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德国Multibrid公司M5000简介

 antisway 2008-12-21

Multibrid是位于德国布莱梅港市的一家专门研究海洋风力发电机的科研公司,其成立的目的就是为其母公司Prokon Nord(德国北部较大的地区性供电公司)提供可靠的、技术先进的海洋风力发电机。M5000正是适应海洋风电场的要求而诞生的第一个5兆瓦级别海洋风力发电机。

海洋风力发电机M5000落成典礼

由于配套的海上安装技术的不成熟,第一台试验发电机于2004年12月安装在了近海的陆地上而不是海水里,底座采用了传统的直杆式。在运行中,考虑到海洋上风力要远比陆地强,该公司又采用了另外一种更加可靠的底座:三脚架。经过软件模拟测试后,Multibrid生产并于2006年12月成功的在三脚架上安装了第二台测试风电机。

目前该公司已经在布莱梅港市投资建厂房,准备批量生产M5000。不久前,法国最大的电力供应商Areva注资51%,成为了该公司最大的股东。日后该公司以及原母公司Prokon Nord所有海洋风电场项目都将采用M5000。

 

设计概念

绝对轻的重量

在M5000的研发过程中,减轻发电机机舱和叶片的重量是一个被十分注重的环节。 这就使运输和安装风电机大大的简化,因为风电机可以整个的被吊车吊上支撑塔进行安装。除此之外,发电机轻也对底座的要求较低,可以选用价格较低的底座。

 

持久的可靠性

在Multibrid的研发理念中,可靠性对于应用于海洋的风力发电机来说,是一个十分重要的因素。低转速、较少的活动部件和滚动轴承将风机运转过程中被损坏的风险降到最低。此外,所有重要的辅助零部件和传感器都安装有备份,即便是损坏,也不会导致风电机停转。

 

密封的机体

永久有效的保护电机核心不受到极具腐蚀性海风的侵袭,是保证海洋风电机持久运转的前提。因此Multibrid的M5000采用了密封机壳以隔绝机壳内外空气,单独的气体平衡系统保证机体内部在任何天气和运行状态下不受潮湿和含盐水分的侵蚀。

 

有效的组装

Multibrid M5000 的传动系统是采用了传统机械传动设计的优点而研发成的组合系统。风叶转子、变速箱和发电机的完美整合可以有效的缩减整机外形尺寸,使主要零部件磨损降低。与此同时缩短了风叶作用于支柱塔的力距,减少了支柱的压力。这种设计正是不断适应发展海洋风力发电机的要求而产生的,并非简单的外形设计。

 

应用技术

叶片

值得一提的是叶片中使用了碳纤维以增加强度,减轻重量。按照空气动力学原理设计的外形保证了风机的效率,并较少运转过程中产生的噪音。 三个互无关联的电子叶片调整系统保证了叶片始终保持面向风的最佳位置,并最大程度的保证了叶片的安全运行。 叶片调整系统安装在封闭的叶片机壳内,在任何恶劣的天气下都不受影响。

叶片转轴/变速箱

呈O型分布的双排圆锥磙子轴承将风叶转子承受的压力均匀的传递到机壳上。风叶转子和变速箱位置的合理安排,保证了风叶转子上力的动态变化不会影响到齿轮上。斜齿轮和行星齿轮的启动和运行都通过空心轮,这种结构可以有效的润滑行星轮和斜齿轮轴承。

发电机/变频器

M5000采用的是永磁同步发电机,定子直接安装在机壳内。转子则安装在变速箱的驱动轴上,这样就不再需要其他的轴承了。通过应用永磁技术使额定功率和部分负荷范围都达到最大。发电机将通过四相变频器接入电网,该变频器可以最大限度的平衡风叶转速的变化至电网所允许的范围之内。

空气处理

在机塔的底部安装有空气处理系统,它负责将吸进空气并将空气中的水分和盐分分离出去。用分离净化后的空气在机塔和机舱内部营造高于舱外的固定气压,系统将不断的测量机塔内部压力并补充空气维持该气压。 通过该空气处理系统增大机塔和机舱内部的空气压力,不仅可以防止机体外面具不洁净的空气进入发电机腐蚀零部件,而且可以通过控制空气流速来调节机舱的温度。

技术数据(数据公布日期:2005年9月)

标准配置

额定功率: 5000千瓦
切入风速:4米/秒
达到额定功率的风速:12米/秒
切出风速:25米/秒
设计寿命:20年
型号: IEC 1a / GL-TK 1 offshore

变速箱

结构:分级行星变速齿轮,斜向咬合
额定功率:5540千瓦
额定扭距: 3575千牛米
变速比例: 1:9.92

叶片

旋转直径:116米
叶片数量:3
叶片面积: 10568平方米
叶片轴倾斜度: 5 度
锥度: -2 度

发电机和变频器

发电机结构:同步,永磁定子
发电机额定功率:5315千瓦
转数范围: 5.9-14.8转/分钟±10%
冷却: 水冷
保护级别: IP 54
额定转速: 14.8转/分钟<
变频器结构:四相变频器
功率系数:0.9感应性-
电网方面: 0.9电容性

叶片调整系统

原理:电动,单叶片调节
功率控制:叶片角度和转数控制

机塔

结构:钢制管状机塔

重量

叶片:16.5吨
轮毂:60.1吨
机舱:199.3吨

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