Опыт капитального ремонта ВЭУ

Опыт капитального ремонта ветровых турбин мощностью до 250 кВт на базе ООО «Тюльганский электро механический завод» и их работы параллельно с электрической сетью.

Наше предприятие, производящее высоковольтное электрооборудование и сельскохозяйственную технику, около трех лет назад решило развивать новое направление бизнеса производство и капитальный ремонт ветровых турбин. Цель нашей работы в сфере ветроэнергетики сводиться к тому, что бы сделать применение ветрогенераторов доступным, выгодным и популярным решением. В этом году мы установили несколько турбин общей мощностью 1 мВт на территории Оренбургской области.   

В настоящий момент на нашем предприятии разработана концепция применения ветровых турбин, оснащенных асинхронным генератором, в энергохозяйстве предприятий как системы активного энергосбережения. Данная концепция предполагает наличие у пользователя земельных участков, пригодных для размещения турбины и электрических сетей 0,4 кВ. Турбина, подключенная параллельно с сетью после узла учета, оснащенного двухсторонним счетчиком, позволяет значительно снизить энергопотребление предприятия, а при введении эффективных тарифов на приобретение электроэнергии предприятие может успешно продавать возникающие излишки энергии энергосбытовым и сетевым компаниям.

Для того, что бы пользователи могли без проблем реализовывать подобные решения, необходимо, что бы эти решения могли бы окупаться в течении 3 – 5 лет. В случае существования подобных сроков, финансирование может быть выполнено самим предприятием за счет собственных средств или коммерческих кредитов.

Удовлетворить подобным условиям могли бы турбины, имеющие стоимость капитальных затрат, включая стоимость установки и подключения, в районе 15 – 25 тыс. руб. за 1 кВт номинальной мощности. Новых турбин, номинальной мощностью примерно 200 – 300 кВт и имеющих стоимость в районе 2,5 – 3,5 млн.руб., в настоящее время не существует.

Но есть турбины в основном европейского производства, которые уже работали и по разным причинам предлагаемые на реализацию. Данные турбины активно приобретаются странами восточной Европы, Прибалтики и Украины для строительства небольших частных ветропарков. Как правило, эти машины имеют удовлетворительное техническое состояние основных узлов и механизмов, за исключением систем управления.Прошедшие капитальный ремонт или реновированные турбины также предлагаются на рынке.

Мы разработали и реализовали методику капитального ремонта турбин, бывших в эксплуатации. Существует несколько европейских компаний, которые занимаются данным видом деятельности. Но стоимость их услуг, удаленность и небольшой срок гарантии сводит на нет всю концепцию, обозначенную выше. Так, мы считаем, что срок гарантийных обязательств должен составлять минимум один год с момента ввода турбины в эксплуатацию. По нашей оценке срок службы турбины, прошедшей капитальный ремонт и которая будет эксплуатироваться в умеренных ветровых условиях, составит не менее 10 лет. Эти данные основаны на статистике эксплуатации турбин, мощностью до 300 кВт в США.

Сама методика ремонта турбины, особенно если посмотреть в разрезе её составляющих, не выглядит сложным технологическим процессом. В турбине подвергаются замене все смазочные материалы, уплотнения, тормозные колодки, рукава высокого давления гидросистемы... Подвергаются ревизии все подшипники, начиная от опорного подшипника заканчивая подшипниками в датчиках потока. Так же дефектуется мультипликатор, гидравлическая система, генератор. На лопастях в основном ремонтным работам подвергаются привод и механизм аэродинамических тормозов.

Отдельного рассказа заслуживает модернизация системы управления турбиной. Как правило, весь блок управления собирается из новых, более современных комплектующих, включая промышленную ЭВМ. Мы сотрудничаем с компанией «Бекхофф». На базе контроллеров, входных и выходных модулей с учетом необходимого количества входных датчиков и исполнительных механизмов собирается новая ЭВМ, управляющая турбиной. При составлении алгоритма управления мы учитываем как общие известные параметры, например границы изменения частоты тока, значений напряжения, так и индивидуальные для данного типа турбины параметры, например, скорость ветра для начала работы турбины. Применение этой схемы также позволяет варьировать параметрами для «настройки» работы турбины, применимо к конкретному случаю, например, места установки. Так, мы обычно снижаем значения максимальной скорости ветра для аварийной остановки турбины. Так же модернизации могут быть подвергнуты датчики.

Такой элемент конструкции как башня тоже может быть модернизирован: мы иногда добавляем дополнительные фланцевые соединения для снижения стоимости транспортировки и установки турбины.

В последнее время большое значение уделяется снижению конечной стоимости вырабатываемой энергии. Исходя из этого, многие конструкционные параметры турбин проектируются с учетом будущего места установки, например оффшорные турбины, турбины для мест с низким ветровым потенциалом, для снижения стоимости транспортных услуг и т.д. В нашем случае мы имеем возможность оказывать влияние на первоначальную конструкцию (в известных пределах), например, модернизация башни, специальное ПО, изменение угла установки лопастей.

Модернизация системы управления открывает дополнительные перспективы, связанные с удаленным администрированием работы турбины в режиме он-лайн. Данный комплекс реализуется с помощью современных средств связи и соответствующего ПО. Мы уже ведем работы в этом направлении и надеемся, что в течении небольшого периода времени станет возможно получать сведения о текущем состоянии всех установленных нами турбин и, в случае необходимости, влиять на их работу.

Так же сейчас прорабатывается возможность адаптации работы турбины в холодных климатических условиях. Эти работы направлены на снижение последствий, вызванных низкой температурой, увеличение выработки энергии и повышение надежности.

Мы понимаем, что предложения на рынке не новых турбин ограничены, а именно турбины небольшой мощности (до 300 кВт) привлекательны для России исходя из действующей ситуации, законодательства и тарифов на электроэнергию. Поэтому сейчас мы активно работаем над созданием конструкций лопастей и турбин мощностью до 100 кВт. Мы проектируем лопасти, имеющие низкую чувствительность к загрязнению и для работы в зонах с низким ветровым потенциалом. Например, проектируемые нами лопасти можно будет применять для замены старых лопастей, что даст возможность, при условии хорошего состояния остальных частей турбины, продлить срок её службы и существенно увеличить выработку энергии. Так же наше предприятие планирует продажу лопастей другим компаниям, производящим ветрогенераторы.

Мы приветствуем любые формы сотрудничества и открыты для диалога.