风力发电是一种可再生能源技术之一,在发电时绝大部分部件都会产生热量,发电机中的泵机、刹车结构、控制变频器等等,为了使发电机可以稳定高效运转,需要设置与之相匹配的冷却系统,将热量带走,避免热量过高而影响正常运行。在早期建造时,由于发电组功率普遍较小,采用风力系统也可以达到效果,对随着风力发电技术的不断更新,发电机的容量日益增加,与之需要的散热量也大大增加,传统的散热系统已经不能再满足需求,而水冷散热系统可以解决大功率散热问题。
为了获取更多风力资源,绝大部分的风力发电站都建立在高海拔地区,在水冷系统运行过程中受到自然因素影响温度和气压可能会导致电控制异常,进一步影响水冷系统散热出现问题,除了自然因素以外,人为因素水冷板制造上出现焊接漏液缺陷导致的水冷系统出现故障,在目前泵机水冷板漏液是最频繁的故障之一,今天我们结合风力发电机内部结构先说一说水浸超声技术如何检测水冷板焊接缺陷。
大型风力发电机组机舱------水冷系统
大型风力发电机组机舱内部示意图
发电机运行额定转速为1500~3000r/min甚至更高,所以在叶轮和发电机之间设置出沦陷,带动低速轴,齿轮箱在运转时必然出现功率损失,将损失的功率转换成热量,导致齿轮箱的油温上升,在超负荷的高温下,齿轮造成轴承损伤,若此时水冷系统利用进出口管道可以与高温齿轮箱润滑油进行热交换,带走大量的热,然后流入设置在发电机定子绕组周围的换热器,吸收发电机产生的热量,最后由水泵送至外部散热器进行冷却,依照此原理循环热交换。
而水冷系统的结构也会对散热性有一定的影响,其中翅片结构的水冷板散热性能会更好一些,因为它的管道比较多,增加了流通面积。但是由于交错排列的方式,这无形中也增加了焊接面积,水冷焊接最常见的就是钎焊工艺,由于不同材料和金属之间的热应力不同,焊料会出现熔化异常,焊接的钎着率降低,形成裂纹,气孔,分层,等不良缺陷。
翅片结构水冷散热器
若这种缺陷没有提前发现被应用到风力发电泵机当中,高温工作下造成气孔缺陷无限放大,在电机运转时,产生大量的热,不能正常循环冷却,造成严重的经济损失,近年来被常常用于检测航空航天,船舶领域的无损经检测—水浸超声C扫描也可以检测光伏领域的发电机的水冷散热器,采声引用美国物理声学技术,研发以下超声自动化系统。
采声---水浸超声C扫描
水浸超声C扫描系统
无损检测—水浸超声C扫描成像技术
通过测量超声波在物体中的传播时间和距离,才可以检测并计算出被检材料的缺陷位置。超声波发射接收器产生特定频率为(5MHZ-70MHZ)的超声波,以去离子水为耦合介质向被检体传递。由于超声波的传递要求介质是连续的,所以在遇到像气泡、杂质,裂纹等不连续界面时会导致超声信号发生反射,当超声波信号通过被检体时,由于材料的不同,再有缺陷或裂纹界面或出现反射波,超声波换能器接收到反射的回波,发射接收器向数据采集卡输送,经过波形信号处理最终得到一张高分辨率超声波图像。
检测结果如下
焊缝位置波形(完好)(焊好,超声波直接穿过焊缝,反射波低)
焊缝位置波形(缺陷)(未焊好,超声波在缺陷处发生反射,反射波高)
缺陷自动统计(示例)
用户可设定标准后,软件自动统计缺陷的大小、位置、信号大小、面积及面积百分比。
并自动勾勒缺陷的边界。
系统探头扫描优势:
采用自动扫描方式进行声场扫描计量。(遵循美国ASTM E1065标准进行计量)非接触式探头,结合标准试块进行标准要求的各项参数测试。
采声—非接触式探头
系统是一套针对超声检测用探头进行声场扫描的自动 / 手动系统。系统可实现各种超声波探头声场的自动 / 手动测量。设备工作原理是利用标准球靶或其他标准试块作为标准反射体,利用 XY 轴作为平面运动,结合 Z 轴步进运动,同时结合两个自由度的探头旋转摆动轴进行角度调整,根据不同位置的反射波进行扫描成像,并根据测量数据进行声场模拟计算的自动化系统。
采声自动化超声检测
京采声科技有限公司是一家专业从事无损检测设备,工业自动化系统的研发等,公司现有自动化超声系统有水浸超声,空耦超声,喷水超声等设备,近年来多次检测过航空航天大型板棒材、航材零部件、汽车轴套、新能源电池等诸多领域部件,覆盖了实验室型,工业重载型、机械臂结构及非标定制类。
企业现有:超声自动化研发制造、工程无损检测服务、大型装置在线监测和安全评价服务。具备武器装备质量管理体系认证、ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系、ISO45001职业健康管理体系;HSE健康、安全与环境管理体系(中石油/中石化)、GB/T27922售后服务五星管理体系及AAA级信用企业评级认证;依托于和国内外知名科研机构的良好合作关系汇集全球不同领域的顶尖技术,形成独特的解决方案,服务于行业需求;目标客户主要集中于航空航天、科研机构、高校实验室、能源化工行业、各级特检院及无损检测公司等。满足无损检测行业各类标准自动化检测的需求并提供高效的产品和服务,持续为中国工业发展作出贡献。