Giống như bất kỳ thiết bị chính nào khác trong ngành điện, tuabin gió đại diện cho một khoản đầu tư lớn cho các công ty dựa vào chúng để tạo ra cả điện và doanh thu. Tuy nhiên, không giống như tuabin khí hoặc lò hơi trong các nhà máy nhiệt điện than, tuabin gió có một số thách thức riêng. Việc sửa chữa tuabin gió có thể khó khăn vì một số lý do.
Hầu hết các trang trại điện gió đều ở những vùng hẻo lánh và công nhân đang phải sửa chữa trong khi có thể ở độ cao 330 feet trên không một lần tại địa điểm này. Cũng không giống như các nhà máy chạy bằng khí đốt tự nhiên hoặc nhiệt điện than, các nhà vận hành có thể lặp lại quá trình này nhiều lần do công suất của các tuabin gió tương đối nhỏ.
Sharanie Patterson, giám đốc tiếp thị của Petro-Canada Lubricants Inc., cho biết, một trong những chìa khóa để ngăn chặn việc sửa chữa tốn kém, tốn thời gian là bảo dưỡng có kế hoạch.
Bà nói: “Tua bin gió là một loại máy móc đắt tiền và hệ thống bôi trơn rất quan trọng để giữ cho cỗ máy đó hoạt động tốt. “Nhiều bộ phận khác nhau của tuabin gió cần được bôi trơn bằng nhiều loại mỡ bôi trơn từ dầu hộp số đến dầu thủy lực.”
Patterson cho biết, giữ cho hộp số của tuabin gió được bôi trơn thích hợp là điều quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ của tuabin gió. Dầu HARNEX 320 của Petro-Canada, được thiết kế để sử dụng trong hộp số tuabin gió, là một loại dầu tổng hợp hoàn toàn được thiết kế để chịu được các điều kiện mà tuabin gió có thể phải đối mặt, từ nhiệt độ khắc nghiệt đến khả năng ăn mòn từ nước mặn đối với tuabin gió ngoài khơi.
Loại dầu được sử dụng trong hộp số tuabin – và cho tất cả các bộ phận khác của tuabin gió – thường được nhà sản xuất thiết bị ban đầu chỉ định cho các đơn vị, với sự khác biệt chính là dầu là dầu tổng hợp hay khoáng chất.
Shell Lubricants cung cấp cả dầu tổng hợp (Shell Omala S4 GX 320 và Shell Omala S4 Wind) và dầu gốc khoáng (Shell Omala S3 Wind) cho hộp số tuabin gió. Chuyên gia ứng dụng sản phẩm của Shell Global Solutions Felix Guerzoni cho biết một điều mà công ty xem xét khi thiết kế sản phẩm là đảm bảo khách hàng có thể tin tưởng vào sản phẩm trong một khoảng thời gian đáng kể mà không ảnh hưởng đến độ tin cậy.
Ông nói: “Với sự xa xôi của những thiết bị này, chúng thường chỉ được bảo dưỡng, nếu không có sự thay đổi, tốt nhất là sáu tháng một lần. “Về dầu hộp số, khách hàng muốn sử dụng dầu hộp số và có tuổi thọ từ ba đến năm năm mà không cần thay, bởi vì có một số chi phí rất đáng kể liên quan đến việc thay dầu hộp số cũng như trong trường hợp hỏng hộp số và phải thay hộp số. Việc thuê các cần trục chuyên dụng cũng là một chi phí rất đáng kể. ”
Tuy nhiên, hộp số không phải là bộ phận duy nhất của tuabin cần bôi trơn. Các ổ trục máy phát điện và ổ trục lưỡi cũng yêu cầu bôi trơn, và có các điểm bôi trơn trên các cánh. Các cánh tháp gió có các ổ trục về cơ bản sẽ tạo lông cho cánh quạt để người vận hành có thể tối ưu hóa góc cánh để phù hợp với tốc độ gió. Ổ trục chính và ổ trục ngang cũng cần bôi trơn. Các tuabin cũng sử dụng hệ thống thủy lực cung cấp cơ cấu phanh cho một bộ phận, nhưng cũng có thể được sử dụng để điều khiển bước thủy lực trên các cánh quạt.
Với tất cả các bộ phận khác nhau yêu cầu bôi trơn, có thể cần nhiều sản phẩm để duy trì một tuabin duy nhất. Guerzoni cho biết Shell cố gắng tạo ra các sản phẩm có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khi nó có thể được thực hiện mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. “Chúng tôi đang cố gắng tối ưu hóa điều đó nhiều nhất có thể, bởi vì rõ ràng từ quan điểm của một kỹ sư dịch vụ, họ càng phải bôi ít chất bôi trơn càng tốt,” ông nói. “Một số công ty sẽ cố gắng thực hiện một giải pháp duy nhất, nhưng sau đó bạn phải xem xét độ tin cậy tổng thể của đơn vị so với việc cố gắng hợp lý hóa số lượng sản phẩm. Bạn có thể nhận được hiệu suất và độ tin cậy tốt hơn nhiều từ một sản phẩm thực sự được thiết kế cho ứng dụng cụ thể đó, đặc biệt là khi chúng ta nói về mỡ bôi trơn. Vì vậy, có một chút đánh đổi ở đó ”.
Shell Gadus S5 V460 KP 1.5 có thể được sử dụng cho ổ trục chính và ổ trục ngang, trong khi Shell Rhodina BBZ và Shell Gadus S5 V 110 KP mới được phát triển gần đây được thiết kế đặc biệt cho ứng dụng ổ trục lưỡi, Guerzoni cho biết. Công ty cũng có chất lỏng thủy lực được thiết kế cho ứng dụng nhiệt độ cực thấp trong Shell Tellus S4 VX 32.
Travis Lail, Cố vấn Tiếp thị Công nghiệp Châu Mỹ cho Công ty Tiếp thị Nhiên liệu, Dầu nhờn và Đặc sản ExxonMobil cho biết công ty của ông thực hiện cách tiếp cận tương tự để chuyên về dầu nhớt cho các bộ phận khác nhau của tuabin gió, nhưng cũng cố gắng tạo ra các sản phẩm đa dụng khi chất lượng không bị giảm sút. . Công ty sản xuất Mobil SHC XMP 320 để sử dụng trong hộp số của tuabin gió cũng như một số sản phẩm khác, bao gồm Mobil SHC Grease 460WT để sử dụng cho các ổ trục chính, trục và yaw và chất bôi trơn SMobil SHC 524 để sử dụng trong syte thủy lực và Mobil SHC Gear XMP , được sử dụng trong hơn 40.000 tuabin trên toàn cầu.
Ông nói: “Cách tiếp cận của chúng tôi đối với ngành là cung cấp các sản phẩm được tối ưu hóa cho các ứng dụng cụ thể. “Tất nhiên, chúng tôi cố gắng giúp khách hàng sử dụng số lượng chất bôi trơn thích hợp ít nhất có thể để đáp ứng nhu cầu bôi trơn của họ.”
Tối ưu hóa số lượng các ứng dụng tiềm năng trong khi sản xuất sản phẩm chất lượng cao nhất chỉ là một lĩnh vực mà các công ty xem xét trong quá trình nghiên cứu và phát triển của họ. Khi công nghệ tuabin tiếp tục phát triển và các công ty sản xuất tuabin gió lớn hơn, các công ty sản xuất dầu bôi trơn cũng cần sản xuất chất bôi trơn để theo kịp ngành công nghiệp.
“Hộp số thực sự tạo ra căng thẳng bổ sung, và bản chất là nó thách thức khả năng duy trì độ bền màng đủ của dầu,” Lail nói. “Bạn phải cải thiện các gói phụ gia và dầu gốc mà bạn sử dụng để đảm bảo rằng bạn có thể tối ưu hóa khả năng chống oxy hóa nhưng vẫn duy trì tính lưu động ở nhiệt độ thấp.”
Guerzoni cho biết một cách để đảm bảo các sản phẩm được tối ưu hóa cho các tuabin gió khác nhau là làm việc trực tiếp với các nhà sản xuất thiết bị ban đầu.
“Chúng tôi đã có một dòng sản phẩm rất thành công và đã được chứng minh tại thời điểm hiện tại, nhưng khi các tuabin này ngày càng có kích thước lớn hơn với tháp cao hơn, chiều dài cánh dài hơn và cấp megawatt cao hơn, điều đó tạo thêm những thách thức mới và gây thêm căng thẳng cho và căng thẳng hơn đối với dầu, ”ông nói. “Kết quả là các thông số kỹ thuật đang thay đổi với tốc độ rất nhanh, đặc biệt là về mặt dầu hộp số, và vì vậy, với tư cách là nhà cung cấp dầu, chúng tôi liên tục xem xét các bản cập nhật và thay đổi trong xu hướng thiết kế và đưa ra các sản phẩm mới. đáp ứng những yêu cầu đó. ”
Tuy nhiên, bôi trơn tuabin chỉ là một phần của quy trình bảo dưỡng thiết bị tại các trang trại điện gió. Dennis Pruett, người lãnh đạo Dịch vụ Hoạt động Toàn cầu của GE Renewable Energy, cho biết việc bảo trì theo kế hoạch cũng có thể bao gồm các dịch vụ như thay bộ lọc và mô-men xoắn của bu lông. Bảo trì ngoài kế hoạch có thể bao gồm các hỏng hóc của bộ phận điện và việc thay thế bộ phận.
Ông nói: “Việc bảo dưỡng tuabin gió rất quan trọng vì những lý do tương tự như việc bảo dưỡng thường xuyên cho xe hơi của bạn. “Tuabin là một cỗ máy phức tạp, thường xuyên xử lý tải trọng, áp suất và ứng suất cực lớn. Việc bảo dưỡng là rất quan trọng để đảm bảo rằng tuabin gió hoạt động với công suất và hiệu quả cao nhất ”.
GE Renewable Energy vừa là nhà sản xuất thiết bị ban đầu cho tuabin gió vừa là nhà cung cấp dịch vụ bảo trì. Nhiều khách hàng của GE Renewable Energy ký thỏa thuận dịch vụ cùng lúc với việc mua các đơn vị mới. Khi tuabin hết hạn bảo hành, nó sẽ được kiểm tra sau bảo hành. Sau đó, chủ sở hữu quyết định họ muốn giữ OEM làm nhà cung cấp dịch vụ, sử dụng nhà cung cấp dịch vụ bên thứ ba hoặc tự thực hiện bảo trì, Pruett nói.
Pruett cho biết GE Renewable Energy có hơn 22.000 đơn vị được lắp đặt trên toàn cầu, với khoảng 6.000 đơn vị trong số đó hiện đang được bảo hành. Mỹ đã chứng kiến sự gia tăng lớn trong các dự án điện gió trong thời gian gần đây với tín dụng thuế sản xuất hiện đang có hiệu lực. Theo Hiệp hội Năng lượng Gió Hoa Kỳ, khoảng 183 dự án điện gió với công suất mới là 13 GW đã được xây dựng vào năm 2012. Con số này gần gấp đôi so với 103 dự án điện gió được xây dựng trong năm 2011.
“Chế độ bảo hành tiêu chuẩn cho một tuabin gió kéo dài hai năm, vì vậy trong vài năm tới sẽ có một số lượng lớn các tuabin hết hạn bảo hành,” Pruett nói.
Robert Bergqvist, phó chủ tịch phụ trách bán hàng và tiếp thị của UpWind Solutions , kỳ vọng sẽ chứng kiến sự tăng trưởng trong lĩnh vực kinh doanh bảo dưỡng tuabin trong vài năm tới khi tuabin có tuổi và chủ sở hữu khám phá các lựa chọn. UpWind Solutions là một trong những nhà cung cấp bên thứ ba của các công ty vận hành và bảo trì, các giải pháp giám sát sức khỏe lái xe và quản lý tài sản mà chủ sở hữu tuabin có thể chọn sử dụng.
Bergqvist cho biết UpWind Solutions, công ty quản lý nhóm các dự án gió 2,5 GW, đã phát triển một mô hình quản lý tài sản của các dự án gió khác với mô hình cho các nhà máy điện thông thường.
“Người ta phải xem xét thực tế rằng phụ tùng thay thế và vật tư tiêu hao là một phần chính trong chi tiêu O&M hàng năm, rằng việc thực hiện kiểm tra bằng kính lỗ khoan của một hộp số trong một tuabin bị gắn cờ có vấn đề tiềm ẩn và sản xuất điện từ một tuabin thường ở mức hoặc dưới 3 MW. Chi phí quản lý tài sản, bất kỳ giải pháp giám sát nào và chi phí sửa chữa tiềm ẩn phải phù hợp với việc tạo ra doanh thu, ”ông nói.
Bergqvist cho biết công ty của ông đang liên tục giám sát các tuabin để xác định các loại bảo trì khác nhau có thể được thực hiện để tránh cho thuê cần cẩu hoặc các thiết bị khác. Nếu có thể sớm xác định được 10 thiết bị có khả năng hỏng hóc, các nhà khai thác có thể lên lịch thay thế chủ động các thiết bị đó cùng một lúc.
Giám sát thiết bị là một phần quan trọng để ngăn ngừa việc sửa chữa tốn kém, ông nói. UpWind Solutions cung cấp các giải pháp theo dõi sức khỏe của các chuyến tàu cung cấp kết quả cho phép công ty tạo ra “một phân tích dự đoán, thông minh để xác định các ngoại lệ có khả năng thất bại cao trong thời gian tới,” ông nói.
“Nếu bạn có thể giải quyết các vấn đề trước khi chúng trở thành vấn đề lớn, thì bạn sẽ kéo dài tuổi thọ của thiết bị,” Bergqvist nói thêm.
