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锋速达通风降温系统

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风机选型与安装

车间降温负压风机_透风机安全技术操纵规程机械安全更换低压分开


透风机安全技术操纵规程
    

  1、透风机及管道的安装,必须保证在高速运转情况下稳定牢固保证安全运行。不得露天安装,作业处必须有防火设备

  2、 认真检查主机和管件的连接应符合要求,安全防护措施应齐全有效。

  3、 检查透风机风扇应紧固,并查看应正常及无障碍物,确认合格后方能开机。

  4、 风管接头要严密,口径不同的风管不能混合连接,风管转角处应做成大圆角。风管出风口距工作面不宜太近,以6_10M 为宜。风管安设不应妨碍职员行走及车辆通行,如排挤安装,支点及悬挂必须牢固可靠。隧道工作面四周的管道应采取保护措施,防止放炮砸坏。

  5、 透风机及透风管,应装有风压水柱表,以便随时检查透风情况。

  6、 运行中发现不正常音响以及电弧冒烟或风扇叶片磨损护罩时,必须立即拉闸后检验。

  7、 运行中电动机温升超过铭牌上规定时,必须拉闸停机检验或降温。

  8、 运转中不能准检验,凡无逆止装置的风机必须待风道回风消失后,方答应检验。

  9、 严禁在透风机和透风管上放置或悬挂任何物件。

  10、 作业后,切断电源。

  11、 透风机及管道的安装,必须保证在高速运转情况下稳定牢固保证安全运行。不得露天安装,作业处必须有防火设备。

  12、 认真检查主机和管件的连接应符合要求,安全防护措施应齐全有效。

  13、 检查透风机风扇应紧固,并查看应正常及无障碍物,确认合格后方能开机。

  14、 风管接头要严密,口径不同的风管不能混合连接,风管转角处应做成大圆角。风管出风口距工作面不宜太近,以6_10M 为宜。风管安设不应妨碍职员行走及车辆通行,如排挤安装,支点及悬挂必须牢固可靠。隧道工作面四周的管道应采取保护措施,防止放炮砸坏。

  15、 透风机及透风管,应装有风压水柱表,以便随时检查透风情况。

  16、 运行中发现不正常音响以及电弧冒烟或风扇叶片磨损护罩时,必须立即拉闸后检验。

  17、 运行中电动机温升超过铭牌上规定时,必须拉闸停机检验或降温。

  18、 运转中不能准检验,凡无逆止装置的风机必须待风道回风消失后,方答应检验。

  19、 严禁在透风机和透风管上放置或悬挂任何物件。

  20、 作业后,切断电源。


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收录时间:2011年02月12日 02:52:09 来源:安全管理网 作者:

:25变电所   1、拆除掉3#、4#风机专用变压器各2台400A低压分开关,分别接天津制造的400A低压分开关各5台。   2、把拆下来的4台400A开关接在2#动力变压器低压上。   四、影响区域:   1、25变电所 风专用变压器停一台。   2、停2#变压器影响:(1)13191皮带巷,(2)13191轨道巷,(3)25集运巷,(4)13151乳化液泵站,(5)25回风下山,(6)25照明   五、施工步骤:   1、停11#高爆开关2#变压器拆除瓦斯监测电源线。拆除后恢复送电。   2、停6#高爆开关1#变压器,把瓦斯监督电线源在1#变电器低压开关上。   3、停9#高爆开关3#风机专用变压器,拆除2台400A低压分开,接5台新的400A低压分开关。   4、停7#高爆开关4#风机专用变压器,拆除2台400A低压分开关,接5台新的400A低压分开关。   5、停11#高爆开关2#变压器,接4台400A低压分开关。   六、安全措施:   1、施工时间:调度室统一协调,机运部、安全部、通风部监督安全及技术事项,机运队、岩巷二队、通风队配合施工。   2、施工期间,队、通风队派一名付队长现场负责管理本队管辖范围内的一切事务。   3、每天把施工项目及停电影响范围,提前与调度室联系,通知影响区域连队。   4、停送电时,必须在施工负责人的指挥下,由变电所配电按规程操作,配电工在施工期间不得脱岗。并在停电的高爆开关上挂“有人检修,严禁送电”警示牌。   5、风机专用变压器停电前,由通风队电工负责风机倒台工作,倒台后风机要运行10分钟后,保证没有问题的情况下,才能停一台风机专用变压器。   6、拆除开关前,必须对开关进行放电、验电。   7、风机专用变压器低压开关更换好后,及时恢复送电,并通知调度室和通风调度。   8、开关码放要整齐,间距一致。   9、接线必须按质量标准化要求进行,保证接线工艺符合要严禁出现失爆现象。   10、低压分开关更换后,各分开关二次减负荷线,由使用单位组织接,并调整设备的倒正转。   11、每天工作结束后,必须向调度室汇报工作内容、完成情况和下一班的工作安排。   七、本措施未涉及事宜,严格按照《煤矿安全规程》及有关规定执行。 ? 本站所收集信息资料为网络转载 版权属各作者 并已著明作者 旨在资源共享、交流、学习之用,请勿用于商业用途,本站并不保证所有信息、文本、图形、链接及其它内容的绝对准确性和完整性,故仅供访问者参照使用。 Mail: chinabaike@gmail.com Copyright by ;All rights reserved.


高压变频器在4#除尘风机中的应用
    
1、引言


           三钢炼钢厂原有15t氧气顶吹转炉三座,采用“三吹三”方式,转炉吹炼过程中,炉口会排出大量棕红色的烟气,烟气温度高、含有易燃气体和金属颗粒,按照我国1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB16297一1996),对烟气必须冷却、净化,由引风机将其排至烟囱放散或输送到煤气回收系统中备用。因此,每座转炉需配有一套除尘系统,除尘系统采用二级文氏管烟尘净化方式,烟道直径Φ1.7m,烟气输送管线820mm,风机型号AI850,电机功率630KW/6KV。由于转炉周期性中断吹氧,为满足节能和环保要求,要求风机在整个炼钢工作周期内变速运行,吹氧时高速运行,不吹氧时低速运行。2000年初,炼钢厂对三座转炉进行扩容改造,将风机移至地面,采用液力偶合器调速,高速2700r/min(设计2900r/min),低速1200r/min。经过一段时间的运行,发现液力偶合器技术存在着局限性,主要表现在:


              ●调速范围在30%~90%之间,转速不稳定;而且低速1200r/min仍然偏高,造成能源浪费,高速运行时,液力偶合器有时失速,转炉炉口冒烟; 
     ●液力偶合器需经常更换轴承,造成转炉停产,不能满足连续生产的需要。 
     ●电动机的效率低,损耗大,尤其低速运行时,效率极低; 
     ●调节精度低、线性度差,响应慢; 
     ●启动电流仍比较大,影响电网稳定; 
     ●液力偶合器故障时,无法切换至工频旁路运行,必须停机检验; 
     ●漏油严重,对环境污染大,地面被油污蚀严重; 


           鉴于液力偶合器存在上述众多题目,因此在2001年,炼钢新上一座30t转炉时决定不再使用液力偶合器调速,改用高压变频器为新转炉风机进行调速。 


        

 


         2、高压变频器技术要求及改造方案 


           除尘风机是除尘净化系统的动力中枢,一旦除尘风机不能正常运行,不但影响生产,造成巨大的经济损失,还有可能威胁到现场生产职员的人身安全;另外,调速系统工作的环境比较恶劣;同时转炉又周期性中断吹氧;所以,和除尘风机配套的高压调速系统,要求具有极高的可靠性。基于以上工作特点,对变频调速系统的主要要求如下: 


              ●要求变频器要有高可靠性,长期运行无故障。 
     ●要求变频器有旁路功能,一旦出现故障,可使电机切换到工频运行。
     ●调速范围要大,效率要高。 
     ●具有逻辑控制能力,可以自动按照吹氧周期升降速。 
     ●有共振点跳转设置,能使电机避开共振点运行,让风机不喘震。
 
  经过多方调研、比较,最后决定采用北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器,通过双方技术职员的合作,共同制定了4#转炉除尘风机的变频改造方案,改造方案如下: 


        


         2.1 设备配置 


           KM:变频器供电的高压真空断路器
  KG1、KG2、KG3:高压变频器内置真空接触器,由厂家提供
  BPQ:HARSVERT-A06/076变频器
  DJ:630KW/6KV异步电动机。
  KM为原有高压真空开关。 
  DJ保存原有异步电机 


           要求可以远程和本机控制。风机高速运行时,假如变频器出现严重故障,变频器自动停机。远程控制时,通过操纵台工频/变频旋钮把电机切换到工频电网运行,当吹炼周期结束后,检验变频器。变频器检验完毕后,通过把操纵台工频/变频旋钮打到变频位置,返回变频调速状态。本机控制时,通过变频器控制柜工频/变频旋钮把电机切换到工频电网运行,当吹炼周期结束后,检验变频器。变频器检验完毕后,通过把变频器工频/变频旋钮打到变频位置,返回变频调速状态。


         2.2 电机及风机参数


        


          1)电机参数:            2)风机参数:
   型 号: Y4004-2           型号:AI850
   额定功率: 630KW           进气容积流量:850m3/min(混合煤气)
   额定电压: 6KV            压力增加值: 2600mmH2O
   额定频率: 50Hz           进气温度: 35℃
   额定电流: 73A            主轴转速: 2975rpm
   额定效率: 92.5%            额定功率因数:0.89
   额定转速: 2970rpm          轴功率: 500kw


         2.3 除尘风机工艺要求 


         1)吹炼工艺周期 


           A到B为兑铁加废钢时间,约1分钟。
  B到C为风机升速时间,暂定1分钟,可以调节。
  C到D为吹氧时间,约14分钟。
  D点风机开始减速,暂定3分钟,可以调节。
  D到E为倒炉测温取样时间,约2分钟。
  E到F为出钢时间,约2分钟。
  F到G为溅渣时间,约3分钟。


           整个吹炼工艺周期约26分钟,其中高速时间(C到D)12分钟。高速定为45Hz,可以调节;低速定为20Hz,可以调节。


         2)变频器和现场接口


           在B点,将炉前、炉后和氧气流量信号送到4#炉电磁站PLC电气站,通过用户程序处理后,输出到继电器,由继电器提供一对闭合节点(继电器吸合时,变频器高速运转;继电器开释时,变频器低速运行),当在炉前操纵并有氧流量时,继电器吸合,变频器开始从低速向高速升速,在C点现场操纵工进行吹炼。在D点,预备出钢,炉前工转换开关转到炉后或没有吹炼的时间超过15分钟,继电器开释,变频器开始降速,降速时间不作具体要求,但在减速过程中假如需要提速,变频器应能满足提速要求。炉前、炉后和氧气流量信号组合图PLC程序如下图所示。   


        




           程序控制说明:炉前操纵吹炼时,接点M20.1和M2.0通,将置位复位触发器RS置位,此时Q20.2有输出,同时由Q20.2输出驱动中间继电器,从而由继电器接点送给高压变频器高低速信号(继电器通为高速,断为低速);当炉前工转换开关转到炉后或没有吹炼的时间超过15分钟时,T44或T45或M20.2通,置位复位触发器RS复位,Q20.2没有输出,继电器开释,变频器降速。 


         3)变频器技术指标


           输进电压:三相交流有效值 6.3KV±10%
  输进频率:50±5Hz
  输出电压:三相正弦波电压0-6KV
  输出频率:0-50Hz
  频率分辨率:0.01HZ
  加速时间:可按工艺要求设定
  减速时问:可按工艺要求设定
  频率设定方式:高低两级速度,可在0-50Hz范围内调整
  故障诊断及检测:自动检测,自动定位
  网侧功率因素:0.95(高速时)
  过载保护:120%l分钟(每10分钟)、150%立即保护
  防护等级:IP20
  环境温度:0-40℃
  环境湿度:90%,无凝聚
  海拔高度:1000米以下


         3、高压变频器调速系统 


       ,厂房负压风机;  3.1 监控和操纵


           除尘风机在不吹炼时,只需要很低的转速,根本不需要满负荷运转。利用高压变频器根据实际需要对除尘风机进行变频运行,既保证和改善了工艺,又达到节能降耗的目的和效果。


           采用高压变频调速系统对除尘风机进行高压变频改造具体实现过程如下:变频器操纵可以在本机控制,也可以远程操纵。变频器包括一台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操纵信号和状态信号(如RS485)的协调,并且可以根据用户的需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。变频器也可由控制室的上位机或操纵台进行操纵,吹炼时(B到D),变频器高速运行,不吹炼时,变频器低速运行。可以根据工况需要自由设定,完全可以满足工艺要求。变频调速风机控制系统图如下:


        

 


           现场操纵职员可以通过上位机或操纵台对变频器进行远程操纵并监控变频器运行状态。


           上位机:可以通过上位机进行远程监控,一方面便于用户随时了解设备运行情况,另一方面,也利于设备的远程诊断和维护,故障题目可以及时得到解决。


           操纵台:可以通过操纵台对变频器进行简单的远程操纵,包括:工频/变频切换。


         3.2 高压变频调速系统原理 


           HARSVERT高压变频调速系统采用直接“高-高”变换形式,为单元串联多电平拓扑结构,主体结构由多组功率模块串并联而成,从而由各组低压叠加而产生需要的高压输出,它对电网谐波污染小,输进电流谐波畸变小于4%,直接满足IEEE519-1992的谐波抑制标准,输进功率因数高,不必采用输进谐波滤波器和功率因数补偿装置;输出波形质量好,不存在谐波引起的电机附加发热和转矩脉动、噪音、输出dv/dt、共模电压等题目,不必加输出滤波器,就可以使用普通的异步电机,630kW/6kV变频系统共有21个功率单元,每7个功率单元串连构成一相。其系统结构和配置图如图(a)、(b):其系统工作原理如下: 


        


(a) 采纹结构图 


        
(b) 系统质量图

 


         (1)功率单元


           每个功率单元分别由输进变压器的一组副边供电,功率单元之间及变压器二次绕组之间相互尽缘,二次绕组采用延边三角形接法,厂房负压通风降温设计,实现多重化,以达到降低输进谐波电流的目的。


           单元旁路功能:当某个功率模块发生故障时自动旁路运行,变频装置不停机,但需降额使用,即在每个功率单元输出端之间并联旁路电路,当功率单元故障时,封闭对应功率单元IGBT的触发信号,然后让旁路SCR导通,保证电机电流能通过,仍形成通路。为保证三相输出电压对称,在旁路故障功率单元的同时,另外两相对应的两个功率单元也同时旁路。对于6kV的变频器每相由7个功率单元串联而成,当每相1个单元被旁路后,每相剩下6个功率单元,输出最高电压为额定电压的85%,输出电流仍可达到100%,输出功率仍可达到85%左右,对于风机、水泵负载转速仍可达92%以上,基本能维持生产要求,大大进步了系统运行的可靠性。


         (2)变压器柜


           主要包括为功率单元供电的移相变压器,还有输进侧的电压、电流检测器件电压互感器和电流互感器,以及温度检测器件温控器。


         (3)功率柜


           柜内主要对功率单元进行组合,通过每个单元的U、V输出端子相互串接而成星型接法给电机供电,通过对每个单元的PWM波形进行重组,得到非常好的PWM波形,dv/dt小,可减少对电缆和电机的尽缘损坏,无须输出滤波器,输出电缆长度长,电机不需要降额使用,可直接用于旧设备的改造;同时,电机的谐波损耗大大减少,消除了由此引起的机械振动,减小了轴承和叶轮的机械应力。柜内还附带输出电流和电压检测功能。


         (4)风机


           变压器柜配置6台冷却风机,由温控仪控制其起停,当变压器负荷增大,运行温度上升,绕组温度达80℃时,系统自动启动风机冷却;当绕组温度低至70℃时,系统自动停止风机。当变压器绕组温度继续升高,若达到110℃时,系统输出超温报警信号;若温度继续上升达130℃,变压器迅速跳闸。柜体上还设置了温度显示系统。功率柜根据功率大小配置2台具有世界领先技术,德国进口EBM-后向离心式冷却风机(裕量大,单台容量占总排量的50%);如需将热量直接排至室外,可增设风道。


         (5)控制柜


           控制器核心由高速单片机和工控PC协同运算来实现,精心设计的算法可以保证电机达到最优的运行性能。工控PC提供友好的全中文WINDOWS监控和操纵界面,同时可以实现远程监控和网络化控制。控制器还包括一台内置的PLC,用于柜体内开关信号的逻辑处理,以及与现场各种操纵信号和状态信号(包括DCS/RS485/Profibus/Modbus/以太网等)的协调,并且可以根据用户的需要扩展控制开关量,增强了系统的灵活性。


         3.3 保护功能


           变频装置有过电压,过电流,欠电压,缺相,变频器过载,变频器过热,电机过载等保护功能变频: 


             1)过载保护。电机额定电流的120%,每10min答应1min(反时限特性),超过则保护。 


             2)过流保护。电机额定电流的150%,答应3s,超过则立即保护。变频器输出电流超过电机额定电流的200%,在10μs内保护。 


             3)过压保护。检测每个功率模块的直流母线电压,假如超过额定电压的115%,则变频器保护。此保护实际上包括了对电网电压正向波动的保护。 


             4)欠压保护:检测每个功率模块的直流母线电压,假如低于设定的数值,则变频器先降压再保护。此保护实际上包括了对电网电压负向波动的保护。 


             5)过热保护。包括两重保护:在变频调速系统柜体内设置温度检测,当环境温度超过预先设置的值时,发报警信号;另外,在主要的发热元件,即整流变压器和电力电子功率器件上放置温度检测,一旦超过极限温度(变压器130℃考核、功率器件80℃),则保护。如电机提供温度接点和温度模拟信号输送到PLC,可进行电机过热保护。 


             6)缺相保护。缺相保护设置在每个功率模块上。当变频器输进侧掉相或功率模块的保险熔芯融化时,会发出报警信号并保护。 


             7)光纤故障保护。当控制器与功率模块之间的连接光纤出现故障时,会发出报警信号并保护。 


           所有故障,均在中文用户界面上指定故障确切位置,便于用户采取应对措施。


           变频装置有隔离变压器的各种保护。


         4、设备运行情况


           1、运行稳定,安全可靠。原来使用液力偶合器大概40天左右就必须更换轴承,每次需停炉半天左右,带来的巨大的经济损失。HARSVERT-A06/076变频用具有免维护的特点,只需定期清洗柜门上的透风滤网,不用停机,保证了生产的连续性。从1月4日投进运行以来,一直正常运转,没有出现故障。


           2、节能效果明显,大大降低了吨钢电耗。


           3、电动机实现了真正的软启动、软停运,变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流,降低了电机的故障次数。同时,变频器设置共振点跳转频率,避免了风机长期在共振点运行,使风机工作平稳,风机轴承磨损减少,延长了电机、风机的使用寿命和维修周期,进步了风机的利用效率。 


           4、变频器自身保护功能完善,同原来继电保护比较,保护功能更多,更灵敏,大大加强了对电机的保护。 


           5、变频器同现场信号无缝接口,满足生产的需要。变频器内置PLC,现场信号接进灵活。4#转炉电磁站PLC电气站为变频器提供一对高速/低速节点,变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行;变频器自带转速测定,原来同电机相连的测速器也被取消,由变频器为现场直接提供电机转速指示。


           6、适应电网电压波动能力强,负压风机水帘,有时电网电压高达6.7KV,变频器仍能正常运行。


           7、同液力偶合器比较,在加速期间大大减小了噪声,削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承,减少了机油对环境的污染,使风机房的现场环境有了极大改善。
 
5、节能分析


           4#风机高压变频器投进使用以来,运行情况良好,基本达到预期的节能目的。


           风机高速运行(约占三分之二时间)时,由于功率因数的进步,电流降为43A,三分之一时间低速,电流已降到4A左右,以炼钢厂转炉变电所电度表(2003年1月10日~2003年2月10日)显示,当月耗电:20.16万度,年耗电量可估算为:240.3万度。


           4#转炉风机未采用变频时,运行电流为73A,以炼钢厂转炉变电所电度表(2001年12月20日~2002年12月20日)显示,年耗电量为:541.278万度。


           根据目前4#除尘风机变频器的运行来看,可为炼钢厂多节约用电,具体数据如下:
  1、4#除尘风机高压变频器改造前后,今年和往年同期相比,以吨钢电耗来分析节能数据(单位:度/吨钢),如表1所示:


        


           从上表统计数据看,2003年1~5月同2002年1~5月相比较,吨钢电耗有较大幅度下降,下降达:18.68%,其中很大一块的节电是由高压变频器完成的。 


        


           从表2数据统计看,2003年1~5月同2002年1~5月相比,4#除尘风机共节约用电80.5万度,均匀每月节约用电16.5万度,年节电量可估算为:16.5×12=198万度。以电价0.51元/度计算,4#除尘风机年节电总额为:198×0.51=100(万元)


         6、结束语


           从几个月的运行情况来看,北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A06/076高压大功率变频器性能好,可靠性高,节能效果明显,满足连续生产对调速系统的要求,我公司在1#除尘风机中也采用北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器调速。 


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收录时间:2011年03月14日 04:02:19 来源:未知 作者:


新型环氧树脂固化剂进步复合材料风机叶片产量
    
新型环氧树脂固化剂进步复合材料风机叶片产量
作者:BASF
巴斯夫(BASF)开发了一种新型环氧树脂系统,专门用于复合材料风机叶片的生产。这些产品可以大大缩短叶片生产周期,从而进步产率。巴斯夫中间体部分环氧系统业务经理Gregor Daun先容了这一系统的作用机制。

风能发电的增长势头有增无减。2008年,风力发电总装机容量达120 GW,比2007年增长了30%。审计公司KPMG在其报告《欧洲海上风场》(Offshore Windparks in Europe)中指出,风电目前是全世界范围内发展最快的行业之一,已经有80个国家利用风力来发电。

位于德国波恩(Bonn)市的世界风能协会(WWEA)的秘书长Stefan Gesager说,风力发电量已经占到总发电量的1.5%以上。

多年来,德国的风力发电能力一直占据第一位,其次是美国、西班牙、中国和印度。

这些国家占据了全球风电总装机容量的四分之三。WWEA以为,到2040年,风力发电和其他可再生能源可以完全满足世界总人口的需求。据Gesager说,风能的快速增长是当前金融危机和能源危机背景下的正确之路。

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典型风机叶片的结构

风机的发展

当前,风能主要有两大发展趋势 :一是风机越来越大,单机发电能力增加 ;二是海上风电的发展。因此叶片直径也有了明显增加。Repower和Enercon公司分别是第一家提供5 MW和6 MW风机的制造商。Repower的5 MW风机叶片直径达126米,单支叶片长度达61.5米。Enercon的E-126系列6 MW风机叶片直径为127米,长度为58米。但是,这些巨大的尺寸显然并不是风机尺寸的极限。

Enercon正在试验其E-126系列8 MW风机的实际发电能力。其他设计者目前也正考虑制造10、12甚至15 MW的风机。2010年的目标是制造出20 MW的机型。欧洲的UpWind项目于2006年启动,将延续至2011年。

“UpWind是欧洲各国在风机开发领域合作研究的旗舰项目。”丹麦技术大学RisØ国家实验室的项目经理Peter Hjuler Jensen说。

新的大型风机将用于海上发电,由于海上的风更强劲,更连续。

由于长度变为两倍时,扫风面积就可以变成4倍,也就可以产生出4倍的能量,因此叶片变得越来越大。同时,叶片长度变为两倍,重量通常会变为4倍。一个30米长的叶片重4-5吨,而一个 60米长的叶片重量将近20吨。固然重量不断增加,但新材料(例如碳纤维复合材料)的应用极限还远未达到。有些人已尝试设计70米长的叶片,并开发可用于测试90米叶片的装置。50米左右的叶片可以采用玻璃纤维增强;超出50米则多采用碳纤维,但其本钱大约是玻纤的5倍。

最适合的复合材料

然而,叶片的长度极限并不是由材料决定的,其本质原因还是经济方面的,由于风机的盈利能力只能随着叶片直径增加到有限的程度。大型风机固然效率更高,但运输和安装本钱也更昂贵,因此其盈利能力受到很多因素的影响,这些因素对于叶片的制造非常重要。

为解决风能行业面临的这些挑战,德国巴斯夫公司最近开发了一种专门用于大型风机叶片制造的环氧树脂系统,并通过了德国劳氏船级社(GL)的认证。一个由固化剂、加速剂和添加剂组成的商标为Baxxodur的系统,可以使这些环氧树脂得到高质量的加工。

在欧洲,海上风电的发展在很多国家占有重要地位。德国波恩的欧洲风能协会(EWEA)在关于海上风电的报告中猜测,到2020年,发电能力达到20-40 GW的海上风场将接进输电网。

“我们预计2014年海上风电新增装机容量将达到4200 MW。”西门子风电团体CEO Andreas Nauen说。该公司在2007和2008年获得了最多的海上装机合同。

在此背景下,材料供给商面临的挑战非常明显,特别是叶片制造行业的供给商。对于跨度超过100米的风机,传统的聚酯树脂基复合材料逐渐被弹性更好 的纤维增强环氧树脂基材料取代。巴斯夫最新开发的环氧树脂系同一方面可用于大型叶片的长时间生产工艺中,另一方面可以缩短固化时间,缩短周期长度。单支叶片的周期长度可缩短30%左右。

即使是40米长的叶片,也要承受巨大的压力。叶片边沿的重量载荷可达70 kN左右(相当于5辆大众高尔夫车的重量),其转速取决于向外的离心力,特别是作用在切线方向上的风力(取决与风速),而这一切会在叶片根部产生大约6000 kNm(相当于11辆大众高尔夫作用在叶片尖真个重力)的弯矩。

为了满足这些需求,制造商主要采用环氧树脂系统和玻纤毡用于结构的增强。这些增强层不是编织在一起的,而是一层接一层的叠放在一起,或采用多层材料。在这一领域,碳纤维也有应用,但由于其价格昂贵,产量又少,用量并未几;而其他纤维材料(芳纶纤维或玄武岩纤维)还没有应用。

在大型叶片的制造中,纤维或纤维毡首先用两种液态成分――树脂和固化剂――浸渍,这两种成分在模具中受热后会发生反应,形成一种非常坚固的聚合物。由基体和纤维组成的这种系统会形成一种纤维复合材料,为叶片提供必要的机械稳定性。

灌注工艺

树脂浸渍主要有四种方法。在层压工艺中,采用人工浸渍法将干性纤维毡浸进环氧树脂系统中。在灌注工艺中,采用真空法将环氧树脂吸到模具内的干性纤维毡内。第三种方法是将纤维毡在模具外预先浸渍,使其半固化,再将半硬质的材料展放到模具中进行终极的固化(预浸渍技术)。对于又长又圆的部件,预浸渍的纤维在固化前被缠绕到模具上,然后采用热固化方法固化(纤维缠绕技术)。

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灌注工艺:标准系统和巴斯夫产品的比较

以上四种方法通常都可以制造风机的主要结构部件,其中包括厚重的多层叶根(将压力传送到轮毂)和内部结构加强筋,它们承受着作用在整个叶片长度上的大部分压力。第三种部件是中空叶片的外层,它实现了叶片的空气动力学功能,采用浇注或粘结法固定在叶根和内部结构上。

用于风能行业的新型灌注系统有两部分组成 :树脂和固化剂。胺类化合物通常被用作固化剂,由于它们能够很好地满足叶片的机械稳定性和加工性能需求。

巴斯夫新的环氧树脂系统也采用这类物质。在灌注开始前,两种组分按照预先确定的比例混合在一起,同时记录反应时间,由于这两种组分的反应起初是较慢的,但随着温度的升高会加速。为了确保灌注的效果,系统必须具有合适的粘度。

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固化:标准系统和巴斯夫产品的比较

为此,一种称作活性稀释剂的成分被加进其中,以降低粘度,但同时也构成了这一交联反应体系的一部分。树脂的交联或固化是由胺与环氧基团反应形成三维网络结构而实现的。反应取决于反应温度,但也受添加剂(例如加速剂)的影响。

海上风机的制造商大多采用长度超过50米的大型叶片,以有效利用海上更加连续的风能。对于大型结构,例如叶片的外层蒙皮,采用灌注工艺的成型商面临着一种矛盾境况 :一方面,环氧树脂要缓慢反应以在凝胶前完全布满模具;另一方面,一旦受热,环氧树脂系统应快速反应,以便模具可以尽快用于下一支叶片的成型,进步产率。

为解决这一矛盾,巴斯夫提出了一种采用所谓潜伏系统(latent system)的先慢后快的化学反应路线。在这种方法中,达到一定的温度时,一些原本“处于睡眠状态的”固化剂会被激活。

结束语

巴斯夫新的环氧系统已在全世界的实践中获得认可。第一片采用Baxxodur固化剂成型的叶片已投进使用。

巴斯夫已经与多家风机制造商达成协议,为其加工工艺提供新的化学产品。这一解决方案在世界范围内引起了极大的关注。

这些潜伏固化剂的组成可以很轻易地进行调整,因而简化了整个加工工艺 ;而且,这一系统还可以带来更高的质量、更好的加工稳定性和更低的废品率。由于外部因素(例如温度)的不同,通常要将几种固化剂混合在一起。Baxxodur系统在这一点上则具有明显的上风,由于它适用的温度范围非常广。这也就是说,固化剂的成分不需要天天改变或调整。库存治理也就更加简单。

环氧基纤维增强复合材料行业一直努力改进叶片的机械性能和纤维基材的粘着性。这一环氧树脂系统已经在叶片制造过程中改进了现有的一些性能,包括机械强度的增加、循环周期的明显缩短和生产率的进步。(end)

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收录时间:2011年01月25日 17:17:57 来源:BASF 作者:


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