干貨丨海上風(fēng)電機組防腐技術(shù)研究與應(yīng)用
2017年，中國海上風(fēng)電取得突破進(jìn)展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達(dá)到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風(fēng)電機組裝機容量已到27...
2017年，中國海上風(fēng)電取得突破進(jìn)展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達(dá)到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風(fēng)電機組裝機容量已到279萬千瓦。由于海上風(fēng)電機組長期處于高鹽霧、高濕度環(huán)境運行，因此海上風(fēng)電機組在防腐設(shè)計上應(yīng)遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電機組。目前海上風(fēng)電機組主要從兩個方面提高整機防腐能力：(1)主動防腐，即提高整機各個零部件運行環(huán)境;(2)被動防腐，即提高各個零部件的自身防腐等級。
風(fēng)電機組主要由風(fēng)輪、機艙、塔筒組成。根據(jù)ISO20340-2009[1]、DIN EN ISO12944[2]、IEC61400-SER-2010[3]中關(guān)于海上風(fēng)電機組防腐等級如表1所示。
表1風(fēng)輪、機艙、塔筒防腐等級
1風(fēng)輪防腐
1.1主動防腐
海上風(fēng)電機組風(fēng)輪系統(tǒng)的設(shè)計采用了迷宮式密封結(jié)構(gòu)，能夠有效阻擋外部高鹽霧、高濕度氣體進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)部，如圖1所示。根據(jù)鋼鐵腐蝕速率可知，如圖2所示，當(dāng)濕度大于60%時，鋼鐵腐蝕速率急速增長。由于風(fēng)輪與機艙相連，機艙內(nèi)部設(shè)置有除濕系統(tǒng)，風(fēng)輪與機艙之間有密封機構(gòu)，因此可以有效保證風(fēng)輪和機艙的環(huán)境濕度低于50%，從而保證風(fēng)輪系統(tǒng)內(nèi)部零部件防腐在C4等級。
1.導(dǎo)流罩 2.導(dǎo)流罩密封環(huán) 3.葉片密封環(huán)4.葉片5.毛刷 6.機艙罩密封環(huán)7.導(dǎo)流罩換氣機構(gòu)
圖1 風(fēng)輪密封結(jié)構(gòu)圖
圖2 鋼鐵腐蝕速率
1.2被動防腐
風(fēng)輪系統(tǒng)內(nèi)部被動防腐根據(jù)表2要求執(zhí)行：
表2 風(fēng)輪系統(tǒng)防腐設(shè)計要求
2機艙防腐
海上風(fēng)電機組設(shè)計機艙采用環(huán)境控制技術(shù)。通過控制機艙內(nèi)部的環(huán)境，促使機艙內(nèi)環(huán)境的腐蝕因子含量不高于陸上環(huán)境的指標(biāo)，以達(dá)到艙內(nèi)零部件的防腐等級與陸上風(fēng)電機組零部件防腐等級一致，從而保證海上風(fēng)電機組艙內(nèi)零部件安全可靠運行。
2.1主動防腐
2.1.1鹽霧濃度控制
海上風(fēng)電機組機艙和塔筒相連，塔筒內(nèi)部設(shè)置有鹽霧過濾系統(tǒng)，可以保證風(fēng)電機組整機內(nèi)部處于微正壓狀態(tài)，并且整機各個連接部位通過迷宮密封+密封圈的密封方式進(jìn)行密封。通過微正壓技術(shù)和迷宮密封+密封圈的密封方式，可以有效保證機組整機的密封結(jié)構(gòu)，同時能保證鹽霧顆粒折向沉積以阻止其進(jìn)入艙內(nèi)。
2.1.2濕度控制
通過控制風(fēng)力發(fā)電機組艙內(nèi)環(huán)境空氣的相對濕度以阻止鹽霧腐蝕的發(fā)生。鹽霧腐蝕本質(zhì)是電化學(xué)腐蝕，當(dāng)艙內(nèi)環(huán)境空氣濕度低于金屬的臨界相對濕度時便可阻止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，如圖2所示。海上風(fēng)電機組在艙內(nèi)設(shè)置有除濕系統(tǒng)，配合機艙在鹽霧濃度控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以有效保證機艙和風(fēng)輪內(nèi)部濕度小于等于50%，以阻止艙內(nèi)金屬零部件腐蝕的發(fā)生。
2.1.3環(huán)境溫度控制
風(fēng)電機組機艙內(nèi)部設(shè)置有空空冷卻系統(tǒng)，空空冷卻系統(tǒng)由內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)組成，運行時兩個循環(huán)獨立，機艙內(nèi)外空氣互不干擾，只是由外循環(huán)空氣將內(nèi)循環(huán)空氣熱量帶出機艙，從而可以將機艙內(nèi)部環(huán)境溫度控制在40℃以內(nèi)，避免機艙內(nèi)部零部件在高溫下運行從而導(dǎo)致腐蝕加劇，如圖3所示。
圖3 機艙環(huán)境控制系統(tǒng)
責(zé)任編輯：小琴
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