На фото ниже приведены эрозионные повреждения передней кромки лопастей ветрогенераторов.
Данные повреждения лопасть, будучи установленной на ветрогенераторе в шельфовой зоне Северного моря, получила всего за два года эксплуатации.
Но примечательны даже не столько сами повреждения, сколько то, что вызвало их. Это самые обычные капли дождя! Казалось бы, данный тип повреждений был бы ожидаем для засушливых районов, где ветер переносит частички песка и пыли, и в условиях большой влажности, присущей Северному морю, его не должно было бы быть. Однако расчёты показали, что при суммировании скоростей свободного падения капли и скорости вращения лопастей, тангенциальная скорость удара капли дождя о переднюю кромку лопасти ближе к наружному диаметру не падает ниже 80 м/с (288 км/ч). Если принять средний размер капли за 3мм (в реальности он варируется в зависимости от погодных условий от 0.5мм до 5мм) и вес 14мг, то получим, что суммарная сила воздействия на лопасть от такой капли будет равна 76N (приблизительно 7.6кг в весовом эквиваленте). Вроде бы немного? Но если посчитать, на какую площадь приходится данное воздействие (при условии, что капля при соударении расплющивается до 6мм), то получаются внушительные 26,5 атмосфер. То есть поверхность передней кромки лопасти подвергается воздействию микрогидроударов (вспомните, что делает кавитация с гребными винтами судов).
При наличии поверхностных дефектов (царапин, трещин и т.п.) полученных ещё на этапах изготовления, транспортировки и установки данное разрушительное воздействие только усиливается.
Чем чреваты подобные повреждения? Надо понимать, что повреждения как на фото вовсе не требуют немедленной замены лопасти из-за угрозы её разрушения. Однако они серьёзно нарушают аэродинамику лопасти и ведут к снижению эффективности ветрогенератора снижая вырабатываемую им мощность. Предварительные оценки (довольно оптимистичные) показывали, что падение эффективности составит всего 5%, но одно из исследований, результат которого был опубликован в июле прошлого года, показывает, что падение выработки электроэнергии вызванное эрозией лопастей может достигать 25%.
Почему проблема именно с каплями дождя, а не, скажем, с градом? Разрушительное воздействие града на лопасти работающей турбины куда более катастрофично, но более предсказуемо. Поэтому турбины на время неблагоприятных погодных условий либо сильно замедляют, либо вообще останавливают. Воздействие же капель дождя не было учтено должным образом и никому в голову не приходило, что турбины надо замедлять ещё и на время не столь уже редкого в Северном море дождя.
Исследования показали, что дождевая эрозия была сильно недооценена и лопасти потребуют замены гораздо раньше, нежели заявленные в рекламных буклетах 20-25 лет. Как выясняется масштабных исследований на этот счёт до последнего времени не производилось. И только сейчас, в связи с ростом парка ветрогенераторов и с сокращением субсидий со стороны государства, большинство эксплуатирующих компаний всерьёз озаботились проблемой продления срока службы турбин.
Уже предлагаются решения различной степени эффективности, от защитных плёнок и покрытий до подачи сжатого воздуха через сеть микроотверстий на поверхности лопасти, но любое из них однозначно приведёт в той или иной степени к удорожанию строительства и эксплуатации ветрогенераторов. Так же к удорожанию приведёт ужесточение правил транспортировки и монтажа лопастей с целью избежать появления поверхностных дефектов, которые способны усилить эрозию.
Комментарии
А за титаном надо ехать в Сибирь(с)
А за редкоземом в Китай.
Вертолетные кстати из чего?
"В процессе развития вертолетостроения основной силовой элемента лопасти — лонжерон — выполнялся из дерева, легированных сталей, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали, титановых сплавов. В настоящее время широко практикуется изготовление лонжерона из композиционных материалов."
Скажем более точно - как раз они и используются
"Вода
каменьлопасть точит".Пословица для зеленой плесени.
Изо льда надо её делать (намораживать на медную трубку с хладагентом) и лазером подравнивать при дисбалансах верчения, прямо на ходу
Дарю зелёным бизнес идею, продавать отработанные лопасти на строительство забора по границе (или эшелонировано) от страны агрессора, забор должен быть в два или даже три ряда , а междурядье заполнять мусором, который тоже можно продавать или на крайняк отправлять гуманитаркой. Один профит.
Радиоактивным мусором, чтоб без танка не пробрались!
Ров с водой и крокодилами уже морально устарел
(ШЕПОТОМ) радиоактивным мусором? Чтоб агрессор не смел...
Спасибо за статью! 👍
Скоро они узнают что ветер дует не постоянно, а порывами (климат меняется). И толку от таких генераторов все меньше и меньше.
нету пока математики для сложной вибрирующей системы...даже для стац. эл. машины.
даже если делать ветряки из сшитых( несмесевых) полимеров типа сарлинк или норил, золотой выйдет ветряк...
Вибрирует ветряк, микротрещины и т.д.
Вибрируют подшипники генератора и т.п.
И не говорите что происходит внизу. Вибрация уплотняет почву, не всякое растение приживется. Люди, занимающиесе сх плюются и выражают несогласие тк после окончания бизнес-проекта остается неродящая земля с тоннами жбетона внутри. Такое распахивать и обратно вводить в сх оборот - не по зеленому будет.
Как вот на Мальдивах то распашешь...остров невезения...и сломать жалко и рыбы нет...кораллы даже дохнут...вибрация...даже на стац.машине с турбиной, когда подш. чудит, у всех зубы болят от вибрации.
Вот интересно, как там треска с селедкой в Сев.море...
Пусть Боингу поручат "лопатки" делать. Ну хотя бы из нержавейки )))
А вес?
Кромку только. Ну или из алмазов :)
Материал подобрать можно. Но вопрос цены ...
Ветрогенераторы загрязнения океана микропластиками.
Странно, что не делают металлические вставки в это место. Это очевидная критическая зона, ее надо усиливать в первую очередь, если не хочешь захоранивать почти целую лопасть через пять-десять лет.
Это не проблема краски, а проблема выбранной технологии. Провода защищают от уф вводя в состав изоляции графит(сажу), поэтому все провода уличного исполнения имеют внешний слой изоляции строго черного цвета.
То-то чёрные СИП кажные 10 лет по регламенту меняют.
Если бабло выделяют можно хоть каждую неделю менять... Вот только почему то у меня на дачу почти 15 лет висит сип... Самый первый сип который завезли в мой регион... "Коаксиальный"(с центральной жилой и оплёткой).... Который потом признали проблемным.
Спасибо за статью, очень интересно!
1. Кто ни-будь знает а как должно было выглядеть?
2. Эрозии любые давно изучены, рутинный вопрос короче
Эх нам в деревню бы этих лопастей, штук 200-500 мы бы быстро придумали что с ними делать.
Нарезали болгаркой и все вокруг в лесу ручейки, мостиков понаделали, крыши бы крыли ,туалеты во дворах, гаражи-сараи для железок.
Лужи в грунтовых ямах, по полям и лесам, покрыли бы....
Прекратите убивать вентиляторы,ради электроэнергии. Грета Тунберг
"Потолочные вентиляторы - это несостоявшиеся лопасти вертолётов, которые отказались следовать своей мечте, выбрав унылую работу в офисе."
Надо чтобы как-то самозалечивалось это дело... Или переднюю кромку лопасти делать из керамики или титана, что ли... В общем - решаемо.
Вопрос цены ...
будет стоить как самолет
Ну почти
Годный срач. Ахтунг - пахнет трольчатиной! Автор, нет ли в обсуждении упырей? Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за день.
Да уж... квалификация ИТР не та...
Посмотрел больше десятка фото старых мельниц - у всех такие же лопасти ...
Хочешь чтобы крутилась - натяни парусину... быстрее - на все 4 лопасти.
Парусина не модно. Надо титан.
Да боже ж мой... Но тогда ВИШ с редуктором и куча разной хрени...
Усложнение однако...
Так Западу жеж чем дороже, тем лучше! )
Для тихоходных влажно-паровых турбин пришлось применять
спец.стали и покрытия (ну, очень дорогие).
Ветро энерго машиностроителям, в угаре востребованности ,
книги-журналы читать некогда.
Проблеме эрозионного износа входной кромки последних ступеней паровых турбин уже скоро 100 лет, а не только тихоходных турбин для АЭС. Эрозия есть у всех быстроходных конденсационных и теплофикационных турбинах. Нет эрозии только у турбин противодавления, где нет конденсации влаги в последних ступенях. Мероприятие которое повышает ресурс лопаток последних ступеней давно известно. Это напайка на переднюю кромку пластин из твёрдых сплавов, в народе "победит". Думаю что-то нечто подобное применят и конструктора ветровых турбин.
В другом исследовании было отмечено, что "эрозия передней кромки может привести к дисбалансу лопастей, а это влияет на работу вала и редуктора, что приводит к потере эффективности".
Из этого следует, что гигантизм в этой тематической области недопустим. Ибо расходы на поддержание технического состояния гигантской конструкции явно нелинейно пропорциональны линейному размеру.
Впрочем, в смысле родовых недостатков ветроэнергетики дело не меняется.
при этом о проблеме известно уж лет двадцать, залепляют каким то супер пупер изолентой
Про 20 лет - это Вы загнули. Первые более-менее массовые решения для этой проблемы стали появляться с 2015 года. А решения "очень простые": зашпаклевать, зачистить и поверх наклеить защитную плёнку, которая хоть и снижает эрозионное воздействие, но не устраняет его совсем.
Я не говорил, что проблема нерешаема. Я сказал, что её раньше сильно недооценивали и теперь это приводит к увеличению стоимости генерации.
Обратите внимание, в ролике показана работа с ветрогенераторами установленными на суше. Морские ветряки гораздо крупнее и подобных видео ремонта ветряков на шельфе я найти не смог. Скорей всего на море дешевле будет заменить лопасть. На суше транспортировка лопастей в разы превышает таковую на море.
я про известность проблемы, а не про "решение". морские ветряки так же пытаются починить, видео ремонта я видел в передаче то ли "масштабных инженерных ошибках", то ли в "молниеносных катастрофах"
Речь про недооценённость масштабов эрозии от обычного дождя. На суше эррозия в основном от частиц пыли и песка, и ей подвержены в основном кончики лопастей, проходящие через приземный слой воздуха. В случае с дождём повреждениям подвергается гораздо более обширная поверхность и повреждения происходят во всех точках траектории движения лопасти, а не только внизу. Об этом написано в одной из работ по приведённым ссылкам. Лопасти на шельфе конечно можно отремонтировать. Вопрос цены.
Мне показалось что на фотографии повреждения мачты.
Ещё вопрос куда улетают выбитые микрочастицы стеклопластика.
Страницы