Contribution à l’estimation du dommage cumulé dans les éoliennes

Khorchani, Wissem (2020). Contribution à l’estimation du dommage cumulé dans les éoliennes. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La mise en place de stratégies visant à réduire les coûts d’exploitation et de maintenance (O&M) et à améliorer la fiabilité résiduelle et la disponibilité des éoliennes est désormais une priorité pour les opérateurs d’énergie éolienne. En effet, une planification préalable de la maintenance basée sur la connaissance du niveau d’endommagement par fatigue est nécessaire pour une telle politique de maintenance.

L’objectif principal de ce projet est de fournir un outil d’aide à la décision qui permet une estimation crédible de la fiabilité résiduelle en fatigue d’une éolienne. Plus précisément, le projet vise à estimer les dommages cumulés d’une éolienne à l’aide d’un historique opérationnel afin d’établir un pronostic fiable et de prévoir sa durée de vie résiduelle et optimiser ainsi les opérations de maintenance. Une étude de cas pour un parc éolien situé au Québec, Canada, qui comprend 73 éoliennes est présentée. La recherche consiste à estimer le comportement du vent et obtenir un profil précis de contraintes mécaniques subies par les éoliennes. Ce profil est ensuite utilisé pour l’estimation des dommages cumulés, et par conséquent pour la prévision de la durée de vie restante de la machine (RUL).

Les retombées de ce projet ont un impact direct sur la planification des opérations de maintenance et la politique de remplacement d’un parc éolien existant. Les résultats montrent qu’en utilisant ce modèle, un exploitant de parc éolien pourra mieux orienter l’inspection et la maintenance de ses éoliennes en fonction du niveau du dommage observé et celui est sera anticipé. Une évaluation fiable des dommages dus à la fatigue serait un outil pour réduire le risque de défaillance des équipements ou pour prolonger la durée de vie des éoliennes.

Titre traduit

Contribution to the estimation of cumulative damage in wind turbines

Résumé traduit

The implementation of strategies to reduce operating and maintenance (O&M) costs and improve the residual reliability and availability of wind turbines are now a priority for wind energy operators. In fact, predictive maintenance scheduling based on the knowledge of the level of fatigue damage is necessary. Thus, this would help to avoid unexpected failures.

The main objective of this project is to provide a decision-making tool that allows a credible estimation of the residual fatigue reliability of a wind turbine. More specifically, the project aims to estimate the cumulative damage of a wind turbine using its operational history in order to establish a reliable prognosis, predict its lifetime, and thus optimize maintenance operations. A case study for a wind farm located in Quebec, Canada, is presented; it consists of 73 wind turbines. The research consists of estimating a precise profile of the mechanical stress applied to the wind turbines of the studied wind farm. This profile is then used to estimate the cumulative damage, and therefore for the prediction of the Remaining Useful Life (RUL) of the machine.

The findings of this project have a direct impact on the scheduling of maintenance and replacement operations for an existing wind farm. The results show that by using this model, a wind farm operator will be able to better direct the inspection and maintenance of its wind turbines based on the observed damage level. Furthermore, a reliable assessment of fatigue damage would be an accurate tool to reduce maintenance intervals and reduce the risk of equipment failure or, in the end, extend the lifetime of wind turbines.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie, concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique". Comprend des références bibliographiques (pages 113-121).
Mots-clés libres:	éoliennes, modèles stochastiques, dommages, fatigue, O&M, RUL
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Tahan, Souheil-Antoine
Codirecteur:	Codirecteur Cambron, Philippe
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	14 sept. 2021 18:42
Dernière modification:	24 sept. 2021 18:02
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2685

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