Primena FMECA metode za identifikaciju otkaza u vetroturbinskim sistemima
Sažetak
U ovom radu prikazani su potencijalni uzroci otkaza komponenti vetroturbinskog sistema koji utiču na pouzdan i efikasan rad iste. Otkazi komponenti u vetroturbinama mogu dovesti do potpunog otkaza sistema, što rezultira zastojima, smanjenom pouzdanošću i povećanim troškovima. Zarad maksimalnog iskorišćenja potencijala energije vetra, bitno je potencijalne otkaze svesti na minimun. Primenom FMECA metode (Failure mode Effects and Criticallity Analysis) utvrđene su kritične komponente vetroturbinskog sistema, čime se pruža mogućnost da se odrede prioriteti za rešavanje problema. Rezultati naglašavaju važnost održavanja i optimizacije dizajna radi smanjenja rizika od otkaza i maksimizacije iskorišćenja energije vetra.
Uvod/cilj: Pouzdanost vetroturbinskih sistema igra ključnu ulogu u obezbeđivanju stabilnog i efikasnog snabdevanja električnom energijom iz obnovljivih izvora. Otkaz bilo koje komponente može izazvati zastoj sistema, smanjiti njegovu pouzdanost i povećati troškove eksploatacije. U tom kontekstu, važno je prepoznati i analizirati potencijalne kvarove kako bi se poboljšala celokupna pouzdanost sistema. Cilj ovog rada je analiza pouzdanosti vetroturbinskog sistema primenom FMECA metode. Fokus je na identifikaciji najkritičnijih komponenti i razumevanju uzroka i posledica njihovih otkaza, kako bi se doprinelo unapređenju projektovanja, održavanja i rada sistema.
Metode: U ovom radu primenjena je metoda FMECA (Failure Modes, Effects, and Criticality Analysis), koja omogućava detaljnu procenu potencijalnih otkaza sistema, njihovih uzroka i posledica, kao i identifikaciju najkritičnijih tačaka sistema na osnovu kvantitativnih parametara. Metodologija obuhvata sledeće korake:
· Identifikaciju ključnih komponenti vetroturbine, uključujući rotor, menjač, generator, sistem za upravljanje i druge podsisteme.
· Definisanje mogućih načina otkaza za svaku komponentu, uz navođenje mehanizama koji mogu dovesti do kvara (habanje, pregrevanje, mehaničko oštećenje itd.).
· Procenu posledica otkaza, kako na samu komponentu, tako i na celokupan rad vetroturbine.
· Numeričku procenu rizika kroz dodeljivanje vrednosti za:
o verovatnoća pojave potencijalnog otkaza (R1),
o značaj potencijalnog otkaza (R2) i
o verovatnoća otkrivanja otkaza i sprečavanje njegovog ispoljavanja (R3).
· Izračunavanje nivoa kritičnosti (R) korišćenjem izraza
· Rangiranje komponenti prema R vrednostima, radi identifikacije onih koje najviše ugrožavaju pouzdanost sistema i zahtevaju prioritetno praćenje ili optimizaciju.
Rezultati: Rezultati FMECA analize pokazali su da su najkritičnije komponente vetroturbinskog sistema:
1. Menjač – najviši nivo kritičnosti (R vrednost), jer otkaz menjača može dovesti do potpunog zastoja sistema i iziskuje skupe popravke.
2. Generator – visoka ozbiljnost otkaza i srednji nivo mogućnosti otkrivanja problema.
3. Sistem za upravljanje vetroturbinom – iako su otkazi ređi, posledice mogu biti ozbiljne zbog gubitka kontrole nad turbinom.
Na osnovu analize, komponente su svrstane u prioritete održavanja i praćenja, s ciljem pravovremene detekcije potencijalnih kvarova i prevencije havarija.
Zaključak: FMECA metoda se pokazala kao efikasno sredstvo za identifikaciju i rangiranje potencijalno kritičnih komponenti vetroturbinskog sistema. Rezultati ukazuju na to da menjač, generator i sistem za upravljanje predstavljaju najosetljivije tačke sistema. Njihovo preventivno održavanje, uz uvođenje sistema za praćenje stanja i unapređenje dizajna, može značajno povećati pouzdanost i smanjiti operativne troškove. Ova analiza može poslužiti kao osnova za unapređenje strategija održavanja i povećanje efikasnosti rada vetroparkova.
Reference
Adamović Ž., Radovanović Lj., 2008. Pouzdanost mašina, Univerzitet u Novom Sadu, Tehnički fakultet „Mihajlo Pupin“, Zrenjanin, Srbija, (in Serbian).
Adamović Ž., Ilić B., Vulović M., Vulović S., Meza S., Jurić S., 2013. Obnovljivi izvori energije, Srpski akademski centar, Novi Sad, Srbija, (in Serbian).
Adamović Ž., Ilić B., Vulović S., Stanković N., Vulović M., 2014. Tehnikčka dijagnostika elektana i toplana – Pouzdano održavanje termoelektrana, hidroelektrana, solarnih elektrana, vetroelektrana i toplana, Društvo za tehničku dijagnostiku – Adam institut, Smederevo, Srbija, (in Serbian), ISBN 978-86-83701-33-9.
Arabian-Hoseynabadi H., Oraee H., Tavner P.J., 2010. Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) for wind turbines, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 32(7), pp.817-824. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2010.01.019
Botsaris P. N., Konstantinidis E. I., Pitsa D., 2012. Systemic Assessment and Analysis od Factors Affect the Reliability of a Wind Turbine, Journal of Applied Engineering Science, 10(2), pp.85-92. https://doi.org/10.5937/jaes10-2130
Catelani M., Ciani L., Galar D., Patrizi G., 2020. Risk Assessment of a Wind Turbine: A New FMECA-Based Tool With RPN Threshold Estimation, IEEE Access, 8, pp.20181-20190. https://ieeexplore.ieee.org/document/8966244 DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2968812
Dev Sharma K., Srivastava S., 2018. Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) Implementation: A Literature Review, Journal of Advance Research in Aeronautics and Space Science, 5(1&2), pp.1-17. ISSN: 2454-8669.
Gao Z., Liu X., 2021. An Overview on Fault Diagnosis, Prognosis and Resilient Control for Wind Turbine Systems, Processes, 9(2), 300. https://doi.org/10.3390/pr9020300
Gardijan P., 2001. Mogućnosti realizacije metoda analize otkaza za mašinsko sredstvo, Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 49(4-5), pp.412-423.
Hossain M. L., Abu-Siada A., Muyeen S. M., 2018. Methods for Advanced Wind Turbine Condition Monitoring and Early Diagnosis: A Literature Review, Energies, 11(5), 1309. https://doi.org/10.3390/en11051309
Hrnjak M., Katić V., 2021. Glavne karakteristike i komponente vetroelektrane u Jugoistočnom Banatu, In: Zbornik radova Fakulteta Tehničkih nauka, 36(09), pp.1525-1528, (in Serbian) https://doi.org/10.24867/14BE15Hrnjak
Jovanović O., Baroš Z., 2023. Perspektiva korišćenja energije vetra u Srbiji, Ecologica, 30(109), pp.35-42. https://doi.org/10.18485/ecologica.2023.30.109.6
Novaković B., Radovanović Lj., Vidaković D., Đorđević L., Radišić B., 2023. Evaluating wind turbine power plant reliability through fault tree analysis, Applied Engineeting Letters, 8(4), pp.175-182. https://doi.org/10.18485/aeletters.2023.8.4.5
Pal Kour K., Talwar L., Singh Bhangu N., 2019. Wind Turbine Reliability Analysis in case of Wind Generator, International Journal of Innovative Research in Science Engineering and Technology (IJIRSET), 8(9), pp.9371-9378. ISSN(Online): 2319-8753
Tazi N., Châtelet E., Bouzidi Y., 2017. Using a Hybrid Cost-FMEA Analysis for Wind Turbine Reliability Analysis, Energies, 10(3), 276. https://doi.org/10.3390/en10030276
Tavner P. J., Higgins A., Arabian H., Long H., Feng Y., 2010. Using an FMEA method to compare prospective wind turbine design reliabilities, In: European Wind Energy Conference (EWEC 2010), 1, pp.2501-2538. ISBN: 978-1-61782-310-7.
Sva prava zadržana (c) 2026 Branislava Radišić
Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.
Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:
Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:
- Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
- Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
- Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).