2019年11月22—23日，第四屆中國風(fēng)電電氣裝備與微電網(wǎng)技術(shù)高峰論壇暨中國電器工業(yè)協(xié)會風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開，本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網(wǎng)”。中國電器科學(xué)研究院股份有限公司高級工程師陳川在會上為大家?guī)砹祟}為《從電氣設(shè)備服役環(huán)境出發(fā)探討海上風(fēng)電“降本增效”》的精彩演講。
以下為演講實(shí)錄：
我今天演講的題目是從電氣設(shè)備服役環(huán)境出發(fā)探討海上風(fēng)電降本增效，這個話題是大家關(guān)注的話題，我們是做電機(jī)設(shè)備服役環(huán)境的工作，做了近十年的時間。我們把這個問題拋出來有自己的想法，跟大家探討一下，可能有些地方說得不對，希望與各位專家會后進(jìn)行交流。
交流是幾個方面：貨樣環(huán)境電氣設(shè)備服役現(xiàn)狀，第二個海洋環(huán)境電氣設(shè)備成本舉控制，第三個服役環(huán)境控制新技術(shù)。
簡單介紹一下我們公司，公司從1958年開始從事環(huán)境適應(yīng)性工作，最開始是由東歐5國聯(lián)合組建的國家甲級一類綜合應(yīng)用型研究機(jī)構(gòu)，歷數(shù)于機(jī)械工業(yè)部，從事電器產(chǎn)品適應(yīng)性研究。我們實(shí)驗(yàn)室主要是做環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)工作，包括氣侯環(huán)境、機(jī)械環(huán)境、電磁環(huán)境、化學(xué)環(huán)境、生物環(huán)境對產(chǎn)品的影響，以及對產(chǎn)品電氣設(shè)備的服役環(huán)境的監(jiān)測和檢測，還有評價和防護(hù)技術(shù)。
首先是第一塊海洋環(huán)境電氣設(shè)備的服役現(xiàn)狀。
大會的主題是微電網(wǎng)，在微電網(wǎng)這塊我們也做了相關(guān)的一些工作，在國內(nèi)、國外都有微電網(wǎng)相關(guān)的示范工程，我們在廣東珠海萬山島和海南三沙的永興島做了微網(wǎng)項(xiàng)目做了相關(guān)的工作，主要是四高環(huán)境：高溫、高濕、高鹽、高輻照，以及腐蝕、老化、絕緣、散熱等對設(shè)備的影響。這是三沙永興島微網(wǎng)的情況，我們這邊用的多的是ISA71.04對環(huán)境腐蝕評價方法，它是分四個等級，也是利用相關(guān)的測試方法和測試的評價準(zhǔn)則。可以看到在海南的三沙永興島是祖國最南端的城市，輻射環(huán)境是比較惡劣的，尤其是在戶外1號是陽臺，離海100米的距離，腐蝕速率是4萬多I每月，3號和5號一個是高低壓配電室和加油房，它只是采用了一個空調(diào)隔音、密封就可以把環(huán)境控制得比較好，大概只有200多I的每月的腐蝕速率。然后是海南萬山島微網(wǎng)，也是對光伏控制室、儲備能夠室進(jìn)行了服役環(huán)境的監(jiān)測，可以看到不同材料在不同的環(huán)境下腐蝕速率差別是很大的，碳鋼800多，其他的鋁合金只有一點(diǎn)幾，然后海鹽粒子，萬山島0.6，瓊海是0.5，而在瓊海的一個實(shí)驗(yàn)室離海邊20公里相應(yīng)的就弱很多了。可以看到各個的儲能室，因?yàn)槿f山島開始的建設(shè)沒有考慮到相關(guān)的環(huán)境防護(hù)措施，但是環(huán)境防護(hù)措施也是G2—G3的等級。
這是海水上面風(fēng)電服役環(huán)境的等級的監(jiān)測，7個風(fēng)場10余種機(jī)型。采用ISO12944—2的評判標(biāo)準(zhǔn)，C1—CX6個等級，我這邊沒有列CX，因?yàn)槲覀兊暮Ｑ蟓h(huán)境并沒有等級表征中那么高，比如說江蘇、福建、廣東地區(qū)是C4—C5，有的只有C3，包括機(jī)艙、塔基只有C1、C2等級，基本上右側(cè)的這個放大的圖，基本上都是C1、C2的等級，只有少部分的數(shù)據(jù)是在C2的等級。再看看電氣設(shè)備內(nèi)部的環(huán)境，我們對每臺機(jī)組20個點(diǎn)左右，選取了7個關(guān)鍵位置，塔基內(nèi)、輪轂內(nèi)、機(jī)艙內(nèi)、機(jī)艙控制柜、輪轂虧之柜、交流其柜和塔基控制柜，基本上是G1、G2比較好的等級。然后看鹽霧監(jiān)測，基本上是零點(diǎn)幾毫克每平方米每天的含量，我們采用的是國標(biāo)的方法，也是ISO相關(guān)的干片法，這邊是我們的實(shí)驗(yàn)裝置。看看溫濕的情況，我們采用機(jī)艙控制柜，可以看到大概是同一個海上風(fēng)電廠，同一時期8家主機(jī)廠機(jī)艙控制柜溫濕度控制情況對比，每家主機(jī)廠商溫濕控制情況相差很大，相關(guān)的也沒有一個標(biāo)準(zhǔn)界定。比如說我們按照年平均溫度，機(jī)艙控制是10度的樣子，這在我們這邊對環(huán)境的影響差異很大。年平均新穎的濕度達(dá)到20%，還沒有參照月平均的，我也統(tǒng)計(jì)了一下月平均溫度最高相差30%，平均溫度最高15度，這是因?yàn)槠髽I(yè)的通風(fēng)散熱和防護(hù)等級影響是大的。包括我們電氣設(shè)備的高溫高濕還有高變速率差異很大，這會引起凝露、絕緣下降等問題。這是單樁塔筒常見的問題，由于海底本細(xì)菌分解和礦物巖導(dǎo)致的硫化氫的問題，下面我把硫化氫的腐蝕危害和對人體的危害進(jìn)行了解讀，基本上3個PPM可以聞到，4個是有害怕，10個是臨界點(diǎn)，1000的話人立刻有問題了。這塊我沒有實(shí)測過但是很多的廠找過我們，因?yàn)橐婚_始設(shè)計(jì)沒有考慮到這樣的問題，在單樁塔筒的底部有的風(fēng)廠測算到10個PPM了，那人工作8個小時就有問題了，這也是關(guān)于污染氣體也有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)界定這個事情。這是現(xiàn)場另外一個行業(yè)，比如說我們的其他行業(yè)中硫化氫還是比較普遍的，尤其是石油石化以及一些礦山，像他們的硫化腐蝕比較嚴(yán)重的，基本上一個月腐蝕就很嚴(yán)重了。然后這邊是一個腐蝕的濃度，硫化氫的濃度對腐蝕的影響，基本上可以看到零點(diǎn)零幾個PPM對于腐蝕速率很高的，尤其是等級是在零點(diǎn)零幾個PPM，一個月后筒就變黑了，這風(fēng)廠提出的問題，也是大家后續(xù)需要關(guān)注的問題。
然后是機(jī)械環(huán)境，這方面由于在做一些工作，基本上海上風(fēng)電的基礎(chǔ)是幾種形式，每個形式振動情況不一樣，導(dǎo)致繼電器的跳閘、接線端子松動等。我們對海上風(fēng)電也是做了監(jiān)測，采用相關(guān)的方法對震動進(jìn)行評判，尤其是后面的偏腐蝕的機(jī)組，震動更厲害一些，后面也要做相關(guān)的研究。另外海上風(fēng)電面臨的環(huán)境問題較多，包括氣侯環(huán)境、震動環(huán)境和電磁環(huán)境，電磁環(huán)境我們以后也要多關(guān)注一點(diǎn)，環(huán)境的影響是漸變的過程，像慢性病，隱蔽性很強(qiáng)，造成的停機(jī)、失效與機(jī)械的故障是相當(dāng)?shù)摹?/div>
第二塊是海洋環(huán)境電機(jī)設(shè)備的成本與控制，這塊有些觀點(diǎn)跟大家今天的介紹不太相同，所以也是歡迎大家多交流和探討的。
一般 我們說海上風(fēng)廠的腐蝕防護(hù)基本上是全生命周期的腐蝕環(huán)境控制，從出廠、運(yùn)輸、存儲、預(yù)安裝、海運(yùn)、安裝、待機(jī)、運(yùn)行等各個方面都需要相關(guān)的控制，我們更多的關(guān)注是在運(yùn)行中，因?yàn)楫吘惯\(yùn)行中的時間是整個生命周期最長的時間，包括溫濕度的監(jiān)控，除濕、除鹽霧等相關(guān)的工作。就我們的了解，有些東西可能我這邊了解的信息不夠全，但是我就是根據(jù)我們的了解進(jìn)行一個歸納。一般現(xiàn)在海上風(fēng)廠都是借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，他們都會采用一個較高等級的防護(hù)產(chǎn)品，但是價格會很昂貴，基本上是普通型產(chǎn)品的2—4倍，我們也是對它相關(guān)的產(chǎn)品做過環(huán)境實(shí)驗(yàn)和微觀分析，他們相關(guān)的產(chǎn)品確實(shí)很可靠，基本上都是采用氣隙防封堵的方式，但是海上風(fēng)電是否需要這樣高等級的產(chǎn)品以及它是否可以防護(hù)20—25年。
我簡單對比一下，國外的海上風(fēng)電它的塔筒防護(hù)等級都是按照C3、C4的等級，根據(jù)我們的實(shí)測數(shù)據(jù)國內(nèi)外海上風(fēng)機(jī)無論是從腐蝕速率和鹽霧等級，國外是國內(nèi)的3—8倍的范圍，可以看到在常采用的ISO的掛片法在國外的情況和國內(nèi)的情況差別還是很大的。下面的兩個是我們經(jīng)過一年，國內(nèi)A3鋼沒變化，而國外的變化很大的，他們的腐蝕等級還是在C2，而國內(nèi)的是在C1，這樣少了一個等級。國外海上風(fēng)電環(huán)境的要求是否適合國內(nèi)，是否從這個角度進(jìn)行成本控制。我國海水4上風(fēng)機(jī)腐蝕環(huán)境是否按照C4設(shè)計(jì)，是否有必要采用這么高等級的產(chǎn)品。這是我們和陸上進(jìn)行的比較，海上風(fēng)電進(jìn)入內(nèi)部的鹽霧濃度，基本上是相當(dāng)于我們內(nèi)陸的10—20倍的等級，基本上很難測到，我們的設(shè)備的臨界點(diǎn)基本上是在50公里這樣的范圍。海上風(fēng)組從鹽霧和腐蝕的角度還是一個C1和C2等級的概念，其實(shí)等于說我們海上設(shè)備的腐蝕環(huán)境從鹽霧與陸上是差不多，是否還要考慮海上的鹽霧設(shè)計(jì)是需要探討的問題。還有溫濕度、鹽霧、振動等相關(guān)的環(huán)境應(yīng)力作用。
下面的是我個人的一些觀點(diǎn)，我們可以節(jié)省什么東西？電氣設(shè)備的防護(hù)等級是否可以從C3降到C2，我們的涂鍍層是否采用那么厚，還有是否采用與陸地上面相同防護(hù)工藝產(chǎn)品，國產(chǎn)品牌是否可以做相關(guān)的事情。還有維護(hù)方面，是否可以通過環(huán)境的監(jiān)測去提前預(yù)判它的維護(hù)，另外是否可以減少運(yùn)維次數(shù)和配件更換頻率。環(huán)境控制是很簡單的，控制成本也不過幾萬塊錢，但是海水上面風(fēng)電采用的高防護(hù)等級產(chǎn)品，還有一些裝置可能達(dá)到百萬級或者是全生命周期的維護(hù)成本也是百萬級，損失的成本更多。最簡單的意思是最開始國外的風(fēng)機(jī)都是塔筒，大家都有關(guān)注，它的角度比國內(nèi)的小很多，還有它基礎(chǔ)鋼裝的厚度比國內(nèi)的也要薄很多，這塊國內(nèi)可能很多的業(yè)主和主機(jī)廠覺得我們產(chǎn)品多花點(diǎn)錢就可靠了，把環(huán)境這個東西精準(zhǔn)控制了，可以沒必要花那么多的錢，尤其是在電氣設(shè)備這塊。因?yàn)閲鴥?nèi)的電氣設(shè)備包括通風(fēng)設(shè)計(jì)和防護(hù)可能已經(jīng)比較好了，所以我們的想法是通過我們的環(huán)境監(jiān)測去用數(shù)據(jù)支撐來降低我們的成本。
最近我們也在做一些工作，就是對于電氣設(shè)備的腐蝕環(huán)境進(jìn)行界定，包括溫濕度的界定，以及全生命周期的鹽霧濃度的界定，還有振動等級的劃分也都是做相關(guān)的工作。
最后講一下服役環(huán)境控制我們做了一些新的技術(shù)。因?yàn)楝F(xiàn)在在中廣核的海上工廠要求每臺機(jī)組都要裝一臺，包括塔筒和機(jī)艙內(nèi)都要裝除鹽霧的濃度測試裝置，上面是測試裝置，下面是根據(jù)測鹽密開發(fā)的房子進(jìn)行的鹽霧粒子的測量。講一下鹽霧過濾，我也發(fā)現(xiàn)三峽的每個風(fēng)廠都會提到主機(jī)廠要配鹽霧過濾系統(tǒng)，機(jī)械是分離，海裝是船裝的過濾產(chǎn)品。鹽霧是海浪沖擊導(dǎo)致的飛沫是固態(tài)和液態(tài)不斷循環(huán)的過程，小于1微米漂浮在空中，大于1微米可能就沉降了，這個是機(jī)構(gòu)給我們的圖，過濾器是有一些原理的，對于1微米到0.5微米這個級別，過濾效率是很差的，基本上它是靠MPPS是靠靜電攔截來應(yīng)對鹽霧，在底下是靠篩效和慣性來應(yīng)對鹽霧。我理解這個圖是沒道理的，相關(guān)的研究我們也是在做了。講一下我們在鹽霧過濾這塊所做的事情，我們今年也在開發(fā)一些鹽霧過濾的產(chǎn)品，包括提出的三級過濾系統(tǒng)，從初效過濾到長效化學(xué)過濾和高效過濾，價格比較低廉，維護(hù)周期長，降低海上設(shè)備制造成本和運(yùn)維成本。不用改變海上風(fēng)電原廠設(shè)計(jì)，把設(shè)備丟在塔筒里可以運(yùn)轉(zhuǎn)，然后相關(guān)的情況我們做了監(jiān)測和對比。另外是硫化氫的情況，石油石化處理方式多，主要是過濾棉、多孔催化材料，HEPA濾網(wǎng)和改性活性炭，達(dá)到90%的效率。
最后講一下氣相防銹，主要?dú)庀喑凉竦龋@個我不多說了。我的報(bào)告就到這里，謝謝大家！
（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）
