曼特(广州)磁性器件有限公司应用工程师周钰森周钰森:使用免维护感应吸收器延长风机电机轴承的使用寿命

能见App 2023年10月18日 3634

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月18日下午,曼特(广州)磁性器件有限公司应用工程师周钰森在风电产业技术创新论坛II上发表题为《使用免维护感应吸收器延长风机电机轴承的使用寿命》的主题演讲。

以下为发言全文:

各位来宾,大家上午好!我今天要分享的主题是《使用免维护感应吸收器延长风机电机轴承的使用寿命》。    
轴承损坏有各种各样的原因,其中一个原因是腐蚀,下面我会就这一块进行分享。    

先介绍一下曼特,成立于1984年。总部位于德国。在中国、越南、匈牙利都有生产基地,除了研发和生产外,我们也在不断的开发应用方向。其中涉及到工业、汽车、能源、安全,交通当中有大型空调、医疗设备以及汽车的电力管理系统、变频控制系统。    

今天我分享的是能源中的风电行业,轴承腐蚀也是ESA的问题表现形式,在目前主流风力发电基础上有直驱和双馈、半直驱。    

直驱风力发电机组,利用的是永磁发电机,它的结构也会比较简单没有变速器。变流器相对于双馈,发电机会经过变流器,所以说直驱型发电机组要把功率提高,技术难度会高一点。   

因为采用永磁的发动机,它的制造成本会比较高。我今天要讲是以双馈机组进行分享,在直驱型风力发电机组当中会对电磁发射实验有要求。由于双馈控制方法复杂,目前为止在EMC测试方面,暂时还没有具体的标准。    

在EMC的问题当中,有三要素:干扰源、传播路径和设备。齿轮箱是敏感的设备,传播路径是线缆,干扰是变频的设备。干扰形成来自于三个方面:PWM调制、IGBT主导干扰、DVTT。三者耦合在一起,就会产生干扰源。    

EMC干扰会对电网、变压器、发电机组、变流器领域的元器件进行冲击,会导致它出现一系列的问题。比如说发电机的绝缘失效。    

双馈型发电机组的干扰,在这三方面耦合一起,干扰信号随着线缆会产生干扰电流,它是高频的干扰电流对地形成的电流。在双馈异步发电机当中,这个问题尤为严重。双馈发电机组包括液压系统,会使用到电极设备,轴承在高速转动会产生不同的变化。在高速运转时会产生溶刊的状态,可以通过电容结构,能量积累到一定的程度,会在轴承上进行放电。    

轴承失效,一个是电腐蚀和电火花引起的失效,电火花是比较小的电流持续放电形成纹路。另外电火花放电是瞬间,所以会导致在轴承壁上产生一些痕迹。    

轴承失效会产生机械损伤,有的时候一些用户发现电机轴承损害拆了换下来,也会做一系列的分析。但是分不清楚哪些是电组织的损伤,问题找不到的时候,只能通过更换轴承和其他的方法解决。机械损伤主要是缺失一块,而不像电腐蚀有一个快的结构。    

双馈型发电机组,在全世界风电场当中占比市场比较大,现在占有率已经有70%以上。但是它轴承故障也是风力发电机组当中很严重的问题。其中轴电流引起的损害,占比也越来越高。但是没有办法得到有效的解决,我们产品的方案就是利用产品把共模吸附掉。共模电流随着系统中去到其他的地方时,会有一些表现,电流去到地线的时候,稍微和金属碰撞就会有点火花的产生。    

针对这一系列问题所开发的CoolBLUE解决方案,材料是纳米合金,通过热处理技术把它变成所需要,能够解决上面EMC干扰的问题。    

CoolBLUE工作原理是通过电磁感应,把高频的干扰吸收,通过散热把它给散热掉,因为在上面会产生涡流,通过涡流会产生损耗。这是之前做过的实验,这也是小功率的电机,通过增加产品使得干扰噪音降低。    

在不工作的时候,系统里面干扰电流变化情况,现在测试共模电流。这是我们在现场去安装做检测,安装之前有风值电流,主电压37V,降比也是蛮明显的。    

我们这个方案的优势,可以根据现场去选型定制便于安装。我们有一系列的标品,根据现场不同的功率,或者说不同安装现场的情况进行选型,同时安装后利马可以在现场看到效果,当然这个效果是系统当中和电流的变化情况。如果说要在轴承上看到效果,那就要经过一段时间的运行。    

另外,免维护长期有效,因为我们的产品本身是纳米的材质。它可以耐老化的材料,只要安装上去之后没有特意去把它碰撞或者损害,它都长期有效。    

对于市场上其他的方案,我们的产品最大优点是从根本上解决问题。比如说市场上解决轴承电腐蚀的问题,可以有其他的方案。但那些都是治标不知本,只是通过提供其他的线路分走一部分。这一部分的干扰电流依然在系统当中,它会产生跳闸或者其他不可预知的影响。而我们在逆变器当中把电流吸收掉,从根本上解决。    

这是我们产品在风力发电机组上安装的位置,这里也可以装逆变出来,通过这些地方加装磁环可以吸收掉。    

解决方案流程,比如说前面的问题收集,如果有客户咨询说产生哪些问题,以及现场机组的参数,我们收集后会到现场测量给出测试报告,再去选型安装。    

方案应用,海上风场之前出现主控跳闸的问题,装上CoolBLUE就把这个问题解决了。还有陆上风电场都有我们场景的应用,就是为了解决轴承的问题,之前出问题的轴承是把它切开后,这是给大家看到的电腐蚀纹。在双馈当中越来越严重,这也是近些年来很多的用户或者运维在不断的找方法解决。    

在这里能够分享的点还不够详细,如果大家有兴趣可以坐下来细聊,谢谢大家。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

 

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