Hızlı bağlantı kaplinleri rüzgar türbini bakım maliyetlerini nasıl azaltır ve IGBT arızalarının önlenmesine nasıl yardımcı olur?

Rüzgar türbinlerindeki güç elektroniği dönüştürücüleri kritik bileşenlerdir. MDPI'daki bir makaleye göre en sık bozulan parçalardan biri oldukları gösterilmiştir (kaynak: MDPI). Bunun en yaygın nedeni, ısının başarıyla tahliyesinin sağlanamaması ve bunun sonucunda sistemin durması, gelir kayıpları ve yüksek bakım maliyetleridir. Hızlı kaplinler kullanan etkili termal yönetimle, bu azaltılabilir ve IGBT hizmet ömrü uzatılabilir.

Güç elektroniği alanında hızla ilerleyen gelişme, ısıyı tahliye etmenin daha verimli ve modern yollarına olan talebi artırdı. Ne yazık ki, ısının etkili bir şekilde tahliye edilmemesi, sistemde verimlilik azalmasına veya en kötü durumda sistem arızasına yol açan yaygın bir sorundur.

Güç elektroniği konvertörünün kritik parçası elektronik transistördür, yani IGBT (İzoleli Kapılı İKİ Kutuplu Transistör). Büyük ısı üretimi genellikle termal yönetim için bir sıvı soğutma sistemi gerektirir. Aşağıda güç elektroniği konvertöründeki bir elektronik transistör üzerinden akım dönüştürme sırasındaki olaylara bir örnek verilmiştir:

1. Rüzgar türbini içindeki jeneratör AC üretir
2. AC daha sonra DC'ye dönüştürülür, bu da IGBT'ye termal baskı uygular.
3. DC daha sonra doğru gerilim ve frekansla tekrar AC'ye dönüştürülür, bu da...
4. ...sonrasında şebekeye iletilir. Yukarıda açıklandığı şekilde, bu durum IGBT'ye termal baskı uygular. Isının etkin bir şekilde tahliye edilmemesi halinde IGBT'nin yanma riski vardır, bu da sistem arızasına ve durmaya neden olur.

Yetersiz soğutmadan kaynaklanan maliyetli IGBT arızalarından kaçının

Rüzgar türbinlerindeki güç elektroniği dönüştürücülerdeki yüksek sıcaklıkları etkin bir şekilde işleyemediğinde, kullanım ömrü kısalır, hatta en kötü durumda yanan modüller nedeniyle termal bir kaçak meydana geldiğinde, sonuçlar maliyetli bir ders olabilir. Aslında, çalışmama süresi ve gelir kayıpları dışında, özellikle rüzgar gücü gemilerin, vinçlerin veya helikopterlerin dahil olduğu açık denizde bulunuyorsa, arızalanan IGBT'nin bakım maliyetleri günde 100.000 €'ya kadar çıkabilir. Bu nedenle, gereksiz ve maliyetli arızalardan kaçınmak için termal yönetim sistemine yüksek kaliteli bileşenlere yatırım yapmak son derece önemlidir.

Hızlı kaplinler önceden doldurulmuş modüllerle çalışmayı sağlar

Felaket yaşandığında ve IGBT hizmet ömrünün sonuna geldiğinde, hızlı kaplinler kullanan akıllı bir tasarım sahada bakım işini çok daha hızlı hale getirecek ve üretim kaybını minimumda tutacaktır. Önceden doldurulmuş soğutma sıvısına sahip tam IGBT modülleri, naseldeki kapalı alanın içinde boşaltma ve doldurmaya gerek kalmadan kolayca bağlanabilir. Yüksek kaliteli damlatmaz hızlı kaplinler kullanıldığında, dökülme veya sızıntı sorunları ortadan kalkar. Mevcut IGBT modülünün bağlantısını kesin, yeni modülü bağlayın ve sistem çalışmaya hazır. Bozulan modül daha sonra boşaltma, IGBT değişimi ve doldurma için atölyeye geri götürülebilir.

Ayrıca, diğer çözümler yerine hızlı bağlantı kaplinlerinin kullanılması, montaj ve kurulum sürecini hızlandırmaları açısından faydalıdır; aksi takdirde, zaman alıcı bir süreç olarak yüksek konvertör üretim maliyetlerine neden olur. Hızlı bağlantı kaplinlerinin tork hassasiyetinde sıkma işlemi gerektirmemesi, genellikle flanş bağlantılarına erişimin zor olması nedeniyle hassas sıkma işleminin daha zor olması gibi koşullardan kaynaklanan üretim maliyetleri azaltılabilir.

Titreşimlere dayanacak şekilde tasarım

Rüzgar türbinlerindeki diğer bir önemli zorluk da mekanik titreşimdir. Titreşimler genellikle cıvatalar, somunlar ve saplamalar çalışma sırasında gevşediğinde meydana gelir. Titreşimler aynı zamanda flanşların gevşemesine ve bu nedenle kapalı bir soğutma devresinde sızıntı oluşmasına neden olabilir. Aşırı ısınma gibi, bu da yüksek bakım maliyetlerine neden olabilir. Bu, güvenilir ve yüksek kaliteli hızlı bağlantı kaplinlerinin önleyebileceği bir özelliktir.

CEJN ultraFLOW serisi hızlı bağlantı kaplinleri, devrenin parçalarını ayırırken yararlı olabilir. Dönüştürücü sistemindeki bölümleri kapatacak ve dökülmeyi önleyecektir - geleneksel küresel vanalarda mümkün olmayan bir özellik.

CEJN ultraFLOW kaplinleri kullanarak, operatörün sistemde bulunan 200 litre soğutma sıvısının yalnızca sınırlı miktarını boşaltması gerekir. Bu, hem türbin çalışma süresinde hem de ilgili maliyetlerde daha fazla etki yaratan önemli bir zaman tasarrufu fonksiyonudur.

 

Yayımlayan:

Kenneth Kjellberg
Mühendislik Bölüm Müdürü

---