تحلیل علل ریشه‌ای خرابی جعبه‌دنده سیاره‌ای توربین بادی

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج

چکیده

توربین بادی مجموعه‌ای پیچیده از سیستم‌های الکترومکانیکی است که انرژی جنبشی باد را به توان الکتریکی تبدیل می‌کند. امروزه استفاده از توربین‌های بادی بسیار شایع است و این توربین‌ها بیشتر در محیط‌های بسیار نامساعد فعال هستند و در معرض انواع خرابی‌ها قرار می‌گیرند. طبق تحقیقات صورت گرفته، جعبه‌دندهٔ سیاره‌ای توربین بادی سهم بسزایی در از کارافتادگی آن دارد و این در حالیست که تاکنون شمار اندکی از محققان به بررسی خرابی‌های جعبه‌دندهٔ توربین بادی و علل ریشه‌ای این خرابی‌ها پرداخته‌اند. در این مقاله، ابتدا خرابی‌های مختلف جعبه‌دندهٔ توربین بادی بوسیلهٔ عملیات میدانی جمع‌آوری شده و تحلیل حالات خرابی و اثرات آنها (FMEA) صورت گرفته است. سپس، با بهره‌گیری از استاندارد MIL-STD-1629A و معیار عدد اولویت ریسک (RPN) به تشخیص خرابی‌های اصلی و مهم این تجهیز پرداخته شده است؛ اصلی‌ترین خرابی‌های حاصل به ترتیب عبارتند از: وجود ترک در چرخ‌دندهٔ خورشیدی (پینیون)، سایش دندانه‌های چرخ‌دندهٔ خورشیدی (پینیون) و ارتعاشات غیر عادی بیرینگ چرخ‌دندهٔ خورشیدی (پینیون) مرحله سوم. نهایتاً، تحلیل درخت عیب (FTA) برای خرابی اصلی ارائه شده است تا بدین ترتیب بتوان علل این خرابی را ریشه‌یابی نموده و گامی مفید و مؤثر در جهت کاهش و یا حذف علل آن در تحقیقات آتی برداشت.

کلیدواژه‌ها


[1] WWEA. World wind energy report 2014. Online, 2014.

[2] McMillan, David and Ault, Graham W. Quantification of condition monitoring benefit for offshore wind turbines. Wind Engineering, 31(4):267–285, 2007.

[3] Feng, Zhipeng and Liang, Ming. Fault diagnosis of wind turbine planetary gearbox under nonstationary conditions via adaptive optimal kernel time–frequency analysis. Renewable Energy, 66:468 – 477, 2014.

[4] Xuejun, Z and Yu, CHENF. The research of intelligent fault diagnosing methods based on FTA. Microcomputer Information, 21(6):123–124, 2005.

[5] Chaari, Fakher, Fakhfakh, Tahar, and Haddar, Mohamed. Analytical modelling of spur gear tooth crack and influence on gearmesh stiffness. European Journal of Mechanics - A/Solids, 28(3):461 – 468, 2009.

[6] Ben-Daya, Mohamed, Ait-Kadi, Daoud, Duffuaa, Salih O, Knezevic, Jezdimir, and Raouf, Abdul. Handbook of maintenance management and engineering, vol. 7. Springer, 2009.

[7] Arabian-Hoseynabadi, H., Oraee, H., and Tavner, P.J. Failure modes and effects analysis (FMEA) for wind turbines. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 32(7):817 – 824, 2010.

[8] Tavner, P.J., Higgins, A., Arabian, H., Long, H., and Feng, Y. Using an FMEA method to compare prospective wind turbine design reliabilities. in European Wind Energy Conference , EWEC 2010, vol. 4, pp. 2501 – 2537, 2010.

[9] Das, M. K., Panja, S. C., Chowdhury, S., Chowdhury, S. P., and Elombo, A. I. Expert-based fmea of wind turbine system. in 2011 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, pp. 1582–1585, Dec 2011.

[10] Márquez, Fausto Pedro García, Tobias, Andrew Mark, Pérez, Jesús María Pinar, and Papaelias, Mayorkinos. Condition monitoring of wind turbines: Techniques and methods. Renewable Energy, 46:169 – 178, 2012.

[11] Zhi-Ling, YANG, Bin, WANG, Xing-Hui, DONG, and Hao, LIU. Expert system of fault diagnosis for gear box in wind turbine. Systems Engineering Procedia, 4:189 – 195, 2012. Information Engineering and Complexity Science - Part II.

[12] Shafiee, Mahmood and Dinmohammadi, Fateme. An FMEA-based risk assessment approach for wind turbine systems: A comparative study of onshore and offshore. Energies, 7(2):619–642, 2014.

[۱۳] کلانتری, مسعود. طراحی و ساخت سیستم عیب‌یاب آسانسورهای ساختمان به طریق پیش‌بینانه و بر اساس اصول مهندسی نگاهداشت و بازطراحی در آنالیز انواع خطا و تحلیل اثرات آن. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد, دانشگاه علم و صنعت ایران, 1385.