উইন্ড টারবাইন গিয়ারবক্স ফোরজিংসে ব্যর্থতার সবচেয়ে সাধারণ কারণগুলি কী কী?

ব্যর্থতার সবচেয়ে সাধারণ কারণ উইন্ড টারবাইন গিয়ারবক্স ফোরজিংস হয় বস্তুগত ক্লান্তি, ভূপৃষ্ঠের অন্তর্ভুক্তি ত্রুটি, অপর্যাপ্ত তাপ চিকিত্সা, ভুল-সংযুক্তি-প্ররোচিত চাপ ঘনত্ব, এবং তৈলাক্তকরণ ভাঙ্গন . ন্যাশনাল রিনিউয়েবল এনার্জি ল্যাবরেটরি (এনআরইএল) এর গবেষণা দেখায় যে গিয়ারবক্স ব্যর্থতার জন্য দায়ী উইন্ড টারবাইনের 20% ডাউনটাইম , এগুলিকে শিল্পে অপরিকল্পিত রক্ষণাবেক্ষণ খরচের একক বৃহত্তম উত্স করে তোলে৷ ফোরজিং এবং উপকরণ স্তরে মূল কারণগুলি বোঝা হল অকাল ব্যর্থতা রোধ করার সবচেয়ে কার্যকর পথ।

উপাদান ক্লান্তি: নেতৃস্থানীয় যান্ত্রিক ব্যর্থতা মোড

অপারেটিং উইন্ড টারবাইনগুলিতে বেশিরভাগ গিয়ারবক্স ফোরজিং ব্যর্থতার জন্য ক্লান্তি দায়ী। স্ট্যাটিক ওভারলোডের বিপরীতে, ফাটল পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়ার আগে ক্লান্তি ক্ষতি লক্ষ লক্ষ লোড চক্রের উপর অদৃশ্যভাবে জমা হয়।

কিভাবে ক্লান্তি শুরু Forgings

গিয়ারবক্স রিং গিয়ার, প্ল্যানেট ক্যারিয়ার এবং আউটপুট শ্যাফ্টে, সাইক্লিক বেন্ডিং এবং টরসিয়াল লোডগুলি কীওয়ে, ফিললেট এবং ক্রস-বোর ইন্টারসেকশনের মতো চাপ-ঘনত্ব বিন্দুতে মাইক্রো-ফাটল তৈরি করে। প্রকাশিত একটি 2019 বিশ্লেষণ অনুসারে বায়ু শক্তি (উইলি), 60% এর বেশি গিয়ার দাঁত ব্যর্থতা বায়ু টারবাইনে গিয়ারবক্সগুলি ক্লান্তি ফাটল থেকে উদ্ভূত হয় যা যোগাযোগের পৃষ্ঠ থেকে বা তার ঠিক নীচে শুরু হয়।

পরিবর্তনশীল লোড স্পেকট্রাম ক্লান্তি বাড়ায়

বায়ু টারবাইনগুলি অত্যন্ত অনিয়মিত লোড স্পেকট্রা অনুভব করে। দমকা হাওয়া, অশান্তি এবং স্টার্ট-স্টপ সাইকেল মানে গিয়ারবক্সের উপাদানগুলি খুব কমই একটি স্থির-স্থিতি লোড দেখতে পায়। এই পরিবর্তনশীল প্রশস্ততা লোডিং ধ্রুবক-প্রশস্ততা পরীক্ষাগার পরীক্ষার অবস্থার তুলনায় ক্লান্তি ক্ষতি সঞ্চয়কে ত্বরান্বিত করে, যে কারণে অনেক স্ট্যান্ডার্ড ক্লান্তি রেটিং বাস্তব-বিশ্বের পরিষেবা জীবনকে অবমূল্যায়ন করে।

সাবসারফেস ইনক্লুশন এবং অভ্যন্তরীণ ত্রুটি

এমনকি একটি উচ্চ-মানের ফোরজিং অভ্যন্তরীণ ত্রুটিগুলিকে আশ্রয় করতে পারে যা অকাল ক্র্যাকিংয়ের সূচনা সাইট হিসাবে কাজ করে। সবচেয়ে সমস্যাযুক্ত হল অ ধাতব অন্তর্ভুক্তি -- অক্সাইড, সালফাইড এবং সিলিকেট -- ইস্পাত তৈরির সময় প্রবর্তিত বা অপর্যাপ্ত প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে ধরে রাখা হয়।

অন্তর্ভুক্তির ধরন এবং তাদের প্রভাব

সূত্র: এএসএম ইন্টারন্যাশনাল, তাপ চিকিত্সা ইস্পাত উপাদান ব্যর্থতা বিশ্লেষণ , 2008।

বড় গিয়ারবক্স ফোরজিংসের জন্য -- 3 মেগাওয়াট টারবাইনে 2,000 কেজির বেশি ওজনের প্ল্যানেট ক্যারিয়ারগুলি সাধারণ -- হাইড্রোজেন-প্ররোচিত ফ্লেকিং একটি বিশেষ করে গুরুতর ঝুঁকি যদি পোস্ট-ফার্জ স্লো কুলিং বা অ্যানিলিং পদ্ধতি কঠোরভাবে অনুসরণ না করা হয়।

অপর্যাপ্ত তাপ চিকিত্সা এবং কেস শক্ত করার ব্যর্থতা

গিয়ারবক্স ফোরজিংস অবশ্যই একটি শক্ত, পরিধান-প্রতিরোধী পৃষ্ঠ স্তর এবং একটি শক্ত, নমনীয় কোরের মধ্যে একটি সুনির্দিষ্ট ভারসাম্য অর্জন করবে। যখন তাপ চিকিত্সা খারাপভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়, তখন এই ভারসাম্য হারিয়ে যায় এবং পরিষেবাতে দ্রুত ব্যর্থতা ঘটে।

সাধারণ তাপ চিকিত্সা ত্রুটি

• কার্বারাইজড বা নাইট্রাইডেড গিয়ারে অপর্যাপ্ত কেস গভীরতা, সাব-কেস ক্লান্তি ক্র্যাকিং সৃষ্টি করে
• অপর্যাপ্ত শমন আন্দোলনের কারণে নন-ইনিফর্ম শক্ত হয়ে যাওয়া, ফোরজিংয়ে নরম দাগ ফেলে
• ফরজিং বা স্বাভাবিককরণের সময় পৃষ্ঠের স্তরের ডিকারবুরাইজেশন, পৃষ্ঠের ক্লান্তি শক্তি পর্যন্ত হ্রাস করে 30% (সূত্র: AGMA 923-B05, স্টীল গিয়ারিংয়ের জন্য ধাতব স্পেসিফিকেশন)
• পুরু-বিভাগের উপাদানগুলিতে অত্যধিক তাপীয় গ্রেডিয়েন্ট থেকে ক্র্যাকিং নিভিয়ে ফেলা
• গ্রহণযোগ্য থ্রেশহোল্ডের উপরে অস্টিনাইট ধরে রাখা হয়েছে, যা পরিষেবার চাপে রূপান্তরিত হয় এবং মাত্রিক অস্থিরতার কারণ হয়

উইন্ড টারবাইন গিয়ারবক্স রিং গিয়ারগুলির জন্য -- যেগুলির প্রাচীরের বেধ 150 মিমি-এর বেশি হতে পারে ----এর মাধ্যমে ইউনিফর্ম অর্জনের জন্য পর্যাপ্ত হার্ডনেবিলিটি (সাধারণত 18CrNiMo7-6 বা 20MnCr5) এবং সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত মিডিয়া তাপমাত্রা সহ সাবধানে নির্বাচিত ইস্পাত গ্রেড প্রয়োজন।

ফরজিং ফ্লো লাইন ত্রুটি এবং খারাপ শস্য গঠন

একটি সমাপ্ত গিয়ারবক্স ফোরজিংয়ের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সরাসরি ফোরজিং প্রক্রিয়া চলাকালীন তৈরি অভ্যন্তরীণ শস্য প্রবাহ দ্বারা নির্ধারিত হয়। খারাপভাবে ডিজাইন করা ফোরজিং ডাইস বা ভুল হ্রাস অনুপাত এমন ত্রুটি তৈরি করতে পারে যা উপাদানটি পরিষেবাতে ব্যর্থ না হওয়া পর্যন্ত লুকিয়ে থাকে।

ফরজিং প্র্যাকটিস থেকে মূল কাঠামোগত ত্রুটি

• কোল এবং ঠান্ডা বন্ধ: ডাই ফিলিং করার সময় ধাতু নিজের উপর ভাঁজ হয়ে গেলে তৈরি হয়, একটি সীম তৈরি করে যা আগে থেকে বিদ্যমান ফাটল হিসাবে কাজ করে
• ফ্লো-থ্রু ত্রুটি: যখন উপাদানগুলি কোর বা ম্যান্ড্রেলের চারপাশে ভুলভাবে প্রবাহিত হয়, শস্যের ধারাবাহিকতা ব্যাহত হয়
• মোটা শস্য ব্যান্ড: অপর্যাপ্ত হট-ওয়ার্ক হ্রাস বা শস্য-মোটা তাপমাত্রার উপরে পুনরায় গরম করার ফলাফল, প্রভাবের দৃঢ়তা যতটা কমিয়ে দেয় 40% সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচারের তুলনায় (সূত্র: ASTM E112 শস্যের আকারের মান এবং শিল্প ফোরজিং ডেটা)
• পৃথকীকরণ কেন্দ্ররেখা: বৃহৎ ব্যাসের শ্যাফ্ট ফোরজিংসে, মূল ইংগট থেকে মিশ্র ধাতু পৃথকীকরণ ফরজিংয়ের পরেও অব্যাহত থাকতে পারে, যা ভিন্ন কঠোরতা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের জোন তৈরি করে

উচ্চ-মানের নির্মাতারা কঠোর প্রক্রিয়া নকশার মাধ্যমে এই ঝুঁকিগুলি মোকাবেলা করে, যার মধ্যে রয়েছে পর্যাপ্ত ফোরজিং হ্রাস অনুপাত (সাধারণত ইনগট থেকে ন্যূনতম 4:1 হ্রাস), নিয়ন্ত্রিত পুনরায় গরম করার তাপমাত্রা এবং EN 10228-3 A88 বা EN 10228-388 এর মতো মান অনুযায়ী সমস্ত সমাপ্ত ফোরজিংসের বাধ্যতামূলক অতিস্বনক পরীক্ষা (UT)।

তৈলাক্তকরণ ব্যর্থতা এবং ফোরজিং সারফেস কোয়ালিটির সাথে এর সংযোগ

তৈলাক্তকরণ ব্যর্থতাকে প্রায়শই সম্পূর্ণরূপে কার্যকরী সমস্যা হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবে গিয়ারবক্স ফোরজিংসের পৃষ্ঠের ফিনিস এবং মাত্রিক নির্ভুলতা সরাসরি নির্ধারণ করে যে লোডের অধীনে একটি লুব্রিকেন্ট ফিল্ম কতটা ভালভাবে বজায় রাখা হয়।

কিভাবে সারফেস কন্ডিশন পরিধান ত্বরান্বিত করে

রুক্ষ বা অনিয়মিত ফোরজিং সারফেস - এমনকি মেশিনিং করার পরেও - উচ্চ অ্যাস্পেরিটি যোগাযোগের চাপ তৈরি করে যা ইলাস্টোহাইড্রোডাইনামিক (EHL) লুব্রিকেন্ট ফিল্মকে পাংচার করে। একবার ধাতু থেকে ধাতুর যোগাযোগ ঘটলে, মাইক্রো-যোগাযোগ বিন্দুতে পৃষ্ঠের তাপমাত্রা অতিক্রম করতে পারে 300 ডিগ্রি সে স্থানীয়ভাবে (সূত্র: ট্রাইবোলজি ইন্টারন্যাশনাল, ভলিউম 44, 2011), মাইক্রো-ওয়েল্ডিং, স্কাফিং এবং দ্রুত পৃষ্ঠের ক্লান্তি যা মাইক্রোপিটিং নামে পরিচিত।

এনআরইএল-এর গিয়ারবক্স রিলায়েবিলিটি কোলাবোরেটিভ (জিআরসি) ফিল্ড-রিটার্ন করা গিয়ারবক্সে গ্রহ এবং সূর্যের গিয়ার দাঁতে মাইক্রোপিটিংকে প্রাথমিক ক্ষতির মোড হিসেবে চিহ্নিত করেছে, যার পৃষ্ঠের রুক্ষতার মান Ra 0.4 মাইক্রোনের উপরে রয়েছে এমনকি সঠিক লুব্রিকেন্ট সান্দ্রতা থাকা সত্ত্বেও মাইক্রোপিটিং ঝুঁকি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।

Forging অবশিষ্টাংশ থেকে লুব্রিকেন্ট দূষণ

গিয়ারবক্স হাউজিং বা ফাঁপা শ্যাফ্টের অভ্যন্তরীণ গহ্বরে অবশিষ্ট স্কেল, অক্সাইড কণা বা অবশিষ্ট শট-ব্লাস্ট মিডিয়া সার্ভিস অয়েলে সঞ্চালিত হতে পারে, যার ফলে থ্রি-বডি পরিধান ঘটতে পারে যা ডিজাইনের পূর্বাভাসের তুলনায় অনেক দ্রুত ভারবহন ঘোড়দৌড় এবং গিয়ার ফ্ল্যাঙ্কগুলিকে ক্ষতিগ্রস্ত করে।

মিসালাইনমেন্ট এবং সমাবেশ-প্ররোচিত স্ট্রেস ঘনত্ব

এমনকি একটি নিখুঁতভাবে তৈরি গিয়ারবক্স ফোরজিং অকালে ব্যর্থ হতে পারে যদি গিয়ারবক্সটি ভুলভাবে একত্রিত করা হয় বা যদি ড্রাইভট্রেনের মিসলাইনমেন্ট গিয়ারবক্স হাউজিং এবং শ্যাফ্টে অপ্রত্যাশিত নমন মুহুর্তগুলি প্রেরণ করে।

উইন্ড টারবাইন ড্রাইভট্রেনগুলিতে মিসালাইনমেন্টের উত্স

• প্রধান বিয়ারিং পরিধান রটার শ্যাফ্ট ডিফ্লেকশনের অনুমতি দেয় যা গিয়ারবক্স ইনপুট শ্যাফ্টকে অপ্রতিসমভাবে লোড করে
• টাওয়ার সেটেলমেন্ট বা ন্যাসেল বেডপ্লেট বিকৃতি গিয়ারবক্স এবং জেনারেটরের মধ্যে কৌণিক মিসলাইনমেন্ট প্রবর্তন করে
• ভুল টর্ক আর্ম বুশিং ইনস্টলেশন, গিয়ারবক্স হাউজিং ফোর্জিংয়ের নির্দিষ্ট পয়েন্টে প্রতিক্রিয়া শক্তিকে কেন্দ্রীভূত করা
• গ্রহের বাহক ভুলত্রুটি অতিক্রম করেছে 0.05 মিমি , যা অন্যকে ওভারলোড করার সময় কিছু গ্রহের গিয়ার আনলোড করে -- অকাল গ্রহের গিয়ার এবং ভারবহন ব্যর্থতার জন্য পরিচিত অবদানকারী (সূত্র: GL Garrad Hassan Wind Turbine Technology, 2012)

ক্ষয় এবং পরিবেশগত অবক্ষয়

উপকূলীয় এবং উপকূলীয় বায়ু টারবাইনগুলি গিয়ারবক্সের উপাদানগুলিকে আর্দ্রতা, লবণের স্প্রে এবং তাপমাত্রার সাইকেল চালানোর জন্য প্রকাশ করে যা ক্ষয় ক্লান্তিকে ত্বরান্বিত করে -- যান্ত্রিক ক্লান্তি এবং ক্ষয়কারী আক্রমণের সংমিশ্রণ যা একা কারণের চেয়ে বেশি ক্ষতিকারক।

গবেষণায় প্রকাশিত হয়েছে ক্লান্তির আন্তর্জাতিক জার্নাল (2017) দেখিয়েছে যে জারা ক্লান্তি কম খাদ ইস্পাত গিয়ারবক্স শ্যাফ্টের ক্লান্তি সীমা কমিয়ে দেয় 50% পর্যন্ত শুষ্ক বাতাসে পরিচালিত পরীক্ষার তুলনায়। ক্ষয় থেকে সারফেস পিটগুলি মেশিনযুক্ত খাঁজের সাথে তুলনীয় চাপের তীব্রতার কার্যকরী উপাদানগুলির সাথে চাপ ঘনীভূতকারী হিসাবে কাজ করে।

অফশোর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, গিয়ারবক্স ফোরজিং স্পেসিফিকেশনগুলি অবশ্যই উপাদান নির্বাচন, প্রতিরক্ষামূলক আবরণ এবং সিল করা তৈলাক্তকরণ সিস্টেমের মাধ্যমে জারা প্রতিরোধের সমাধান করতে হবে -- কেবলমাত্র উপকূলীয়-গ্রেড উপাদান মানগুলির উপর নির্ভর করবে না।

কীভাবে উচ্চ-মানের ফোরজিংস ব্যর্থতার ঝুঁকি হ্রাস করে

কঠোর মান ব্যবস্থাপনার অধীনে উত্পাদিত ফোরজিংস নির্বাচন করা সরাসরি উপরে তালিকাভুক্ত মূল কারণগুলিকে সম্বোধন করে। উল্লেখ করার জন্য মূল মানের সূচকগুলির মধ্যে রয়েছে:

1. অন্তর্ভুক্তির বিষয়বস্তু কমাতে ভ্যাকুয়াম ডিগাসিং (ভিডি) বা ভ্যাকুয়াম আর্ক রিমেল্টিং (ভিএআর) দিয়ে পরিষ্কার ইস্পাত উত্পাদন
2. সামঞ্জস্যপূর্ণ শস্য প্রবাহ নিশ্চিত করতে নিয়ন্ত্রিত ফোরজিং হ্রাস অনুপাত এবং বৈধ ডাই ডিজাইন
3. প্রতিটি ব্যাচের জন্য সময়-তাপমাত্রার চার্ট সহ তাপ চিকিত্সা রেকর্ডগুলির সম্পূর্ণ সন্ধানযোগ্যতা
4. 100% অতিস্বনক পরীক্ষা (UT) প্রতি EN 10228-3 ক্লাস 3 বা সমতুল্য, প্লাস সমস্ত সমাপ্ত পৃষ্ঠের চৌম্বকীয় কণা পরিদর্শন (MPI)
5. যান্ত্রিক পরীক্ষার শংসাপত্র (টেনসিল, প্রভাব, কঠোরতা) পরীক্ষার দীর্ঘতা থেকে কাটা নমুনাগুলি উপাদানের সাথে অবিচ্ছিন্নভাবে জাল করা হয়েছে

প্রকিউরমেন্ট টিম এবং উইন্ড টারবাইন OEM এর জন্য ফরজিং সরবরাহকারীদের মূল্যায়ন করে, আমাদের উইন্ড টারবাইন গিয়ারবক্স ফোরজিংস হয় manufactured to meet these exacting standards -- covering ring gears, planet carriers, output shafts, and housing components for turbines from 1.5 MW to 6 MW class, with full material certification and NDE documentation supplied with every order.

সারাংশ: এক নজরে ব্যর্থতার কারণ