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    行業信息
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    歐盟開發風力發電渦輪機智能監控系統

    來源: 時間:2014-09-24 【字號:

           目前,歐盟能源發展戰略確定的風力發電目標為,到2020年,風力發電占到一次性總能源消費結構的12%;到2030年,占到總能源消耗結構的20%。這一目標的達成,將意味著大量規?;L力發電場的投入運營和維護維修,智能化的風力發電渦輪機實時監控系統勢在必行。
           由英國總協調,歐盟多個成員國創新型中小企業和科技界共同參與組成的歐洲INTELWIND研發團隊,通過研究,開發顯著降低風力發電渦輪機事故率的智能監控系統,盡可能開發出高效低成本、即易于嵌入新建風力發電渦輪機又能方便滿足原有渦輪機安裝需求的智能監控系統。該團隊于近期取得成果。
           第一臺將風能轉化為電能的風輪機與風車不同(用于抽水或碾磨谷物),它是由格拉斯哥市安德森學院(現斯特拉思克萊德大學)的JamesBlyth教授于1887年建造。Blyth采用了3種不同的渦輪機設計進行試驗,最后建成了一個10m高、布質葉片的風輪機,并將其搭建在他位于金卡丁郡Marykirk的度假別墅花園中。據說這臺風輪機運行了25年。
           Blyth教授的發明標志著風輪機發展的開始。隨后,美國發明家CharlesBrush在1888年建造了一臺風輪機。該風輪機的功率為12kW,有144個杉木葉片,每個葉片的轉動直徑為17m。
           之后在19世紀90年代,丹麥科學家PoullaCour開始著手建造工作,到了1900年他建造了大約2500臺渦輪機,總發電容量預計為30MW。LaCour的風輪機除了可以發電之外,還可以制造氫氣。
           此后,全世界建造了數百萬臺風輪機,主要分布在美國的中西部,該區域利用風輪機驅動灌溉泵。到1931年,第一臺現代水平軸風力發電機的先驅在俄羅斯的雅爾塔市投入運行。該機器的發電能力為100kW,塔高30m,負荷系數為32%。而在1941年,世界上第一臺1.25MW的渦輪機在佛蒙特州卡斯爾頓的Grandpa的Knob風力發電站開始發電。
           20世紀50年代中期,丹麥建造了第一臺現代風輪機。根據丹麥風力工業協會(DWIA)的資料,這臺200kW的Gedser風輪機建于1956年,建造負責人是SEAS電力公司(位于丹麥南方的Gedser海岸)的工程師JohannesJuul。SEAS電力公司稱,三葉片逆風渦輪機搭配電動機械偏搖式同步發電機的概念是現代風輪機的先驅設計,盡管它的轉子和張索今天看上去有些過時。這臺風輪機為失速型;Juul發明了應急空氣動力尖剎,風速過大時中心壓力會將其釋放。該公司表示,事實上現代失速型風輪機在今天使用的是相同的系統,并提到Juul建造的風輪機運行11年而無需維護。
           1973年第一次石油危機后,風能進入了新的發展階段,丹麥、德國、瑞典、英國、美國等國家爭相設計更大的風輪機。1979年,丹麥的開發人員成功建造了兩臺630MW的風輪機,一臺變距型、一臺失速型。DWIA表示:“在很多情況下,它們與海外更大型的風輪機面臨著相同的命運。風輪機變得越來越昂貴,因此高能源價格成為抵制風力能源的關鍵論據。”
    牙海岸附近共同測試了一臺2MW浮動式風輪機,并預計于今年秋天開始運行。據報道,WindFloat技術可減少海浪和渦輪產生的運動,并可利用超過50m深海水中的風能。
           除了風輪機的設計發展進程(目的是提高效率并降低成本)之外,能源供給基礎設施其他方面的發展也將對風能的應用產生影響。更智能化電網的發展將有助于順利整合和調度大、小規模的風能發電,同時未來電網的重要組件將更廣泛地用于能量存儲。
           現在,大多數現代風輪機的設計依然是根據轉子葉片的轉軸配置進行分類。主要類型有兩種:水平軸風輪機(HAWT)和垂直軸風輪機(VAWT)。當前運行的90%以上的風輪機為HAWT設計。RigobertoChincilla博士是東伊利諾伊大學的應用工程及技術副教授,根據他的觀點,目前HAWT主導市場的一個主要原因是,葉片布局可以完全和風力發生作用,這極大地提高了現代HAWT的功率系數。
           但RigobertoChincilla博士表示,HAWT也有幾個不利因素。一個共同點就是噪音較大。寬波段噪音(主要來自于空氣動力現象,如葉片、輪轂和塔周圍的氣流)和音調噪音(主要來自于機械組件的振動)可產生58dBA(略高于環境噪音)至108dBA(相當于波音707或DC-8飛機著陸前1海里的聲音)范圍的聲壓級。另一個缺點是HAWT看上去有些礙眼。
           HAWT在技術上還存在三個主要限制。正如Chinchilla博士發表的一篇文章所述,HAWT不能承受城市環境中的紊亂氣流,而且也不能承受高風速,因為大型渦輪必須隨風偏搖(轉動)葉片,并在風速達到時速55英里(mph)左右時進行制動。
           研發團隊利用目前世界上最先進的感應技術和無線傳輸技術,包括自動控制技術,實時對風力發電渦輪機的旋轉組件進行監控,實現了系列諸如聲音檢測、機械振動、扭矩感應、油溫傳感和油粒子計數等檢測技術的整合,從而實時有效地監控渦輪機變速箱、發電機軸承、偏航系統和葉片組件的運行狀況,避免風力發電渦輪機發生重大意外故障。(中國儀表網)

     

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