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2009-10-21 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):2906
英國的Marine Current Turbines(MCT)公司與AEL有緊密合作,其1.2 MW的SeaGen型潮汐流發(fā)電機(jī)安裝在北愛爾蘭的Strangford海灣入口處。AEL為MCT最初的Seaflow發(fā)電機(jī)生產(chǎn)直徑達(dá)11米的轉(zhuǎn)子,并在英國德文郡的Lynmouth成功運(yùn)轉(zhuǎn)了幾年;隨后,它們?yōu)榇笮偷腟eaGen生產(chǎn)16米直徑的轉(zhuǎn)子。解決了初始階段的問題(三個(gè)葉片由于控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題而斷裂)后,SeaGen現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)良好,并為電網(wǎng)輸入額定的電量。這些是MCT公司的技術(shù)總監(jiān)Peter Frankel介紹的,他說SeaGen是進(jìn)入該領(lǐng)域的第一個(gè)商業(yè)化規(guī)模的設(shè)備,也是安裝在海上的全球最大的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 對(duì)于一定的渦輪系統(tǒng),能量會(huì)隨著介質(zhì)密度和體積流速的變化而變化,因此從一定的水速中所得到的能量是從等速風(fēng)速中獲得的能量的10倍。因此水平軸潮汐流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)來說要短且粗。SeaGen的16米的轉(zhuǎn)子為相連的發(fā)電機(jī)提供足夠的動(dòng)力,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在14 rpm(標(biāo)準(zhǔn)全流轉(zhuǎn)速)左右時(shí)達(dá)到峰值功率。因此,轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)必須能夠承受該轉(zhuǎn)速下的剪切力、彎曲和扭矩載荷。水中顆粒對(duì)葉片的沖擊可能會(huì)帶來麻煩,因?yàn)榘l(fā)電機(jī)可能會(huì)沉到海底,低于轉(zhuǎn)子所在水位,或者漂浮到水面上高于其水位。 在海洋可再生能源發(fā)展的初級(jí)階段,這些公司對(duì)于他們的技術(shù)還是比較謙虛的,因此我們可以獲知SeaGen轉(zhuǎn)子的一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。每個(gè)葉片包括一個(gè)中空的碳纖維復(fù)合材料箱式龍骨,作為主載荷承載部件;碳纖維加強(qiáng)筋和玻纖復(fù)合材料外殼粘結(jié)在該結(jié)構(gòu)上。原來的Seaflow葉片是手工鋪放的,該工藝已被碳纖或玻纖預(yù)浸料取代。迄今為止,ACG已成為主要材料的供應(yīng)商,也提供開發(fā)技術(shù)。ACG的預(yù)浸材料包括用于加強(qiáng)筋的中等模量的單向碳纖維,鋪放好的材料在大氣壓下于80℃干燥。整個(gè)結(jié)構(gòu)所用樹脂基體均為環(huán)氧樹脂,因此具有良好的力學(xué)性能和抗水解性。 各部件直接成型為最終形狀,脫模后無需加工。葉片涂敷有膠衣和防垢涂層,避免海洋生物的侵蝕。 葉片根部經(jīng)過了特別的處理,因?yàn)樗罗D(zhuǎn)子要承受很高的根部彎矩。AEL開發(fā)了一種專有技術(shù),可以將載荷逐漸從復(fù)合材料葉片轉(zhuǎn)移到金屬轉(zhuǎn)子的輪轂和軸上。據(jù)說該專利系統(tǒng)優(yōu)于以前的技術(shù),生產(chǎn)成本也更低。該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中就帶有這種系統(tǒng),可對(duì)載荷進(jìn)行光纖監(jiān)控。 SeaGen的其他復(fù)合材料部件包括頂部外殼上的和支撐雙渦輪的橫梁上的GRP整流裝置。接下來,MCT計(jì)劃為英國北威爾士郡一個(gè)10.5 MW的潮汐流發(fā)電場提供設(shè)備。七臺(tái)1.5 MW渦輪機(jī)的葉片與Seaflow和SeaGen一樣是復(fù)合材料的。 Strangford海峽位于北愛爾蘭Strangford海灣的入口處,廣受潮汐流發(fā)電機(jī)生產(chǎn)商的歡迎,他們希望在此證明并展示其技術(shù)。該地區(qū)以環(huán)境惡劣著稱,在春潮期最高的潮汐速度可達(dá)10節(jié)(海里/小時(shí))。在該海峽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的另一種潮汐流系統(tǒng)還有Ocean Flow Energy公司的Evopod。與SeaGen不同,Evopod安裝在固定在海底的樁上,是一種半潛水的漂浮裝置,由固定的浮標(biāo)保持在一定的位置。Evopod可以很容易地與束縛它的浮標(biāo)分離,并放到岸上進(jìn)行維修。 立式葉片確保裝置可以繞著浮標(biāo)的旋轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)動(dòng),因此總是面向水流的。這就無需在每次潮汐來臨時(shí)總要反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片的斜度——這是固定渦輪機(jī)的一大問題。 由于Evopod渦輪機(jī)位于海平面之下,不受湍流的影響,因此適用于海浪運(yùn)動(dòng)更大的潮汐區(qū)域內(nèi)。它還能夠用于流速較低的水域內(nèi),此時(shí)葉片相應(yīng)的比較大。十分之一大小的1 kW的原型配有1.5米直徑的轉(zhuǎn)子,但這只是一個(gè)試驗(yàn)品,最終的1.5 MW的設(shè)備將配備9米長的葉片。下一步將是五分之一大小的原型,如果成功,就會(huì)連接到公共電網(wǎng)上。 據(jù)Ocean Flow公司總經(jīng)理Graeme Mackie介紹,轉(zhuǎn)子葉片將由玻纖增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料制成,最大型的葉片則有選擇性地采用碳纖維來加固。Mackie正在三家復(fù)合材料生產(chǎn)商之間進(jìn)行選擇,以便確定誰將成為最終的供應(yīng)商。 “我們?cè)谛枰p質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕性的設(shè)備上都采用復(fù)合材料,目前主要是在轉(zhuǎn)子上。”他解釋,“非動(dòng)態(tài)部件采用鋼材。之所以如此選用材料,是因?yàn)樵缦戎频玫匿撡|(zhì)結(jié)構(gòu)在快速的水流中,發(fā)生了嚴(yán)重的電腐蝕,比我們預(yù)想的要嚴(yán)重。” 十分之一大小的機(jī)器采用了一種改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。Mackie說,雖然其轉(zhuǎn)動(dòng)速度比風(fēng)力渦輪機(jī)低得多,但運(yùn)行狀況良好。未來的完整大小的葉片將進(jìn)行專門的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以適應(yīng)復(fù)合材料的加工工藝。 纖維增強(qiáng)塑料(FRP)也將用于系統(tǒng)其他部件的制備,包括漂浮元件,F(xiàn)RP可用于制造漂浮結(jié)構(gòu)本身,也可為其他材料提供覆材。 搖擺水翼
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