在 2017 北京國際風(fēng)電展覽會上,南京高傳電機制造有限公司研發(fā)的“中速永磁集成傳動發(fā)電機單元”引全球風(fēng)電同行的聚焦和矚目,并被展會作為風(fēng)電行業(yè)重大技術(shù)突破重磅發(fā)布。2018 年北京國際風(fēng)能展上,他們展示了集成傳動單元的改進升級版。
風(fēng)力發(fā)電機組按其主傳動方式可分為直接驅(qū)動型和增速驅(qū)動型,典型機型有:直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機組和雙饋風(fēng)力發(fā)電機組。近十幾年來這兩種機型幾乎占據(jù)了全部的風(fēng)電市場份額。直驅(qū)風(fēng)機采用低速葉輪與高極對數(shù)發(fā)電機直接連接的方式,無需齒輪箱、碳刷和滑環(huán),提高了系統(tǒng)的可靠性和傳動效率;雙饋風(fēng)機由葉輪驅(qū)動,經(jīng)多級齒輪增速后帶動發(fā)電機發(fā)電。由于雙饋風(fēng)機的產(chǎn)業(yè)鏈配套完善,造價通常優(yōu)于其他技術(shù)路線的機組,同時通過齒輪箱增速比的變化,使得齒輪箱轉(zhuǎn)速范圍變寬,新機型開發(fā)的空間較大。
隨著海上風(fēng)機大型化發(fā)展,這兩種機組均表現(xiàn)出一定的局限性:直驅(qū)風(fēng)機的發(fā)電機體積越來越龐大,運輸和起吊變得困難,新機型開發(fā)中結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝更加嚴(yán)苛;而雙饋風(fēng)機其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高速運轉(zhuǎn)的傳動系統(tǒng),往往伴隨著傳動效率偏低,齒輪箱高速級、發(fā)電機滑環(huán)的故障率高,且后期維護繁瑣等問題。
隨著風(fēng)電機組技術(shù)發(fā)展及海上風(fēng)電開發(fā)環(huán)境的復(fù)雜化,風(fēng)電機組技術(shù)主流方向發(fā)生了微妙變化。中速永磁風(fēng)力發(fā)電機組已經(jīng)成為繼直驅(qū)永磁技術(shù)和高速雙饋技術(shù)后的第三種主流技術(shù)路線,并越來越多地受到國內(nèi)外風(fēng)機廠商的關(guān)注和認(rèn)同。中速永磁發(fā)電機組采用二級行星增速齒箱,去掉了故障率高的高速級齒輪傳動,把齒輪箱速比降到 35~45 之間(見上圖),把發(fā)電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到經(jīng)濟合理的范圍內(nèi),降低了貴重稀土磁鋼用量。同時具備了直驅(qū)風(fēng)機的可靠性和高效率,和雙饋風(fēng)機的成本優(yōu)勢。近年來國內(nèi)風(fēng)機整機廠商,紛紛加入到中速永磁的技術(shù)陣營。
根據(jù)市場的變化,南京高傳電機公司采用一體化設(shè)計的理念,及時開發(fā)出中速永磁集成傳動發(fā)電機單元,并不斷優(yōu)化,不僅隔離齒輪箱和電機振動,并使其結(jié)構(gòu)更趨合理,進一步提高了系統(tǒng)可靠性,后期也無需再進行繁瑣的“軸對中”工作,維護更便捷。樣機已在安徽省岳西牛草山風(fēng)電場安裝 3 年多,經(jīng)過風(fēng)電場實際運行考驗和運維故障統(tǒng)計分析表明,采用該集成單元后,風(fēng)機主傳動鏈故障率降低顯著,達(dá)到了預(yù)期的產(chǎn)品可靠性設(shè)計指標(biāo),產(chǎn)品已經(jīng)取得行業(yè)認(rèn)證。
中速永磁風(fēng)機技術(shù)因其獨特優(yōu)勢,將成為 6MW 以上大功率未來海上風(fēng)電風(fēng)機的主流技術(shù)。海上風(fēng)機維修需租用大型起吊駁船,維修成本高,一直是海上風(fēng)電發(fā)展的難題,也是業(yè)主投資海上風(fēng)電的一大顧慮。南京高傳電機正著手解決這個難題。將在下一個版本的集成傳動單元改進中,開發(fā)集成單元易損件的快換結(jié)構(gòu)和風(fēng)機自架設(shè)起吊設(shè)備,進行風(fēng)機傳動鏈易損件的快換自修理,不再讓業(yè)主花費高昂的大型起吊駁船租賃費,徹底消除業(yè)主這一顧慮。
展覽會上,他們的集成傳動單元和改進方案受到業(yè)內(nèi)專家的普遍關(guān)注,期待下一版產(chǎn)品的盡快推出。