На протяжении всего жизненного цикла ветрогенератора башня как основной несущий элемент постоянно испытывает нагрузки. Высокая усталостная прочность болтов, соединяющих узлы установки, — критически важный фактор: она предотвращает серьезные повреждения башни и агрегата вплоть до обрушения.
Болты работают в тяжелых условиях и испытывают сложное напряженное состояние. С увеличением срока службы заметно растет риск ослабления соединений и появления трещин, а развившиеся дефекты угрожают безопасной работе ветрогенератора. Надежность болтовых соединений напрямую определяет работоспособность и срок службы установки, поэтому регулярный контроль болтов обязателен: раннее выявление трещин позволяет своевременно заменить болты и устранить угрозу.
Кроме того, срок службы ветрогенераторов, установленных на раннем этапе в Китае, постепенно истекает. Для решения о продлении эксплуатации требуется оценка их технического состояния, и состояние болтов как ключевых несущих деталей — важная часть такой оценки.
Распространенные методы неразрушающего контроля болтов
Для контроля болтов башен эксплуатируемых ветрогенераторов обычно применяют следующие методы.
Магнитопорошковый контроль (МПК)
Магнитопорошковый контроль выявляет поверхностные и подповерхностные дефекты ферромагнитных материалов по скоплению магнитного порошка в полях рассеяния над дефектами. Изделие из ферромагнитного материала (стали, чугуна) намагничивают; над дефектами возникает поле рассеяния, которое притягивает частицы порошка, и их скопления наглядно показывают расположение дефектов.
Ультразвуковой контроль (УЗК)
При ультразвуковом контроле ультразвуковые волны направленно вводятся в изделие. Распространяясь в материале, они взаимодействуют с его структурой и внутренними дефектами, из-за чего меняются направление распространения и параметры сигнала. Оборудование принимает отраженные или прошедшие сигналы и анализирует их, что позволяет определить наличие, местоположение и форму внутренних и поверхностных дефектов.
Ультразвуковой контроль фазированными решетками (УЗК ФАР)
Контроль фазированными решетками основан на том же эхо-импульсном принципе, что и обычный УЗК, но имеет ряд преимуществ:
- Электронное отклонение луча. Возбуждение элементов решетки с заданными задержками позволяет отклонять ультразвуковой луч и выполнять наклонное сканирование. При контроле сварных швов не нужно «зигзагообразное» перемещение преобразователя — достаточно вести его вдоль шва. Для поковок это дает более широкий охват и высокую производительность, снижает вероятность пропуска дефектов и повышает достоверность контроля.
- Фокусировка луча. Управление задержками позволяет фокусировать ультразвуковой луч, что в обычном УЗК недоступно (за исключением специальных фокусирующих преобразователей). Это помогает преодолеть влияние ближней зоны преобразователя и эффективно контролировать тонкостенные изделия.
- Наглядная визуализация. Поддерживаются B-, S- и C-сканы, поэтому дефекты отображаются наглядно. Цветовая палитра изображений облегчает идентификацию дефектов и оценку их эквивалентных размеров, тогда как в обычном УЗК о размерах дефекта судят только по амплитуде эхо-сигнала.
На фото в начале статьи — портативный ультразвуковой дефектоскоп на фазированных решетках с поддержкой TFM Doppler NovaScan V3R.
Ультразвуковой контроль болтов фазированными решетками
Высокопрочные болты башни, как правило, сплошные — без центрального отверстия. Эхо-сигнал от трещины в таком болте имеет четкую характерную форму с крутым фронтом и острым пиком. Трещины обычно возникают в первых 1–2 витках резьбы у плоскости стыка. При крупной трещине донный сигнал заметно ослабевает или полностью пропадает, а сигналы от витков резьбы, следующие за сигналом от трещины, могут ослабевать или исчезать из-за ее экранирующего действия.
При контроле болтов фазированными решетками применяют несколько схем: линейное сканирование — для болтов лопастей с центральным отверстием, секторное сканирование — для стандартных болтов с плоскими торцами, а для болтов малого диаметра — метод полной фокусировки (TFM) и 3D TFM. Для таких задач предназначен фазированный преобразователь для контроля компонентов ветроэнергетических установок.
Заключение
С увеличением срока службы ветрогенераторов риск усталостных повреждений несущих болтов постоянно растет, а ветрогенераторы, установленные в России на раннем этапе, приближаются к концу расчетного срока службы. Чтобы обоснованно решить вопрос о продлении их эксплуатации, необходима оценка технического состояния, поэтому неразрушающий контроль болтов имеет критически важное значение.
Нужна консультация по оборудованию для подобной задачи? Свяжитесь с нами — специалисты ПРОМЕТЕЙ подберут решение под ваш объект контроля.
