Przejście w kierunku generatorów z magnesami trwałymi z napędem{{0}bezpośrednim (DD-PMG)
Konwencjonalne turbiny wiatrowe wykorzystują skrzynię biegów do zwiększania prędkości wirnika (12-20 obr./min) do prędkości generatora (1500-1800 obr./min). Awarie przekładni są przyczyną 20-30% przestojów turbin. DD-PMG eliminuje skrzynię biegów poprzez zastosowanie generatora wielobiegunowego (zwykle 48-144 biegunów) o dużej średnicy (3-5 metrów), który działa na niskich obrotach. Magnesy trwałe na wirniku wytwarzają pole wzbudzenia bez pierścieni ślizgowych i mocy wzbudzenia.
W przypadku turbiny o mocy 3 MW wirnik wymaga około 6 000–8 000 pojedynczych magnesów NdFeB, każdy o wymiarach około 50 x 30 x 15 mm. Całkowita masa magnesu: 1,2-1,6 tony. W miarę wzrostu rozmiarów turbin (obecnie 10–15 MW na morzu) objętość magnesu na turbinę osiąga 5–8 ton.
Specyfikacje materiałowe dla energetyki wiatrowej: wymagania dotyczące wysokiego Br i wysokiego 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%.
Dlatego NdFeB-klasy wiatrowej wymaga:
Br Większy lub równy 13,5 kG (N45 lub wyższy), aby zminimalizować objętość i wagę generatora.
Hcj Większe lub równe 20 kOe przy 20 stopniach, obniżenie wartości znamionowych do Większe lub równe 12 kOe przy 100 stopniach (odpowiadające N45SH lub N42UH).
Prostokątność (Hk/Hcj) Większa lub równa 0,95, co oznacza, że krzywa rozmagnesowania pozostaje prosta w pobliżu kolana.
Typowe stosowane gatunki: N45SH, N42SH, N40UH. Spiekanie z dyfuzją na granicy ziaren (GBD) terbu pozwala uzyskać Hcj 25-30 kOe, utrzymując Br powyżej 13,5 kGs. Standardowy N45SH (bez GBD) ma Hcj 17-20 kOe, wystarczający dla turbin lądowych w klimacie umiarkowanym. Miejsca na morzu lub w miejscach o wysokiej temperaturze otoczenia wymagają N42UH lub N40UH z Hcj 25-30 kOe.
Ochrona antykorozyjna magnesów do morskich farm wiatrowych
Morskie turbiny wiatrowe narażone są na działanie słonego-powietrza (stężenie chlorków do 5 mg/m3) i dużej wilgotności. Standardowa powłoka Ni-Cu-Ni (12–25 μm) zapewnia 72–200 godzin odporności na mgłę solną (ASTM B117), co jest niewystarczające na 20-letni okres eksploatacji na morzu. Wymagane poziomy ochrony:
| Środowisko | Wymagania dotyczące mgły solnej (ASTM B117 godzin do czerwonej rdzy) | Zalecany system powłokowy |
|---|---|---|
| Na lądzie, w głębi lądu | 200 godzin | Ni-Cu-Ni (20–25 μm) + epoksydowa powłoka nawierzchniowa (10–15 μm) |
| Na lądzie, przybrzeżny | 500 godzin | Epoksyd (30-40μm) + powłoka poliuretanowa |
| Na morzu, gondola (uszczelniona) | 1000 godzin | Epoksyd (40-60 μm) lub parylen C (15-25 μm) |
| Na morzu, bezpośredni plusk wody morskiej | 2000 godzin (bez czerwonej rdzy) | Całkowicie zamknięty w płaszczu z żywicy lub stali nierdzewnej |
Do zastosowań morskich dostarczamy magnesy z systemem trzech-warstw: Ni-Cu-Ni (10 μm) jako baza zapewniająca przyczepność, żywica epoksydowa (30 μm) jako bariera antykorozyjna i poliuretan (20 μm) zapewniająca odporność na promieniowanie UV i ścieranie. Całkowita grubość 60 μm, potwierdzona przez 2000 godzin mgły solnej, bez czerwonej rdzy.
Zarządzanie czasami realizacji dużych zamówień zbiorczych-Blokuj zamówienia NdFeB
Zamówienia na magnesy do turbin wiatrowych wynoszą zazwyczaj 1–10 ton na przesyłkę. Czas realizacji zależy od:
Dostępność surowców: Proszek NdFeB z ciężkimi pierwiastkami ziem rzadkich (Dy/Tb) dla gatunków o wysokiej zawartości Hcj wymaga 4-6 tygodni na pozyskanie.
Prasowanie i spiekanie: Duże bloki (np. 80x60x30 mm) wymagają wolniejszego zagęszczania i dłuższych cykli spiekania (48-72 godzin w porównaniu z. 24 godzinami w przypadku małych części). Wydajność pieca do spiekania dużych bloków jest ograniczona.
Obróbka: Bloki są krojone, szlifowane i fazowane. W przypadku 8000 magnesów na turbinę obróbka trwa 3-5 tygodni.
Powłoka: Powłoka epoksydowa o grubości 60 μm wymaga wielokrotnych cykli natryskiwania i utwardzania: 1-2 tygodnie.
Namagnesowanie i kontrola: wielobiegunowe-namagnesowanie promieniowe dużych pierścieni zajmuje 1–2 tygodnie.
Całkowity typowy czas realizacji pierwszego zlecenia produkcyjnego (po zatwierdzeniu oprzyrządowania): 12-16 tygodni. Powtarzanie zamówień: 8-10 tygodni. Zalecamy producentom turbin wiatrowych składanie zamówień zbiorczych z 6-miesięcznymi prognozami kroczącymi.
W przypadku magnesów NdFeB luzem do generatorów turbin wiatrowych – w tym gatunków N45SH, N42UH z powłoką epoksydową-klasy offshore – odwiedź naszą stronę produktu ze spiekanymi magnesami neodymowymi w naszej witrynie internetowej. Dostarczamy magnesy z 20-letnią gwarancją na rozmagnesowanie (mniejszą lub równą 5% nieodwracalnej straty) i pełną identyfikowalnością materiałów od źródła pierwiastków ziem rzadkich do końcowego montażu.
Aby poprosić o wycenę ilości turbin (1-20 ton), podaj specyfikacje projektu generatora: szczelinę powietrzną, liczbę biegunów, temperaturę roboczą i wymagany czas wytrzymywania zwarcia. Nasz zespół inżynierów zapewnia symulację rozmagnesowania FEA w ramach wyceny.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest gwarantowana nieodwracalna utrata strumienia po 20 latach pracy turbiny wiatrowej?
Odp.: Dla N45SH o temperaturze roboczej mniejszej lub równej 80 stopni i bez nieprawidłowych usterek sieci, nieodwracalnej straty mniejszej lub równej 5%. Zapewniamy prognozy modeli starzenia w oparciu o normę IEC 60404-8-1. Przyspieszone testy termiczne (3000 godzin w temperaturze 100 stopni) potwierdzają<3% loss.
P: Czy dostarczacie magnesy-zmontowane wstępnie w nośnikach ze stali nierdzewnej, co ułatwia montaż?
O: Tak. Oferujemy kompletne nośniki magnetyczne (krążki) wykonane ze stali nierdzewnej 316L, z magnesami zatopionymi w żywicy epoksydowej wewnątrz nośnika. Eliminuje to-obsługę magnesów na miejscu i chroni przed korozją. Montaż nośnika zwiększa koszt magnesu o 15–20%, ale zmniejsza pracochłonność instalacji o 80%.
P: Jakie certyfikaty jakości posiadacie dla magnesów wiatrowych?
Odp.: ISO 9001:2015, IATF 16949 (systemy jakości-motoryzacyjnej stosowane do wiatru) oraz zgodność z normą DNV GL dotyczącą magnesów trwałych w turbinach wiatrowych (DNVGL-ST-0360). Nasze laboratorium badawcze posiada akredytację ISO 17025.
