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全球首个大型海上风电场荷斯韦夫(Horns Rev)在投入运行后不久,部分风机机组的变压器、发电机开始出现技术故障。故障原因较为综合,除了制造问题、安装延迟问题外,离岸的气候条件、空气中盐份侵蚀也被认作重要的因素。 离岸风机通常是在岸上风机的基础上略作修改制造完成,由于长期处于海洋环境中,相对而言,离岸风机更容易受到雷击、各类腐蚀等不良影响。就像Horns Rev,电场需要支出大量经费用于主要部件的更换。因此风力发电机组在设计开发之时,必须提高防腐蚀保护,降低维护和服务的需求,改善监督控制。 现有风电场中的风电机组不少具备抗腐蚀措施,这些方法主要分为机组内部防腐蚀措施和外部防腐蚀措施,并主要应用于机组中具有支撑作用的塔架和具有重要控制能力的机舱部分。 Nysted海上风电场的建设中,腐蚀防护就是通过一种空调系统来确保较低的空气湿度及塔架的水密性。空调投入是岸上风机无需考虑的,但在海上,如果不注意防护,则将会存在风机停产的危险。 建于2001年3月的丹麦Middlegrunden风电场是当时世界上最大的海上风电场。估计每年生产85000MWh电力,相当于哥本哈根全市电力总消费量的3%。在这里,20台2MW的Bonus机组每隔180米排布成长3.4千米曲线型风电场。 在Middlegrunden风电场,内部腐蚀防护来自改进后的喷涂系统和内部机械营造的干燥环境。为创造一个干燥的内部环境,第一要素就是安装一个密封机,齿轮和发电机的冷却由使空冷系统中的空气再循环的热交换实现,代替早期风机中传统的空冷元件。为了保持内部空气的低湿度,降湿装置放置于塔架和机舱室内,降湿装置将内部相对湿度控制在低于任何钢材腐蚀界限(60%)之下。另一种防护是,主要电气元件(发电机、控制系统等)本身具有备用加热系统,即使在温度突然变化的情况下,也具有防止冷凝的功能。 风电机组外部腐蚀防护措施主要有增加腐蚀允量、电极防护、镀层、喷涂四种方法,作用于元部件表面。机组主要元部件,如构架、轮毂、齿轮箱、转轴和发电机等都需要镀层防护。各种钢结构元件(如机舱、引擎罩、塔架等)的外部腐蚀防护主要特征在于满足标准的喷涂系统、钻台和平台。玻璃钢叶片表面与玻璃钢船壳相同,因此用于离岸风机的叶片不再需要其它腐蚀防护措施。 有研究表明,采用钢材替代混凝土制成地基将使成本降低35%;在水深大于10米时,混凝土平台的安装太重且成本太高,采用钢材则能在水深15米时具有良好的经济性。钢材地基的腐蚀防护可以通过无需人工干预的阴极防护完成。印度Sulzon公司的兆瓦级机组中,高质量的防腐蚀系统包括一些用于不同形式塔架的环氧镀层或热镀锌,起到结构保护,延长寿命的作用。此外,Middlegrunden风电场风机外部防腐蚀即包括了高级外部漆料。 2004年公开的离岸标准DNV-OS-J101是增加腐蚀允量(增加壁厚)、阴极防护(阳极、外加电流)、镀层这些方法的参考标准。内容包括设计原则、技术要求、导则,材料选择、检查内容、设计负载、负载效果分析、负载组合、结构设计、地基设计和抗腐蚀。由于该标准的有效性和权威性,已在欧洲地区的电场建造中广泛应用。 高性能镀层专业制造商E/M Coatings Ltd是一家重要的外部防腐蚀技术公司,在确保全球领先的风机制造企业的产品有效运行方面占据重要地位。如公司处理来自丹麦NEG Micon AS的子公司Aerolaminates Ltd.的业务:成批的可用作改变风机叶片顶部倾角10%的螺旋齿轮轴。E/M镀层工作的总体目标是将齿轮机构和相应碳制轴杆之间连接的最大化。更多详细内容,可参考www.em-coatings.com网站。 |