干貨丨海上風電機組防腐技術(shù)研究與應用

2018-05-11 16:45:30 中國風能協(xié)會　點擊量：評論 (0)

2017年，中國海上風電取得突破進展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風電機組裝機容量已到27...

2017年，中國海上風電取得突破進展，新增裝機共319臺，新增裝機容量達到116萬千瓦，同比增長97%;截至2017年底，海上風電機組裝機容量已到279萬千瓦。由于海上風電機組長期處于高鹽霧、高濕度環(huán)境運行，因此海上風電機組在防腐設計上應遠高于陸上風電機組。目前海上風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。

風電機組主要由風輪、機艙、塔筒組成。根據(jù)ISO20340-2009[1]、DIN EN ISO12944[2]、IEC61400-SER-2010[3]中關(guān)于海上風電機組防腐等級如表1所示。

表1風輪、機艙、塔筒防腐等級

1風輪防腐

1.1主動防腐

海上風電機組風輪系統(tǒng)的設計采用了迷宮式密封結(jié)構(gòu)，能夠有效阻擋外部高鹽霧、高濕度氣體進入風輪內(nèi)部，如圖1所示。根據(jù)鋼鐵腐蝕速率可知，如圖2所示，當濕度大于60%時，鋼鐵腐蝕速率急速增長。由于風輪與機艙相連，機艙內(nèi)部設置有除濕系統(tǒng)，風輪與機艙之間有密封機構(gòu)，因此可以有效保證風輪和機艙的環(huán)境濕度低于50%，從而保證風輪系統(tǒng)內(nèi)部零部件防腐在C4等級。

1.導流罩 2.導流罩密封環(huán) 3.葉片密封環(huán)4.葉片5.毛刷 6.機艙罩密封環(huán)7.導流罩換氣機構(gòu)

圖1 風輪密封結(jié)構(gòu)圖

圖2 鋼鐵腐蝕速率

1.2被動防腐

風輪系統(tǒng)內(nèi)部被動防腐根據(jù)表2要求執(zhí)行：

表2 風輪系統(tǒng)防腐設計要求

2機艙防腐

海上風電機組設計機艙采用環(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，以達到艙內(nèi)零部件的防腐等級與陸上風電機組零部件防腐等級一致，從而保證海上風電機組艙內(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

海上風電機組機艙和塔筒相連，塔筒內(nèi)部設置有鹽霧過濾系統(tǒng)，可以保證風電機組整機內(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入艙內(nèi)。

2.1.2濕度控制

通過控制風力發(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)是電化學腐蝕，當艙內(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腐蝕的發(fā)生，如圖2所示。海上風電機組在艙內(nèi)設置有除濕系統(tǒng)，配合機艙在鹽霧濃度控制技術(shù)的基礎上，可以有效保證機艙和風輪內(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

風電機組機艙內(nèi)部設置有空空冷卻系統(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致腐蝕加劇，如圖3所示。