Перехід до генераторів на постійних магнітах із прямим-приводом (DD-PMG)
Звичайні вітряні турбіни використовують коробку передач для збільшення швидкості ротора (12-20 об/хв) до швидкості генератора (1500-1800 об/хв). Відмови коробки передач становлять 20-30% простоїв турбін. DD-PMG усуває коробку передач, використовуючи багатополюсний генератор (зазвичай 48-144 полюси) з великим діаметром (3-5 метрів), який працює на низькій швидкості. Постійні магніти на роторі створюють поле збудження без контактних кілець або потужності збудження.
Для турбіни потужністю 3 МВт ротор потребує приблизно 6000-8000 окремих магнітів NdFeB, кожен приблизно 50x30x15 мм. Загальна вага магніту: 1,2-1,6 тонни. Зі збільшенням розмірів турбін (зараз 10-15 МВт на морі) обсяг магніту на турбіну досягає 5-8 тонн.
Технічні характеристики матеріалів для вітроелектростанцій: вимоги до високих Br і Hcj
Wind turbine generators operate at 60-120°C internal temperature. The magnets face a demagnetizing field from stator armature reaction during grid faults (short circuits). The generator must survive a 3-phase short circuit without irreversible demagnetization >2%.
Тому вітро-клас NdFeB вимагає:
Br Більше або дорівнює 13,5 кгс (N45 або вище), щоб мінімізувати об’єм і вагу генератора.
Hcj Більше або дорівнює 20 кЕ при 20 градусах, зниження до Більше або дорівнює 12 кЕ при 100 градусах (відповідає N45SH або N42UH).
Прямокутність (Hk/Hcj) Більше або дорівнює 0,95, що означає, що крива розмагнічування залишається прямою біля коліна.
Типові використовувані марки: N45SH, N42SH, N40UH. Спікання з зернограничною дифузією (GBD) тербію досягає Hcj 25-30 кЕ, утримуючи Br вище 13,5 кГс. Стандартний N45SH (без GBD) має Hcj 17-20 кЕ, достатнього для наземних турбін у помірному кліматі. Морські об’єкти або майданчики з високою температурою навколишнього середовища потребують N42UH або N40UH з Hcj 25-30 кЕ.
Захист від корозії магнітів морських вітряних електростанцій
Офшорні вітрові турбіни стикаються з-повітрям, насиченим сіллю (концентрація хлоридів до 5 мг/м³) і високою вологістю. Стандартне покриття Ni-Cu-Ni (12-25 мкм) забезпечує 72-200 годин стійкості до соляного бризки (ASTM B117), чого недостатньо для 20-річного терміну експлуатації в морі. Необхідні рівні захисту:
| Навколишнє середовище | Вимоги до сольового спрею (ASTM B117 годин до червоної іржі) | Рекомендована система покриття |
|---|---|---|
| На суші, всередині країни | 200 годин | Ni-Cu-Ni (20-25 мкм) + епоксидне верхнє покриття (10-15 мкм) |
| Сухопутні, прибережні | 500 годин | Епоксидне покриття (30-40 мкм) + поліуретанове покриття |
| Офшорна, мотогондола (герметична) | 1000 годин | Епоксидна смола (40-60 мкм) або парилен С (15-25 мкм) |
| Офшор, прямий бризок морської води | 2000 годин (без червоної іржі) | Повністю інкапсульований у смолу або оболонку з нержавіючої сталі |
Для офшорних застосувань ми постачаємо магніти з три{0}}системою: Ni-Cu-Ni (10 мкм) як основа для адгезії, епоксидна смола (30 мкм) для корозійного бар’єру та поліуретан (20 мкм) для УФ-променів і стійкості до стирання. Загальна товщина 60 мкм, перевірена 2000-годинним сольовим розпиленням без червоної іржі.
Управління термінами виконання масових великих-замовлень NdFeB
Замовлення магнітів для вітряних турбін зазвичай становлять 1-10 тонн на партію. Терміни виконання залежать від:
Доступність сировини: порошок NdFeB з важкими рідкісноземельними елементами (Dy/Tb) для високого рівня Hcj потребує 4-6 тижнів для пошуку.
Пресування та спікання: Великі блоки (наприклад, 80x60x30 мм) потребують повільнішого ущільнення та тривалих циклів спікання (48-72 години проти . 24 годин для дрібних деталей). Ємність печі для спікання великих блоків обмежена.
Механічна обробка: блоки нарізані, шліфовані та скошені. Для 8000 магнітів на турбіну обробка займає 3-5 тижнів.
Покриття: епоксидне покриття товщиною 60 мкм потребує кількох циклів розпилення та затвердіння: 1-2 тижні.
Намагнічення та перевірка: багатополюсна радіальна намагніченість великих кілець займає 1-2 тижні.
Загальний типовий час виконання першого виробничого замовлення (після затвердження інструменту): 12-16 тижнів. Повторні замовлення: 8-10 тижнів. Ми рекомендуємо виробникам вітрових турбін розміщувати загальні замовлення з ковзним прогнозом на 6 місяців.
Для масових магнітів NdFeB для генераторів вітряних турбін – у тому числі марок N45SH, N42UH, з офшорним -класом епоксидного покриття – будь ласка, відвідайте нашу сторінку продукту «Спечений неодимовий магніт» на нашому веб-сайті. Ми постачаємо магніти з 20-річною гарантією на розмагнічування (менше або дорівнює 5% безповоротних втрат) і повним відстеженням матеріалу від джерела рідкоземельних елементів до остаточного складання.
Щоб отримати пропозицію щодо кількості турбін (1-20 тонн), надайте характеристики конструкції генератора: повітряний зазор, кількість полюсів, робочу температуру та необхідний час витримки при короткому замиканні. Наша команда інженерів надає моделювання розмагнічування FEA як частину пропозиції.
Часті запитання
З: Яка гарантована незворотна втрата потоку після 20 років роботи вітрової турбіни?
A: Для N45SH з робочою температурою менше або дорівнює 80 градусам і без аномальних несправностей мережі, менше або дорівнює 5% незворотних втрат. Ми пропонуємо моделі прогнозування старіння на основі IEC 60404-8-1. Прискорене термічне випробування (3000 годин при 100 градусах) підтверджує<3% loss.
З: Чи постачаєте ви магніти, попередньо-зібрані на підставки з нержавіючої сталі для легкого монтажу?
A: Так. Ми пропонуємо цілі магнітні носії (шайби), виготовлені з нержавіючої сталі 316L, з магнітами, інкапсульованими в епоксидну смолу всередині носія. Це виключає-користування магнітом на місці та захищає від корозії. Збірка несучої частини додає 15-20% до вартості магніту, але зменшує трудомісткість встановлення на 80%.
З: Які сертифікати якості ви маєте на вітроенергетичні магніти?
A: ISO 9001:2015, IATF 16949 (автомобільні-системи якості, що застосовуються до вітру) і відповідність стандарту DNV GL для постійних магнітів у вітрових турбінах (DNVGL-ST-0360). Наша випробувальна лабораторія має сертифікат ISO 17025.
