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干货丨海上风电机组防腐技术研究与应用

北极星风力发电网  来源:中国风能协会    2018/5/11 8:43:29  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2017年,中国海上风电取得突破进展,新增装机共319台,新增装机容量达到116万千瓦,同比增长97%;截至2017年底,海上风电机组装机容量已到279万千瓦。由于海上风电机组长期处于高盐雾、高湿度环境运行,因此海上风电机组在防腐设计上应远高于陆上风电机组。目前海上风电机组主要从两个方面提高整机防腐能力:(1)主动防腐,即提高整机各个零部件运行环境;(2)被动防腐,即提高各个零部件的自身防腐等级。

风电机组主要由风轮、机舱、塔筒组成。根据ISO20340-2009[1]、DIN EN ISO12944[2]、IEC61400-SER-2010[3]中关于海上风电机组防腐等级如表1所示。

表1风轮、机舱、塔筒防腐等级

1风轮防腐

1.1主动防腐

海上风电机组风轮系统的设计采用了迷宫式密封结构,能够有效阻挡外部高盐雾、高湿度气体进入风轮内部,如图1所示。根据钢铁腐蚀速率可知,如图2所示,当湿度大于60%时,钢铁腐蚀速率急速增长。由于风轮与机舱相连,机舱内部设置有除湿系统,风轮与机舱之间有密封机构,因此可以有效保证风轮和机舱的环境湿度低于50%,从而保证风轮系统内部零部件防腐在C4等级。

1.导流罩 2.导流罩密封环 3.叶片密封环4.叶片5.毛刷 6.机舱罩密封环7.导流罩换气机构

图1 风轮密封结构图

图2 钢铁腐蚀速率

1.2被动防腐

风轮系统内部被动防腐根据表2要求执行:

表2 风轮系统防腐设计要求

2机舱防腐

海上风电机组设计机舱采用环境控制技术。通过控制机舱内部的环境,促使机舱内环境的腐蚀因子含量不高于陆上环境的指标,以达到舱内零部件的防腐等级与陆上风电机组零部件防腐等级一致,从而保证海上风电机组舱内零部件安全可靠运行。

2.1主动防腐

2.1.1盐雾浓度控制

海上风电机组机舱和塔筒相连,塔筒内部设置有盐雾过滤系统,可以保证风电机组整机内部处于微正压状态,并且整机各个连接部位通过迷宫密封+密封圈的密封方式进行密封。通过微正压技术和迷宫密封+密封圈的密封方式,可以有效保证机组整机的密封结构,同时能保证盐雾颗粒折向沉积以阻止其进入舱内。

2.1.2湿度控制

通过控制风力发电机组舱内环境空气的相对湿度以阻止盐雾腐蚀的发生。盐雾腐蚀本质是电化学腐蚀,当舱内环境空气湿度低于金属的临界相对湿度时便可阻止电化学腐蚀的发生,如图2所示。海上风电机组在舱内设置有除湿系统,配合机舱在盐雾浓度控制技术的基础上,可以有效保证机舱和风轮内部湿度小于等于50%,以阻止舱内金属零部件腐蚀的发生。

2.1.3环境温度控制

风电机组机舱内部设置有空空冷却系统,空空冷却系统由内循环和外循环组成,运行时两个循环独立,机舱内外空气互不干扰,只是由外循环空气将内循环空气热量带出机舱,从而可以将机舱内部环境温度控制在40℃以内,避免机舱内部零部件在高温下运行从而导致腐蚀加剧,如图3所示。

图3 机舱环境控制系统

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