Переход к генераторам с постоянными магнитами с прямым-приводом (DD-PMG)
Обычные ветряные турбины используют редуктор для увеличения скорости ротора (12-20 об/мин) до скорости генератора (1500-1800 об/мин). Отказы коробки передач составляют 20-30% простоев турбин. В DD-PMG отсутствует редуктор за счет использования многополюсного генератора (обычно 48–144 полюса) большого диаметра (3–5 метров), работающего на низкой скорости. Постоянные магниты на роторе создают поле возбуждения без контактных колец и мощности возбуждения.
Для турбины мощностью 3 МВт ротору требуется примерно 6000–8000 отдельных магнитов NdFeB, каждый размером примерно 50x30x15 мм. Общий вес магнита: 1,2-1,6 тонны. По мере увеличения размеров турбин (теперь они составляют 10-15 МВт на море), объем магнита на турбину достигает 5-8 тонн.
Спецификации материалов для ветроэнергетики: требования к высокому Br и высокому 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%.
Поэтому для NdFeB ветрового-класса требуется:
Br Больше или равно 13,5 кгс (N45 или выше) для минимизации объема и веса генератора.
Hcj Больше или равно 20 кЭ при 20 градусах, снижение номинальных значений до 12 кЭ или больше при 100 градусах (что соответствует N45SH или N42UH).
Прямоугольность (Hk/Hcj) Больше или равна 0,95, что означает, что кривая размагничивания остается прямой возле колена.
Типичные используемые марки: Н45Ш, Н42Ш, Н40УХ. Спекание тербия с зернограничной диффузией (ЗГД) достигает Hcj 25-30 кЭ при сохранении Br выше 13,5 кГс. Стандартный N45SH (без GBD) имеет Hcj 17-20 кЭ, что достаточно для береговых турбин в умеренном климате. Для морских объектов или объектов с высокой температурой окружающей среды требуется N42UH или N40UH с Hcj 25–30 кЭ.
Защита от коррозии магнитов морских ветряных электростанций
Морские ветряные турбины сталкиваются с-насыщенным солью воздухом (концентрация хлоридов до 5 мг/м³) и высокой влажностью. Стандартное покрытие Ni-Cu-Ni (12–25 мкм) обеспечивает устойчивость к солевому туману в течение 72–200 часов (ASTM B117), что недостаточно для 20-летнего срока службы на море. Требуемые уровни защиты:
| Среда | Требования к солевому распылению (ASTM B117, часы до красной ржавчины) | Рекомендуемая система покрытия |
|---|---|---|
| Береговой, внутренний | 200 часов | Ni-Cu-Ni (20–25 мкм) + верхнее эпоксидное покрытие (10–15 мкм) |
| Береговой, прибрежный | 500 часов | Эпоксидная смола (30-40 мкм) + полиуретановое покрытие |
| Морской, гондола (герметичная) | 1000 часов | Эпоксидная смола (40–60 мкм) или парилен C (15–25 мкм) |
| Море, прямой всплеск морской воды | 2000 часов (без красной ржавчины) | Полностью инкапсулирован в оболочку из смолы или нержавеющей стали. |
Для морского применения мы поставляем магниты с трех-слоевой системой: Ni-Cu-Ni (10 мкм) в качестве основы для адгезии, эпоксидная смола (30 мкм) для защиты от коррозии и полиуретан (20 мкм) для устойчивости к ультрафиолетовому излучению и истиранию. Общая толщина 60 мкм, подтверждена 2000-часовым солевым туманом, отсутствие красной ржавчины.
Управление сроками выполнения оптовых-блочных заказов NdFeB
Заказы на магниты для ветряных турбин обычно составляют 1-10 тонн на партию. Сроки выполнения зависят от:
Доступность сырья: поиск порошка NdFeB с тяжелыми редкоземельными элементами (Dy/Tb) для высоких содержаний Hcj требует 4-6 недель.
Прессование и спекание. Большие блоки (например, 80x60x30 мм) требуют более медленного уплотнения и более длительных циклов спекания (48-72 часа против . 24 часов для мелких деталей). Производительность печи для спекания крупных блоков ограничена.
Механическая обработка: блоки нарезаются, шлифуются и снимаются фаски. Для 8000 магнитов на турбину обработка занимает 3-5 недель.
Покрытие: Эпоксидное покрытие толщиной 60 мкм требует нескольких циклов распыления и отверждения: 1-2 недели.
Намагничивание и проверка: Многополюсное радиальное намагничивание больших колец занимает 1–2 недели.
Общее типичное время выполнения первого производственного заказа (после утверждения оснастки): 12–16 недель. Повторные заказы: 8-10 недель. Мы рекомендуем производителям ветряных турбин размещать общие заказы с скользящим прогнозом на 6 месяцев.
Чтобы узнать о объемных магнитах NdFeB для ветряных турбин, в том числе марок N45SH, N42UH, с эпоксидным покрытием морского- класса, посетите страницу с информацией о спеченных неодимовых магнитах на нашем веб-сайте. Мы поставляем магниты с 20-летней гарантией на размагничивание (необратимые потери менее или равны 5%) и полной отслеживаемостью материала от источника редкоземельных элементов до окончательной сборки.
Чтобы запросить расценки на количество турбин (1-20 тонн), предоставьте конструктивные характеристики вашего генератора: воздушный зазор, количество полюсов, рабочую температуру и необходимое время выдержки при коротком замыкании. Наша команда инженеров предоставляет моделирование размагничивания FEA как часть коммерческого предложения.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какова гарантированная необратимая потеря потока после 20 лет эксплуатации ветряной турбины?
A: Для N45SH с рабочей температурой менее или равной 80 градусов и отсутствием аномальных сбоев в сети, необратимые потери менее или равны 5%. Мы предоставляем прогнозы модели старения на основе IEC 60404-8-1. Ускоренные термические испытания (3000 часов при 100 градусах) подтверждают<3% loss.
Вопрос. Поставляете ли вы магниты, предварительно-собранные в держатели из нержавеющей стали для облегчения монтажа?
А: Да. Мы предлагаем комплектные держатели магнитов (шайбы) из нержавеющей стали 316L с магнитами, заключенными в эпоксидную смолу внутри держателя. Это исключает необходимость использования магнитов на-площадке и защищает от коррозии. Сборка держателя увеличивает стоимость магнита на 15–20 %, но сокращает трудозатраты на установку на 80 %.
Вопрос: Какие сертификаты качества вы имеете на магниты для ветроэнергетики?
Ответ: ISO 9001:2015, IATF 16949 (автомобильные-системы качества, применяемые к ветру) и соответствие стандарту DNV GL для постоянных магнитов в ветряных турбинах (DNVGL-ST-0360). Наша испытательная лаборатория аккредитована по стандарту ISO 17025.
