2023年10月16日-19日,2023北京國際風能大會暨展覽會(CWP2023)在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一,這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會,再次登陸北京,聚焦中國能源革命的未來。
本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題,將歷時四天,包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。
10月18日下午,曼特(廣州)磁性器件有限公司應用工程師周鈺森在風電產業技術創新論壇II上發表題為《使用免維護感應吸收器延長風機電機軸承的使用壽命》的主題演講。

以下為發言全文:
各位來賓,大家上午好!我今天要分享的主題是《使用免維護感應吸收器延長風機電機軸承的使用壽命》。
軸承損壞有各種各樣的原因,其中一個原因是腐蝕,下面我會就這一塊進行分享。
先介紹一下曼特,成立于1984年。總部位于德國。在中國、越南、匈牙利都有生產基地,除了研發和生產外,我們也在不斷的開發應用方向。其中涉及到工業、汽車、能源、安全,交通當中有大型空調、醫療設備以及汽車的電力管理系統、變頻控制系統。
今天我分享的是能源中的風電行業,軸承腐蝕也是ESA的問題表現形式,在目前主流風力發電基礎上有直驅和雙饋、半直驅。
直驅風力發電機組,利用的是永磁發電機,它的結構也會比較簡單沒有變速器。變流器相對于雙饋,發電機會經過變流器,所以說直驅型發電機組要把功率提高,技術難度會高一點。
因為采用永磁的發動機,它的制造成本會比較高。我今天要講是以雙饋機組進行分享,在直驅型風力發電機組當中會對電磁發射實驗有要求。由于雙饋控制方法復雜,目前為止在EMC測試方面,暫時還沒有具體的標準。
在EMC的問題當中,有三要素:干擾源、傳播路徑和設備。齒輪箱是敏感的設備,傳播路徑是線纜,干擾是變頻的設備。干擾形成來自于三個方面:PWM調制、IGBT主導干擾、DVTT。三者耦合在一起,就會產生干擾源。
EMC干擾會對電網、變壓器、發電機組、變流器領域的元器件進行沖擊,會導致它出現一系列的問題。比如說發電機的絕緣失效。
雙饋型發電機組的干擾,在這三方面耦合一起,干擾信號隨著線纜會產生干擾電流,它是高頻的干擾電流對地形成的電流。在雙饋異步發電機當中,這個問題尤為嚴重。雙饋發電機組包括液壓系統,會使用到電極設備,軸承在高速轉動會產生不同的變化。在高速運轉時會產生溶刊的狀態,可以通過電容結構,能量積累到一定的程度,會在軸承上進行放電。
軸承失效,一個是電腐蝕和電火花引起的失效,電火花是比較小的電流持續放電形成紋路。另外電火花放電是瞬間,所以會導致在軸承壁上產生一些痕跡。
軸承失效會產生機械損傷,有的時候一些用戶發現電機軸承損害拆了換下來,也會做一系列的分析。但是分不清楚哪些是電組織的損傷,問題找不到的時候,只能通過更換軸承和其他的方法解決。機械損傷主要是缺失一塊,而不像電腐蝕有一個快的結構。
雙饋型發電機組,在全世界風電場當中占比市場比較大,現在占有率已經有70%以上。但是它軸承故障也是風力發電機組當中很嚴重的問題。其中軸電流引起的損害,占比也越來越高。但是沒有辦法得到有效的解決,我們產品的方案就是利用產品把共模吸附掉。共模電流隨著系統中去到其他的地方時,會有一些表現,電流去到地線的時候,稍微和金屬碰撞就會有點火花的產生。
針對這一系列問題所開發的CoolBLUE解決方案,材料是納米合金,通過熱處理技術把它變成所需要,能夠解決上面EMC干擾的問題。
CoolBLUE工作原理是通過電磁感應,把高頻的干擾吸收,通過散熱把它給散熱掉,因為在上面會產生渦流,通過渦流會產生損耗。這是之前做過的實驗,這也是小功率的電機,通過增加產品使得干擾噪音降低。
在不工作的時候,系統里面干擾電流變化情況,現在測試共模電流。這是我們在現場去安裝做檢測,安裝之前有風值電流,主電壓37V,降比也是蠻明顯的。
我們這個方案的優勢,可以根據現場去選型定制便于安裝。我們有一系列的標品,根據現場不同的功率,或者說不同安裝現場的情況進行選型,同時安裝后利馬可以在現場看到效果,當然這個效果是系統當中和電流的變化情況。如果說要在軸承上看到效果,那就要經過一段時間的運行。
另外,免維護長期有效,因為我們的產品本身是納米的材質。它可以耐老化的材料,只要安裝上去之后沒有特意去把它碰撞或者損害,它都長期有效。
對于市場上其他的方案,我們的產品最大優點是從根本上解決問題。比如說市場上解決軸承電腐蝕的問題,可以有其他的方案。但那些都是治標不知本,只是通過提供其他的線路分走一部分。這一部分的干擾電流依然在系統當中,它會產生跳閘或者其他不可預知的影響。而我們在逆變器當中把電流吸收掉,從根本上解決。
這是我們產品在風力發電機組上安裝的位置,這里也可以裝逆變出來,通過這些地方加裝磁環可以吸收掉。
解決方案流程,比如說前面的問題收集,如果有客戶咨詢說產生哪些問題,以及現場機組的參數,我們收集后會到現場測量給出測試報告,再去選型安裝。
方案應用,海上風場之前出現主控跳閘的問題,裝上CoolBLUE就把這個問題解決了。還有陸上風電場都有我們場景的應用,就是為了解決軸承的問題,之前出問題的軸承是把它切開后,這是給大家看到的電腐蝕紋。在雙饋當中越來越嚴重,這也是近些年來很多的用戶或者運維在不斷的找方法解決。
在這里能夠分享的點還不夠詳細,如果大家有興趣可以坐下來細聊,謝謝大家。
(根據演講速記整理,未經演講人審核)