關鍵的風力渦輪機部件極易受到微動腐蝕的影響，這可能導致功能故障。風力渦輪機的預期使用壽命約為20年，而制造商的保修通常僅涵蓋運行的前2到5年。因此，業(yè)主和運營商需要可靠的腐蝕分析工具來支持他們的保修索賠。X射線衍射(XRD)目前被用于通過磨損碎片樣品積極識別和量化微動腐蝕。然而，傳統(tǒng)的X射線衍射實驗室分析需要笨重、成本高昂的設備、大量樣品，且工作本身非常昂貴(通常每個樣品750美元)，且周轉(zhuǎn)時間以周為單位。
一、微動腐蝕的成因與影響
過去十年，風力渦輪機尺寸和數(shù)量顯著增長，隨之而來的是新的故障模式。高速齒輪箱軸承內(nèi)圈軸向開裂和微動腐蝕是兩種新出現(xiàn)的故障類型。微動腐蝕在風能行業(yè)尚不為人所熟知。
微動腐蝕發(fā)生在風力渦輪機中兩個鋼表面間，受壓力和微小振動影響。它在潤滑和干觸點中都可能發(fā)生，但干觸點微動更破壞性。潤滑部件中，微動腐蝕分兩階段：首先形成磁鐵礦，阻止?jié)櫥瑒┝魅?其次形成赤鐵礦，一種硬質(zhì)磨料。磁鐵礦和赤鐵礦的鋒利邊緣可導致磨料磨損。
二、微動腐蝕對風力渦輪機的影響
相對于其他工業(yè)應用，風力渦輪機承受著強烈的負載變化。重要的是，隨著風力渦輪機尺寸的增加，由于縮放效應，組件重量的增加速度是接觸區(qū)(如螺栓連接)中表面積的兩倍。這被稱為“表面積與體積比"問題。由于質(zhì)量更大，接觸面積更小，在關鍵組件和接口中發(fā)現(xiàn)了過去沒有發(fā)現(xiàn)的微動效應。此外，還降低了安全系數(shù)以降低成本和減輕重量。市場有強烈的動機來更大限度地減少機艙和轉(zhuǎn)子的重量，以降低塔架和基礎的成本。
三、使用便攜式XRD分析儀進行微動腐蝕檢測
使用奧林巴斯TERRA®便攜式XRD分析儀對風力渦輪機磨損碎片樣品(包括干燥的和與潤滑劑混合的)進行現(xiàn)場和實驗室調(diào)查。這些試驗成功、快速地識別和量化了微動腐蝕碎片，表明渦輪機所有者、風電行業(yè)服務提供商和樣品分析實驗室可以從使用TERRA或BTX II™ XRD分析儀中受益，尤其是在解決保修問題時。除了TERRA裝置本身之外，實地調(diào)查只需要很少的工具和補給品，如下圖所示。下表總結(jié)了來自實地工作的數(shù)據(jù)。隨著赤鐵礦與磁鐵礦比例的增加，α鐵(Fe)開始出現(xiàn)在磨損嚴重的部件中。奧林巴斯的TERRA XRD分析儀能夠檢測潤滑樣品中的所有三種成分——磁鐵礦、赤鐵礦和α鐵。
奧林巴斯TERRA便攜式XRD分析儀和BTX II臺式XRD光譜儀是識別和量化風能行業(yè)微動腐蝕的有效工具。微動腐蝕縮短風力渦輪機壽命，可能帶來安全風險。XRD儀器提供分析解決方案，XRF功能提供額外定性數(shù)據(jù)，幫助識別失效組件。兩者均提供的分離相分辨率。
微動腐蝕影響風力渦輪機組件接口，導致松動，影響使用壽命和維修成本。風力渦輪機所有者可能未意識到其破壞力。
現(xiàn)代奧林巴斯XRD儀器增強早期探測能力，適用于保修期內(nèi)。TERRA XRD分析儀便攜且現(xiàn)場堅固，成為維護程序工具。XRD技術(shù)在維護投資方面發(fā)揮重要作用。建議風力渦輪機保修清掃包括微動腐蝕檢查，發(fā)現(xiàn)后應通過XRD分析，并包含在保修索賠中。糾正措施包括增加緊固件預緊力、改善表面光潔度、添加摩擦墊片、改善潤滑、減少振動和故障率，避免長時間使用高速制動器。
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