يتم دفع الأجزاء الميكانيكية في توربينات الرياح إلى أقصى حدودها بسبب الدوران المستمر، وتغير أحمال الرياح، والطقس القاسي، وحقيقة أنها يجب أن تستمر لعقود من الزمن دون أن يكون من السهل إصلاحها. العمود الرئيسي هو الجزء الأكثر أهمية في أي محرك توربيني. تحدد موثوقيته ما إذا كان النظام بأكمله ينتج الطاقة أم لا.مهاوي التوربيناتالتي يمكن أن تلبي هذه الاحتياجات يتم تصنيعها من خلال عملية تسمى "تزوير العمود".تزويرتصنع أعمدة يمكنها تحمل ملايين دورات التحميل على مدى عمر خدمة يتراوح من 20 إلى 25 عامًا من خلال تشغيل الفولاذ تحت ضغط متحكم فيه لتنعيم هيكل الحبوب والتخلص من أي عيوب بالداخل. ويوضح في هذه القطعة لماذاتزوير رمحليس فقط مفضلاً ولكنه ضروري أيضًا في تطبيقات طاقة الرياح.
لماذا تعتبر الأعمدة المزورة ضرورية لموثوقية توربينات الرياح
المتطلبات الهيكلية لنظام الدفع لتوربينات الرياح
ينقل العمود الرئيسي لتوربينات الرياح القوة من محور الدوار إلى علبة التروس أو المحرك. كما أنه يدعم لحظات الوزن والالتواء لمجموعة الدوار. تتغير سرعة الرياح واتجاهها طوال الوقت، مما يجعل هذه الأحمال تتغير طوال الوقت. وهذا يخلق حالة إجهاد معقدة ومتعددة المحاور تتغير دائمًا. تلبي عملية تشكيل العمود هذه الاحتياجات من خلال تصنيع جزء تكون خصائصه المادية سميكة ومتسقة عبر المقطع العرضي بأكمله-. لا توجد ثقوب أو عيوب أو نقاط ضعف-فقط فولاذ عالي القوة-متماثل تمامًا ويمكنه التعامل مع أي شيء تلقيه الرياح عليه.
سلامة المواد في ظل التحميل طويل الأمد-.
لا يتم تغيير أعمدة التوربينات بقدر ما يتم تغيير أجزاء التآكل الصغيرة أثناء الإصلاح الروتيني. ومن المفترض أن تدوم طوال فترة استمرار التوربين، والتي عادة ما تكون 20 عامًا أو أكثر. سيتم فحصها، لكن ليس المقصود استبدالها. لكي تكون فترة الخدمة هذه ممكنة، يجب أن تكون المادة صلبة، وهو ما لا يمكن القيام به بأمان إلا عن طريقطريقة صب المحور. عندما يتم تشكيل الفولاذ، يتم ضغطه، مما يملأ الثقوب الصغيرة، ويجعل الحبيبات أصغر، ويصطف الهيكل البلوري مع مسارات الضغط الرئيسية في العمود. وهذا يجعل الجزء الذي تتطابق سماته الحقيقية بشكل وثيق مع - وغالبًا ما يتجاوز - مواصفات التصميم. وهذا يمنح المهندسين الثقة في قدرتهم على تخمين كيفية تصرف الجزء بشكل صحيح على المدى الطويل.
متطلبات ضمان الجودة والتتبع
يحتاج صانعو المعدات الأصلية (OEMs) ومجموعات الموافقة على توربينات الرياح إلى الكثير من المعلومات حول كل مكون مهم للمحرك. إذا كنت تستخدم السيطرة عليهاتزوير رمحطريقة صنع أرمح مزورة، يمكنك الحصول على تتبع كامل للمواد. يتضمن ذلك أرقام الحرارة، وشهادات الكيمياء، ونتائج الاختبارات الميكانيكية، وسجلات الاختبارات غير المدمرة. الموردين الحاصلين على شهادة ISO 9001:2015، مثلالصين ويلونج، لدينا أنظمة مراقبة الجودة التي تقوم برصد هذه المعلومات وتتبعها بطريقة منظمة. بهذه الطريقة، يمكن تتبع كل عمود مطروق يتم شحنه مرة أخرى حتى المواد الخام والظروف التي تم تصنيعه فيها. يعد هذا المستوى من المسؤولية ضروريًا في مجال حيث يمكن لجزء واحد مكسور أن يمنع التوربين من العمل لمدة أسابيع.
كيف يعزز التشكيل مقاومة التعب في أعمدة التوربينات
دور تدفق الحبوب في أداء التعب
تبدأ شقوق التعب في الأماكن التي يوجد بها الكثير من الإجهاد، مثل التغيرات الحادة أو عيوب السطح أو الكسور الداخلية، وتنتشر تحت التحميل المتكرر حتى تنكسر المادة. يتم إيقاف ذلك من خلال عملية تشكيل العمود، والتي تتأكد من أن خطوط تدفق الحبوب تمتد على طول العمود وحول المعالم الهندسية مثل الأكتاف وممرات المفاتيح دون التوقف للقطع. يضع هيكل الحبوب الموجه هذا الاتجاه الأصعب للمادة على طول مسار الحمل الرئيسي. وهذا يجعل مستوى التوتر أعلى بكثير قبل أن يبدأ صدع التعب في التشكل. تعني هذه الحافة الهيكلية الدقيقة بشكل مباشر سنوات أكثر من الخدمة الثابتة للجزء الذي سيتم تحميله وتفريغه مئات الملايين من المرات على مدار عمره.
الضغوط المتبقية الضاغطة كآلية دفاع
تعد إضافة الضغوط الضاغطة المتبقية على سطح الجزء وبالقرب منه إحدى الفوائد الأقل وضوحًا لعملية تزوير العمود. تتسبب ضغوط الشد في نمو شقوق التعب، لكن ضغوط الضغط المتبقية توقفها. لا يمكن أن ينتشر الكراك عبر منطقة مضغوطة. تزوير خاضع للرقابة، جنبا إلى جنب مع الحقالمعالجة الحراريةوالتشطيب السطحي، يخلق شكلاً من الضغط المتبقي الذي يمنع تشققات التعب من البدء في أضعف نقاط العمود. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص في نصف قطر الشرائح وأسطح مجلة المحمل، وهي أماكن بها الكثير من الضغط وحيث يبدأ عادةً تآكل عمود التوربين.
تحسين المعالجة الحرارية بعد تزوير
تعمل عملية تشكيل العمود والمعالجة الحرارية التي تأتي بعد ذلك معًا للحصول على ملف تعريف الخاصية الميكانيكية النهائي الذي يريده مهندس التصميم. بعد التشكيل، يعمل التبريد والتصلب على تحسين التوازن بين القوة والمتانة، مما يجعل المعدن أكثر مقاومة للتآكل والكسر الهش. ونتيجة لكون البنية المجهرية المطروقة موحدة وغير منفصلة مثل المسبوكات، فإن تفاعل المعالجة الحرارية هو نفسه من عمود إلى آخر ومن دفعة إلى أخرى. ولهذا السبب، يمكن للمصنعين التأكد من أن كل عمود يرسلونه يلبي الحد الأدنى من المتطلبات. هذه قاعدة صارمة يطبقها مصنعو المعدات الأصلية لتوربينات الرياح قبل السماح بدخول الأجزاء إلى الإنتاج.
مقارنة مهاوي مزورة ومصبوبة في تطبيقات طاقة الرياح
لماذا يفشل الصب في الأعمدة الرئيسية؟
عندما تقوم بصب جزء كبير ومهم ماديًا مثل العمود الرئيسي لتوربينات الرياح، فإنك تتعرض لمخاطر يصعب تقليلها بالكامل من خلال الفحص وحده. عندما تتصلب القوالب الكبيرة، فإنها تخلق هياكل حبيبية خشنة، وفصل شجيري، وفجوات داخلية تجعل المادة أقل متانة وأقل مقاومة للكسر من المواد المشغولة. على الرغم من أن الصب يعد طريقة جيدة لتصنيع أجزاء قريبة من الشكل-شبكة-، إلا أن الصفات الميكانيكية للأجزاء المصنوعة بواسطةتزوير رمحأفضل بشكل عام لأن المادة تم معالجتها بدلاً من صبها وتصلبها فقط. إن الفرق في الاعتمادية بين الأعمدة المطروقة والمصبوبة أكبر من أن يتم تجاهله في صناعة طاقة الرياح، حيث تعني الأجزاء المكسورة دخلاً ضائعًا وإصلاحات يصعب القيام بها في الخارج أو في المناطق الريفية.
مقارنة الخصائص الميكانيكية
عندما تضع قضبان فولاذية مطروقة ومصبوبة من نفس المادة والمعالجة الحرارية بجانب بعضها البعض، فإن القضبان المطروقة تتمتع دائمًا بقوة شد أعلى وقوة إنتاجية وصلابة تأثير. تخلق عملية تشكيل العمود حبيبات صغيرة متساوية مع انتشار متحكم فيه للكربيدات ومراحل ثانية أخرى. وهذا يجعل المادة أكثر صعوبة في الكسر، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة، وهو أمر مهم للتوربينات التي تعمل في الأماكن الباردة. وفقًا لنتائج اختبار الكلال، يمكن للأعمدة المطروقة التعامل مع سعات إجهاد الدورة الأعلى بكثير قبل أن تبدأ في التشقق مقارنة بالإصدارات المصبوبة. وهذا يعني أنها سوف تستمر لفترة أطول وتحتاج إلى عدد أقل من خطوات الإصلاح غير المتوقعة أثناء وقت عمل التوربين.
اعتبارات التكلفة على مدى دورة حياة التوربينات
وبسبب تكلفة الأدوات وكمية الطاقة اللازمة لعملية الحدادة،قضبان مزورةتكون أكثر تكلفة للشراء في البداية. عند إضافة التكلفة الإجمالية لدورة الحياة بأكملها، والتي تتضمن فترات التوقف غير المخطط لها، وتحريك الرافعة لاستبدال عمود بعيد، وفقدان إنتاج الطاقة، فإن أعمدة الصب تكون الخيار الأرخص إلى حد كبير. الأشخاص الذين يعملون في مزارع الرياح ولديهم أعمدة صب يفشلون يعرفون هذه الرياضيات جيدًا. عند مقارنتها بتكلفة فشل واحد في الخدمة، فإن التكلفة الإضافية المدفوعة مقابل عمود الصب أثناء الاقتناء تكون صغيرة. وينطبق هذا بشكل خاص على مواقع التوربينات البحرية أو النائية حيث يصعب الوصول إلى الإصلاحات وتكلف الكثير.
فوائد الصيانة وطول العمر لأعمدة التوربينات المزورة
فترات التفتيش الموسعة
من أجل خفض التكاليف والتأكد من توفر التوربينات دائمًا، يرغب المالكون في تمديد الوقت بين عمليات الفحص المخططة وأحداث الصيانة. التزوير رمحالطريقة تجعل المادة أكثر استقرارًا، لذلك من الممكن التحقق منها كثيرًا. وذلك لأن خطر نمو العيوب غير المتوقعة أقل بكثير من خطر حدوثهمكونات الصب. عند وضع الأعمدة المطروقة في الخدمة لأول مرة، يُظهر الاختبار غير المدمر-عادةً أنها نظيفة وخالية من العيوب-. وهذا يوفر خط أساس موثوقًا للمراقبة طوال عمر التوربين، مما يسمح للمشغلين بالتخطيط لأنشطة الصيانة بناءً على الحالة الفعلية بدلاً من الجداول الزمنية الاحترازية الحذرة.
التوافق مع أنظمة مراقبة الحالة
تم دمج أنظمة مراقبة الحالة (CMS) في توربينات الرياح الحديثة. تراقب هذه الأنظمة الاهتزازات ودرجات الحرارة ومصادر الصوت للعثور على المشكلات قبل أن تتعطل. إن عملية تشكيل العمود تجعل الأجزاء التي يكون سلوكها الديناميكي معروفًا وموحدًا. وهذا يجعل من السهل تعيين إشارات قياسية دقيقة لخوارزميات CMS. المعيار الثابت يجعل الاختلافات بارزة بشكل أكثر وضوحًا، مما يتيح لك العثور على علامات تآكل المحامل أو عدم محاذاةها أو نمو الشقوق بشكل أسرع. إن حقيقة أن أعمدة الصب عالية الجودة- تعمل باستخدام تقنية التتبع الرقمي تدعم التحرك نحو أساليب الإصلاح المخطط لها والتي تقلل التكاليف وفترات التوقف غير المخطط لها.
دعم عمر التصميم لمدة 25 عامًا
يتم تمويل مشاريع توربينات الرياح بناءً على تقديرات بأنها ستعمل لمدة تتراوح بين 20 إلى 25 عامًا. يجب أن تفي جميع الأجزاء الرئيسية بعمر التصميم هذا، وإذا انكسر أحد الأجزاء في وقت مبكر جدًا، فإن العمود الرئيسي يعد واحدًا من أصعب الأجزاء وأكثرها تكلفة في الإصلاح. عندما تستخدم المادة المناسبة، والمعالجة الحرارية، واللمسة النهائية على الجزء الخارجي من العمود أثناء عملية الحدادة، فإنه يتم تصنيع أعمدة تكون تقديرات عمرها الافتراضي للضغط، بناءً على-طرق ميكانيكا الكسر المعروفة، أعلى بكثير من هدف التصميم. الموردين مثلالصين ويلونج، الذي تم صنعهأجزاء الصب المخصصةللعملاء في أوروبا وأمريكا الشمالية ومنطقة{{0}آسيا والمحيط الهادئ لأكثر من 20 عامًا، أن يتمتعوا بمهارات التحكم في العمليات وإدارة الجودة للوفاء بوعود الأداء هذه.
خاتمة
يعد تشكيل العمود أمرًا ضروريًا في تطبيقات توربينات الرياح لأنه يقدم ما لا يمكن أن تضاهيه أي عملية تصنيع أخرى: عمود رئيسي ببنية حبيبية مكررة، ومقاومة فائقة للتعب، وإمكانية تتبع المواد بالكامل، -والموثوقية على المدى الطويل التي تتطلبها اقتصاديات طاقة الرياح. مع نمو التوربينات بشكل أكبر وانتقالها إلى مواقع بحرية أكثر تحديًا، ستصبح فجوة الأداء بين الأعمدة المزورة والبديلة أكثر أهمية.الصين ويلونج، حاصلة على شهادة ISO 9001:2015 وتخدم العملاء العالميين منذ عام 2001، وتقدم الخبرة الهندسية والبنية التحتية عالية الجودة لتزويد أعمدة التوربينات المطروقة التي تلبي المواصفات الأكثر صرامة.
التعليمات
ما هي درجات الفولاذ المستخدمة عادة في تزوير عمود توربينات الرياح؟
تشمل الدرجات الشائعة فولاذ سبائك الكربون المتوسط-مثل 42CrMo4، و34CrNiMo6، و18CrNiMo7-6. توفر هذه السبائك مزيجًا من الصلابة والمتانة ومقاومة التعب المطلوبة للأعمدة الدوارة الكبيرة. تعتمد الدرجة المحددة المختارة على حجم العمود وأحمال التشغيل ودورة المعالجة الحرارية المحددة من قبل مصمم التوربين.
ما هي-طرق الاختبار غير المدمرة التي يتم تطبيقها على أعمدة التوربينات المطروقة؟
يعد اختبار الموجات فوق الصوتية (UT) الطريقة الأساسية لاكتشاف العيوب الداخلية في الأعمدة الكبيرة المطروقة، وهو قادر على تحديد الشوائب أو الفراغات أو الشقوق في جميع أنحاء المقطع العرضي الكامل-. يتم استخدام فحص الجسيمات المغناطيسية (MPI) للكشف عن الانقطاعات السطحية والقريبة من السطح. يتم تنفيذ كلتا الطريقتين عادةً بعد المعالجة الحرارية النهائية والتصنيع الآلي، مع توثيق النتائج كجزء من سجل جودة المكون.
هل يمكن إنتاج أعمدة التوربينات المطروقة وفقًا للرسومات والأبعاد المخصصة؟
نعم. يقوم المصنعون ذوو الخبرة مثل Welong بإنتاج أعمدة مطروقة للعملاء-الرسومات الهندسية والعينات المقدمة. تستخدم فرقهم الهندسية AutoCAD وPro-Engineering وSolidworks، ويمكنها المساعدة في تطوير الرسومات أو تحسينها عند الحاجة. تدعم هذه المرونة كلاً من برامج إنتاج OEM ومتطلبات عمود الاستبدال بعد البيع.
كيف تساهم عملية تشكيل العمود في عمر تصميم التوربين الذي يبلغ 25 عامًا؟
يؤدي التشكيل إلى إنتاج عمود يتميز بمقاومة فائقة للتعب، وعيوب داخلية قليلة، وخصائص ميكانيكية متسقة - وكلها تدعم بشكل مباشر المتانة طويلة المدى-. عند دمجها مع المعالجة الحرارية المناسبة والتشطيب السطحي، يتم تصميم الأعمدة المطروقة واختبارها لإرهاق أهداف العمر التي تتجاوز متطلبات التصميم التي تتراوح من 20- إلى 25 عامًا، مما يقلل من خطر الفشل المبكر أثناء الخدمة.
ما هي الشهادات التي يجب أن يحملها مورد تزوير عمود توربينات الرياح؟
ISO 9001:2015 هي شهادة إدارة الجودة الأساسية. اعتمادًا على متطلبات العميل، قد يحتاج الموردون أيضًا إلى إثبات الالتزام بمعايير صناعة طاقة الرياح المحددة أو تقديم تقارير فحص من طرف ثالث. تعد إمكانية التتبع الكامل للمواد وتقارير الاختبار الميكانيكي وسجلات الاختبارات غير التدميرية بمثابة توقعات توثيقية قياسية لتوربينات الرياح الرئيسيةالمطروقات رمح.
شريك مع مورد أعمدة مطروقة أثبت كفاءته - تواصل مع Welong Today
إذا كان مشروعك يتطلب أعمدة توربينية مصوغة تلبي معايير الأداء والتوثيق المطلوبة،ويلونجعلى استعداد للمساعدة. مع أكثر من عقدين من الخبرة في توريد المكونات المعدنية المخصصة لعملاء طاقة الرياح والنفط والغاز والفضاء والصناعة في جميع أنحاء المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وفرنسا وأستراليا وخارجها، فإننا نجمع بين كفاءة التصنيع الصينية وإدارة الجودة الصارمة. حاصلة على شهادة ISO 9001:2015، ولديها-قدرة هندسية، وملتزمة بالتسليم في الوقت المحدد-، وتعتبر Welong شريكك الموثوق به في مجال الأعمدة المطروقة. أرسل لنا رسوماتك أو المواصفات الفنية اليوم علىmetal@welongpost.com.
مراجع
1. ايه اس ام انترناشيونال. (2005).دليل ASM، المجلد 14A: تشغيل المعادن: التشكيل بالجملة. ASM الدولية، ماتيريالز بارك، أوهايو.
2. بيرتون، تي، جنكينز، إن، شارب، دي، وبوساني، إي. (2011).دليل طاقة الرياح(الطبعة الثانية). جون وايلي وأولاده، تشيتشيستر، المملكة المتحدة.
3. هاو، إي. (2013).توربينات الرياح: الأساسيات والتقنيات والتطبيق والاقتصاد(الطبعة الثالثة). سبرينغر، برلين.
4. ديتر، جي إي (1988).علم المعادن الميكانيكية(الطبعة الثالثة). ماكجرو-هيل، نيويورك.
5. باننتين، جيه إيه، كومر، جيه جيه، وهاندروك، جيه إل (1990).أساسيات تحليل التعب المعدني. برنتيس هول، إنجليوود كليفس، نيوجيرسي.
6. دي إن في جي إل. (2016).DNVGL-ST-0361: آلات توربينات الرياح. DNV GL، هوفيك، النرويج.
