprawiła, że właściciel turbin wziął pod uwagę możliwość zastosowania w przyszłości materiału Belzona 1341.
NAPRAWA WAŁU TURBINY W SIEDZIBIE KLIENTA
Firma Belzona umożliwiła właścicielowi obiektu zaoszczędzenie setek tysięcy dolarów dzięki naprawie na miejscu
Uszkodzenie wału
W farmie wiatrowej w Teksasie doszło do uszkodzenia wału jednej z turbin wiatrowych. Właściciel farmy obawiał się, że konieczne będzie rozmontowanie i zdjęcie całej turbiny w celu naprawy.
Znajdujący się w gondoli wał był nieprawidłowo uziemiony. Powodowało to znaczną korozję elektrochemiczną, a w rezultacie destabilizację całej turbiny.
Opcja wymiany i naprawy
Zdecydowano, że wał można wymienić lub naprawić. Każda z tych pierwotnych opcji wiązała się z kosztami sięgającymi setek tysięcy dolarów oraz wyłączeniem turbiny z eksploatacji na dwa, a nawet trzy tygodnie.
Opcja 1: wymiana wału generatora — koszt ok.
300 000 dolarów.
Opcja 2: wymontowanie wału i jego przewiezienie do warsztatu celu naprawy metodą napawania. Koszt tej naprawy był podobny — 275 000 dolarów.
Opcja 3: System firmy Belzona
Klient znał rozwiązania firmy Belzona, dlatego wybrał materiał Belzona 1111 (Super Metal) do odbudowy wału i przywrócenia mu wymiarów nominalnych.
Ponadto w przypadku ponownego uszkodzenia uziemienia wału produkt Belzona 1111 zapobiega ponownemu wystąpieniu problemu, ponieważ nie ulega korozji i stanowi barierę elektryczną.
Firma Belzona umożliwiła właścicielowi obiektu zaoszczędzenie setek tysięcy dolarów dzięki naprawie uszkodzonego elementu w siedzibie klienta.
Aplikacja produktu firmy Belzona
W ramach tego zastosowania wymagane było wykonanie formy dzielonej do założenia na wale. Wykonano je z mosiądzu, precyzyjnie odtwarzając wymiary wału. Następnie na wał nałożono materiał Belzona 1111 i zaciśnięto na nim pokrytą wcześniej separatorem Belzona 9411 formę. Po utwardzeniu formy zdjęto w celu ponownego jej wykorzystania, a wał został odbudowany.
Łączny koszt aplikacji włącznie z materiałami firmy Belzona wyniósł mniej niż 10 000 dolarów, co stanowiło ułamek kosztów rozwiązań alternatywnych. Klient był pod wrażeniem osiągniętego rezultatu. To właśnie dlatego firma energetyczna zdecydowała się stosować tę metodę naprawy jako standardową we wszystkich jej farmach wiatrowych. Natychmiast wytworzono dziesięć mosiężnych forem o różnych kształtach odpowiadających typom eksploatowanych wałów.
