XE115-5MW海上风机技术规范
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重磅!明阳智能MySE5.5MW海上风机批量安装首战告捷!(附现场吊装图集)广东粤电湛江外罗海上风电项目位于湛江市徐闻县新寮岛及外罗以东近海区域,是广东省首个
5MW级以上大兆瓦海上风电工程。
项目总装机容量20万千瓦,采用36台明阳智能MySE5.5MW
半直驱海上机组。
近日,外罗项目首台机组吊装成功,标志着明阳智能MySE5.5-7.0MW平台机型正式进入批量化
交付安装阶段。
作为国家示范工程项目和广东省首个5MW级以上大兆瓦海上风电项目,外罗项
目的顺利实施对推动广东省及我国东南沿海海上风电规模化开发具有重要意义。
本次外罗项目首台机组吊装的机位点位于离岸10海里(约18.52公里)以外的海域,这要求现场
作业人员必须系统性考虑到施工过程中的潜在风险并做好应对预案。
基于珠海桂山以及福建兴
化湾海上项目吊装的经验,明阳智能制定了一套完整海上解决方案,并将其成功应用在了本次
吊装中,最终把这次大型复杂吊装工程顺利地控制在五天以内。
明阳海上工程团队穿梭忙碌的身影及交流、讨论的画面被一一记录,他们以顽强坚韧的战斗
力、不辱使命的表现诠释抓铁有痕的实干精神,也诠释了星辰大海般的伟大征途!。
海上风电机组的概念设计目前,海上风力发电机组的主流机型是2.3~5MW双馈或半直驱机型,已交付或已有订单的机型主要如下表所示:公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW257台260台(含V112)西门子公司SWT-2.3311台90台西门子公司SWT-3.6151台593台德国REpower5M8台351台德国Multibrid M500027台245台德国Enercon E-126/6MW8台GE公司GE 3.6sl 7台130台华锐公司3MW 34台德国BARD VM5MW 5台80台德国Nordex2MW 8台德国Nordex 2.5MW 11台芬兰WinWind 3MW 10台由上表可见丹麦vestas 的V90 /3MW,西门子公司的SWT-3.6,德国REpower的5M,德国Multibrid的M5000,GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可,由此可见3MW以上风电机组是最近几年海上风力发电机组的主力机型。
V90 /3MW机组是vestas在2002年5月开始试制的,右图为V90/3MW的示意图。
V90 /3MW机组是首台采用紧凑型结构的风力发电机组,可以认为是取消了低速轴。
2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组,这是V90-3.0MW的改进型,其安全等级为IECS,适于在平均风速9.5m/s的海上使用,这种机组采用三级增速齿轮箱,永磁同步发电机,短低速轴。
该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品,下图为V112-3.0MW的外形图。
V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场,2011年年底交付使用。
V112-3.0MW技术参数如下表所示:序号部件单位数值1 机组数据1.1 制造厂家/型号V112-3.0MW1.2 额定功率kW 30001.3 轮毂高度(推荐方案)m 84.94/1191.4 切入风速m/s 31.5 额定风速m/s 121.6 切出风速(10分钟平均值)m/s 251.7 极端(生存)风速(3秒最大值)m/s 59.5(IECIIA)52.5(IECIIIA)1.8 预期寿命y 202 风轮2.1 叶片生产商2.2 叶片型号(54.6m)2.3 风轮扫掠面积m298522.4 功率调节方式变桨距2.5 转轮直径m 1192.6 根部弦长m 43 发电机MW 3永磁同步发电机4 变速箱三级行星齿轮传动/斜齿轮其内部结构如下图所示:西门子公司的SWT-3.6-107是海上和陆上两用型机组,SWT-3.6-107 技术参数如下表所示:序号部件单位数值1 机组数据1.1 制造厂家/型号SWT-3.6-1071.2 额定功率kW 36004.2 额定功率36004.3 额定电压V 6904.4 额定转数及转数范围R/min 15004.5 绝缘等级F/F4.6 防护等级IP544.7 冷却方式综合热交换器5 制动系统5.1 主制动系统叶片全翼展变桨距5.2 第二制动系统高速轴液压盘式制动器6 偏航系统6.1 控制方式主动对风6.2 偏航驱动6个电动减速齿轮6.3 偏航制动主动磨擦和6个电动减速齿轮6.4 远程控制WebWPS SCADA系统7 控制系统7.1 型号/设计KK WTC 3/微处理机8 重量8.1 机舱t 1258.2 风轮t 95下图为SWT-3.6-107结构示意图:图中1-整流罩,2-整流罩托板,3-桨叶,4-变桨轴承,5-轮毂,6-主轴承,7-主轴,8-齿轮箱,9-起重轨道,10-制动器,11-联轴器,12-发电机,13-偏航减速电机,14-塔架,15-偏航轴承,16-齿轮润滑油过滤器,17-冷却装置,18-机舱罩。
科技成果——5MW永磁同步风力发电机技术开发单位中国电子科技集团公司第四十四研究所
技术概述山西汾西重工有限责任公司是国家军船电机定点生产单位。
多年来,工厂利用自主研发的船舶电机技术,为多型舰船配套研制电机,开发了多型具有自主知识产权的军用电机产品。
针对海上风力发电机的使用工况,公司利用已拥有军船电机多项关键技术,在成熟的军工技术基础上完成5MW级永磁同步风力发电机研制,并达到国际先进水平。
技术指标
额定功率:5-8MW
额定电压:690V
效率:≥97.5%
技术特点本项目技术来源于公司长期军用产品设计制造所积累的具有自主知识产权的先进技术,如:海洋应用技术,磁钢防腐技术,大功率电机装配技术,大功率电机永磁转子入壳技术等,并通过样机应用验证。
先进程度国际先进
技术状态小批量生产、工程应用阶段
适用范围海上风力发电
专利状态已取得专利4项
合作方式合作开发
(1)投资需求:寻求投资扩大产能,5~8MW永磁同步发电机
生产线产能达到150台/年,资金需求2000万元,实施周期24个月。
(2)合作开发:与变频器、风电机组等上下游厂商及控股股东展开合作,共同研发或承接风电工程。
(3)技术服务:与各风电场等展开合作,进行风电技术运维服务。
预期效益中国大陆海岸线长18000公里,可利用海域面积300多万平方公里,海上风能资源丰富,近海浅水海域风能资源可开发量约为2亿千瓦,到2020年,中国将建成海上风电3000万千瓦的装机容量。
市场预期良好。
XE/DD115‐5型5MW永磁直驱式海上风力发电机组技术规范一. XE/DD115‐5型风机概述XE/DD115‐5型风机叶轮直径115m,三叶片结构,轮毂高度100米。
XE/DD115‐5型5MW风机按照IEC61400‐‐ⅠC类风区标准设计,轮毂高度处的年平均风速在8.5m/s到10m/s 之间,风速15m/s时,最大湍流强度12% 。
将专门设计的直驱式多极永磁同步发电机与风机整体结构有机集成,其优点是:—-对比传统的带增速齿轮箱的风机,旋转部件数量大为减少-—极低的维护工作量;更方便的维护操作-—采用永磁体励磁,效率大大提高(无转子损耗,从而省去了相应的冷却系统)-—机头重量(仅265吨)较5兆瓦等级的国际同类产品大大降低――变频器等部件全部安装于塔筒内,便于维护――全封闭式设计,内循环冷却系统,内置除盐雾设备,完全适用海洋环境-—机头装配完整后,可在海上整体运输并用一台起重机安装主轴承采用多列圆柱滚子轴承,一端与轮毂联接,另一端与发电机锥形支撑和发电机转子联接。
定子与锥形支撑的另一侧联接,并安装到紧凑的机舱铸件上。
这种设计的优点是相对于带主轴的传统设计,载荷分布到相对大的直径上,从而减轻重量。
发电时,叶轮的转速是变化的。
可利用的空气动力扭矩和产生的机电扭矩之间的匹配决定叶轮的转速。
转矩—转速曲线存储在变频器的控制器中。
发电机侧的逆变单元根据检测到的发电机发出的频率,调整发电机定子电流。
AC‐DC‐AC变频器位于塔基,当电流以50HZ(或60HZ,取决于本国适用频率)的恒定频率并入电网时,变频器可使发电机变速运行。
当风速超过额定风速时,变频器也能保证平均恒定电力的输出。
风机运行和停机时,电网侧的功率因素是可控的。
超过额定风速时,叶片变桨控制系统使风轮转速维持在一定的恒速范围内,其偏差应可接受。
变频器,变压器,控制柜,冷却系统等装置全部安装在塔筒内.二. XE/DD115‐5型风机技术规范1. 风轮(转子)类型 三叶片水平轴位置 上风向直径 115米扫风面积 10387m²转子速度 可变标称值18rpm功率调节 变桨控制转子倾角 6°2. 叶片类型 XEMC Darwind D115叶片长度 55.5米空气动力外形 改进的DU圆锥体 叶尖1.5m处预弯材料 玻璃纤维增强树脂表面光泽 Semi‐matt 5‐15 ISO 2813表面颜色 浅灰 RAL 7035制造商 XEMC Darwind3. 变频器系统类型 电压电源逆变器控制 微处理器冷却 水冷电网连接 AC‐DC‐AC4. 载荷支撑数据轮毂 球墨铸铁主轴承 单滚子圆柱轴承发电机支持 球墨铸铁 GGG.40.3机舱 球墨铸铁 GGG.40.35. 运行数据切入风速 4m/s20m/s切出后切入风速(10分钟平均)切出风速 25m/s(10分钟平均)切出风速 35m/s(2秒平均)额定风速 12m/s(动力)风级 按照IEC61400‐1 IC电源质量标准 电网编码 E功率峰值 P1 min < 1.03闪烁 C=4POCC电源质量 THD <4%6. 发电机类型 同步额定功率 5000KW电压 3000伏励磁 永磁额定电流 970Amp保护 IP 54冷却 空气冷却;IC40绝缘等级 F制造商 Converteam/湘电7.偏航系统类型 主动偏航轴承 4点接触球轴承偏航驱动 6个电机偏航制动 液压控制摩擦制动8.塔筒类型 锥形管状结构轮毂高度 100米表面颜色 浅灰 RAL7035表面光泽 Semi‐matt 5‐15 ISO 28139. 安全系统类型 独立的变桨叶片激活 后备电池支持的电气机械系统10. 重量转子 85吨发电机 135吨机舱 45吨100米塔筒 根据具体安装地点确认质量密度 19.2 kg/m211. 温度工作时 ‐ 10 °C +40 °C运输时 ‐ 30 °C +50 °C12. 风和风场信息2s内最大阵风 70 m/s最大平均风速 10 m/s最大入流角 8°塔 筒 段 数 据部件 直径(mm) 高度(mm) 重量(T) 基础环 6490/6000* 2500 39第1段(底段) 6000 8000 75第2段 6000 16200 124第3段 6000 20000 105第4段 6000/4650 25600 84第5段(顶段) 4650/3425 26400 60备 注 1. 陆上为5段;海上为4段(不含第3段)2. * 6490是指底法兰直径三. XE/DD115‐5型风机电气技术规范电源和额定电网情况载荷25%时功率因素 1.00(标准)载荷50%时功率因素 1.00(标准)载荷75%时功率因素 1.00(标准)载荷100%时功率因素 1.00(标准)功率因素标准 在0.92和1.00之间超前或滞后可控可选功率因素 客户同意的范围内可控启动时浪涌电流 没有浪涌电流(0 A)可控功率上升时间 大约30s可控功率下降时间 大约12s 其他可选值DP/dt 控制 可选接地要求接地 按照当地标准变压器选择标准二级额定电压 3300V额定功率损耗 1%二级变压器保护 避雷器一级和二级绕组之间的静电屏蔽 防止高频成分的传播二级绕组的额定功率 6000kVA电网要求测量法 按客户要求低电压 400 Vac, +10% — -10%最低频率 额定频率的96%最大频率 额定频率的102% 其他可选 公共耦合点(POCC)上的最大谐波电压畸变(无风机联接时)根据IEC 61000‐3‐6和VDEW四. XE/DD115‐5功率和推力系数曲线风速(m/s) 功率(kw) Ct Thrust Force(KN)4.5 139.097 1.03465 134.075 248.829 0.96923 155.0525.5 380.847 0.912916 176.7126 534.621 0.862363 198.6576.5 710.313 0.830742 224.5977 909.531 0.830997 260.5597.5 1130.66 0.8306 298.9688 1386.43 0.830797 340.248.5 1683.58 0.830933 384.1629 2019.34 0.830943 430.6929.5 2391.54 0.830854 479.82510 2805 0.830969 531.73610.5 3259.14 0.831106 586.33511 3756.78 0.830954 643.38911.5 4300.71 0.831031 703.27412 4766.28 0.72671 669.6312.5 4766.28 0.585883 585.7913 4766.28 0.498675 539.28213.5 4766.28 0.433703 505.79214 4766.28 0.382026 479.13814.5 4766.28 0.339407 456.63415 4766.28 0.303554 437.04915.5 4766.28 0.273437 420.37116 4766.28 0.247659 405.70216.5 4766.28 0.225258 392.42817 4766.28 0.205713 380.42617.5 4766.28 0.188631 369.65918 4766.28 0.17354 359.79618.5 4766.28 0.160157 350.75319 4766.28 0.14822 342.39519.5 4766.28 0.137557 334.70820 4766.28 0.128004 327.63820.5 4766.28 0.119397 321.08121 4766.28 0.111583 314.88221.5 4766.28 0.104539 309.21922 4766.28 0.098112 303.86322.5 4766.28 0.092253 298.85423 4766.28 0.086874 294.07723.5 4766.28 0.081989 289.73724 4766.28 0.077501 285.65624.5 4766.28 0.073377 281.843五. 载荷数据依据IEC 61400‐1标准所规定的工况计算.坐标系统设置如下图所示.在极限阵风和电网失电同时发生时的极限基础载荷如表1所示:对应于风机20年使用寿命,并假定107个载荷循环周期,安全系数取1.0, 得到对应于不同S/N 曲线斜率的等效疲劳载荷,如表2所示:表1 极限基础载荷表2 等效疲劳载荷等效疲劳载荷平均值如表3所示:六. 防雷接地要求防雷保护按照GL ‐IV ‐8‐9标准设计.根据GL 海上风机规范,XE115风力发电机组为保护等级Ⅰ.七. 低电压穿越采用Coverteam 变频器,具有低电压穿越能力.八. 噪音等级九. 防腐方案1) 整个机组采用封闭式结构,避免了盐雾进入风机内部.2) 独特的发电机内部空气增压及封闭循环冷却技术,并且在循环回路内安装有除盐雾装置,可确保发电机不受盐雾影响.3) 所有部件均做表面防腐处理,满足海洋环境20年使用要求.表3 等效疲劳载荷平均值85909510010511011512034567891011121314151617181920Average wind speeddB(A)。