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[中车株机电机]中国电力报:强大心脏驱动海上巨擘

作者:中车株机电机有限公司 标签: 发布时间:2023-09-07 11:53:38 浏览次数:810【字体:

8月22日,《中国电力报》以《强大心脏驱动海上巨擘——中车株洲电机为16兆瓦海上风机提供核心部件》为题,对全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组进行了专题报道,介绍了中车株洲电机公司16.X兆瓦中速永磁风力发电机研制项目。现全文转发。


前不久,全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组在福建海上风电场成功并网发电。这台由中车株洲电机有限公司(以下简称“中车株洲电机”)提供“动力心脏”——16.X兆瓦中速永磁风力发电机的海上巨擘历时1个月的时间,机组各项运行数据和发电指标稳定,并顺利通过超强台风“杜苏芮”考验,标志着我国海上风电大容量机组研发制造再上新台阶,达到国际领先水平。

 

硬核重器入选“十大”榜单

16兆瓦海上风电机组于去年11月23日下线,与国产大飞机C919、我国第三艘航空母舰福建舰等硬核重器共同荣登“2022年度十大国之重器”榜单,成为加快打造国家战略科技力量、助推实现高水平科技自立自强的典范代表。

本台16兆瓦海上风电机组的轮毂中心高度达152米,相当于三枚长征五号运载火箭的高度;叶轮直径252米,相当于6架C919客机首尾相连;环绕一周的扫风面积约5万平方米,相当于7个标准足球场的大小;相比目前海上常用的8兆瓦风机,节约用海面积超过35%。

在额定工况下,单台机组每转动一圈,就能发电34.2千瓦时,平均每年可输出超过6600万千瓦时的清洁电能,能够满足3.6万户三口之家一年的生活用电。单台机组每年可减少燃煤约2.2万吨,减排二氧化碳约5.4万吨,是近1100辆纯电动公交车运行一年的减碳总和,相当于植树造林约150万平方米。大功率海上风电机组的应用为应对全球气候变化和推动我国经济社会绿色低碳高质量发展作出积极贡献。

 

风机心脏实现多项突破

大功率海上风电机组的“动力心脏”要具备哪些特质?

16.X兆瓦中速永磁风力发电机由中车株洲电机和客户联合研制,该风力发电机与齿轮箱、主轴进行一体化寻优设计,采用创新的双水冷技术、可靠的绝缘系统、全密封磁极结构、特殊槽型设计,具有温升低、振动低、谐波低、噪声低,集成度高、效率高、可靠性高等特点和优势。该型号风力发电机产品性能达到国际领先水平,标志着我国大功率中速永磁风力发电机自主研发能力得到进一步提升,实现了大容量电机小型化的技术突破。

为了实现这些性能提升,在项目研发过程中,中车株洲电机采用揭榜挂帅工作机制,成立了以中车科学家牵头的专项攻关团队。并且采取三个深度结合,即与用户进行深度结合,与行业发展深度结合,与资深专家深度结合,既有纵向又有横向,通过三个结合,在大功率风力发电机的绝缘、轴承等技术攻关中实现了突破。

中车株洲电机依托成熟的中速永磁风力发电机平台,通过与客户、供应商等产业链纵向之间的积极协作,针对关键性能指标进行了多轮寻优设计,开展了绝缘、轴承等行业“卡脖子”技术的专项攻关,终于成功解决了中速超紧凑风电机组轴承电蚀等多项技术难题,一举实现大容量电机小型化的技术突破,并在保证机组发电量的前提下,将发电机重量降低到20吨左右。

 

轴承通过电流降低100倍

在国家战略支撑下,风电业务得到快速发展。作为国内海上风力发电机领域的龙头企业,中车株洲电机始终坚持创新驱动发展战略和“6G”绿色发展理念,通过积极推进前沿技术探索与运用,持续强化自主化水平与产品升级,持续发力“双碳”战略推动我国风电产业发展。

2020年初,中车株洲电机承接了该项紧急任务,即与客户协同开发当时世界上最大功率的16兆瓦海上风力发电机。在整个研制环节中,如何有效地防止电流通过而造成对轴承的电腐蚀成为最大的瓶颈,这也是海上风电领域的世界难题。

“国际海上风电标准值是0.1安每平方毫米,0.1安预示着还是有一部分电流通过轴承,那么对轴承就会产生多多少少的电腐蚀和电火花,从而造成轴承上的腐蚀,形成一个个坑,最后轴承就会发生失效。”中车株洲电机江苏公司副总经理、总工程师李华介绍说。

海上风电环境恶劣,后期维护成本高,为了给客户节省运营成本,李华和研发团队决定挑战发电机轴承电腐蚀这个世界难题。他们提出了一个大胆的想法,要把通过电流降低100倍,从0.1安每平方毫米降低到0.001安每平方毫米,基本可以实现终身有效运行,不会出现腐蚀。

为了实现“0.001”这个目标,在项目执行过程中,李华和团队的20多位研发人员积极克服项目周期短、新技术、新工艺等困难挑战,从方案设计到寻找绝缘材料再到分析试验,通过整整一周通宵达旦的演算、设计、大胆试验,数字从0.1逐渐降低到0.005,最后定格在0.001。“在试验台测试取得成功,大家热泪盈眶,我们将不可能变成了可能!”李华说。

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