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永磁同步风力发电机的原理和前景
我国风能资源非常丰富,可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示,我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦,海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中,“三北”地区(华北、东北和西北)以及东南沿海地区、沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度,与电力负荷则呈逆向分布。
“十三五”时期,我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大,出于电网考虑,风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露,2020年陆地风电的成本将与煤电持平,之后风电将逐步脱离 补贴,“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机,实现了发电机低成本制造,使机组极易实现低电压穿越,在国内处于技术领先水平。
永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注,并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。
(1)基本原理
永磁同步风力发电的基本原理,就是利用风力带动风力机叶片旋转,拖动永磁同步发电机的转子旋转,实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似,只是所采用的发电机为永磁式发电机,转子为永磁式结构,不需外部提供励磁电源,提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的,把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电,实现风力发电的并网,因此变频器的容量与系统的额定容量相同。
(2)技术特点
随着科学技术的发展和更新,由于永磁材料性能和电力电子装置的改善,永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。
采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点:1)永磁同步发电机系统不需要励磁装置,具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点;2)变速运行范围宽,即可超同步运行也可以亚同步运行;3)转子无励磁绕组,磁极结构简单、变频器容量小,可以做成多极电机;4)同步转速降低,使风轮机和永磁发电机可直接耦合,省去了风力发电系统中的齿轮增速箱,减小了发电机的维护工作并降低噪声,使直驱永磁风力发电机系统。
(3)适用场合
1)在电力供应匮乏、交通不便、燃料短缺,但是风力资源丰富的地区,可以解决部分用电问题,如为高速公路照明设备提供电源等;2)在单机容量比较小的风场,永磁同步发电系统能够并网发电;3)为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户,提供电力。
柴油发电机常出现哪些故障?
柴油发电机在生活和工业上有着广泛的应用,在工作时会遇到各种问题,下面维曼发电机出租给大家说说柴油发电机常出现哪些故障?
高压油管堵塞
当某一缸高压油管因变形或有杂质而发生堵塞时,起动发动机后在油管部位可能有明显敲击声,且由于该缸不能正常工作而出现发动机功率下降。检查方法是逐缸拧松高压油管的进油端螺母,当拧松某一缸后敲击声消失,可断定该缸为故障缸,更换油管后故障即可排除。
低压油路供油不畅
柴油机从油箱到喷油泵进油腔之间的进、回油管路均属低压油路,当其中的管路接头、垫圈和油管因损坏而漏油时,将会使空气进入油路产生气阻,导致供油不畅,发动机出现启动困难、加速迟缓等故障现象,严重时会自动熄火。当油管因老化、变形和杂质堵塞使通油截面积减小,或因油脏堵塞进油滤网和柴油滤芯时,将引起供油量不足而使发动机功率下降和起动困难。这种故障的检查和排除可在车上完成。用手油泵泵油至一定压力,松开放气螺钉,如有气泡溢出且始终排气不尽,则说明油路进空气;如没有气泡但柴油从放气螺钉处溢出无力,则说明油路被堵塞。正常现象是略为松开放气螺钉,立即有油柱以一定压力喷射出来。排除故障的方法是找出损坏或老化的垫圈、接头或油管予以更换;此类故障的方法是勤清洗进油滤网和柴油滤芯,勤检查管路,发现有问题时及时解决。
输油泵活塞弹簧折断
发动机在运行中突然熄火,不能起动。拧松放气螺钉检查发现喷油泵低压油腔无燃油或很少,用手油泵泵油至整个低压油腔充满油,排净空气重新启动,发动机恢复正常,但行驶一段距离后再次自动熄火。这种故障现象很可能是输油泵活塞弹簧折断。此故障可就车排除,拧下螺钉,更换弹簧即可。
喷油器偶件卡死
当喷油器针阀卡死在关闭位置时在气缸盖附近出现有规律的敲击声。它是由于喷油泵供油时的压力波冲击喷油器所致。判断方法是拧松接喷油器端的高压油管,如敲击声随即消失,可断定此缸喷油器针阀卡死。
输油泵止回阀密封不严
发动机启动后工作正常,但熄火停车一定时间后则出现启动困难,拧松放气螺钉有气泡溢出,需重新排净空气方能启动。这种故障多为输油泵止回阀密封不严引起。检查方法是拧下输油泵出油螺钉,泵动手油泵使燃油充满出油接头油腔,如接头内油面很快下降,则说明止回阀密封不好。拆下止回阀检查密封而是否完好,止回阀弹簧是否折断或变形,密封座面上是否附有颗粒杂质,依具体情况分别采取研磨密封面、更换止回阀或止回阀弹簧将故障排除。正常情况是油面在3分钟以上的时间内不出现下降,泵动手油泵有油柱从出油接头有力喷出。
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技术实行严格的四道关质量检验,实行【500kw发电机出租、600kw发电机出租、700kw发电机出租、800kw发电机出租】行业生产标准:
柴油发电机组企业面临国际舞台的角色转换
柴油发电机组作为、可靠、的应急电源、移动电源和自备电源,为中国过去几十年的经济发展提供了重要的
柴油发电机组作为、可靠、的应急电源、移动电源和自备电源,为中国过去几十年的经济发展提供了重要的辅助电源保障。同时,对应急备用电源持续增长的需求也使得中国国内出现了一批能够和康明斯、卡特彼勒等国际知名品牌瓜分市场的本土企业。上世纪八十年代开始,中国柴油发电机组市场从大部分依赖进口阶段,演变到中低功率段产品实现国产化,乃至到目前部分国内本土企业能够生产出具有较高稳定性的2000kW以上大功率机组。短短的二三十年时间,中国柴油发电机组企业在生产上所体现出的成熟工艺技术和装配能力获得了国内外诸多用户的广泛肯定。
三大因素助中国本土企业快速发展
过去十年,有几个重大因素驱动了中国市场对柴油发电机组的强烈需求,这极大促使了中国本土企业在国内市场上的立足和发展。首先,2003-2005年中国经历了一场从局部到全国性大面积的缺电现象,特别是2004年全年全国缺电超过30000MW缺口,相当于30台超超临界火电机组的装机量。为了保障城镇的居民用电,政府不得不对高耗能的制造工厂拉闸限电,由此推动了对柴油发电机组的巨量需求。第二,2008年北京奥运会和2010年上海世博会期间,仅场馆投资方面,北京奥运会达到200亿元,上海世博会180亿元。重要的是,由此拉动对城市轨道交通、高级酒店业、互联网和通信以及金融服务超过上万亿元的建设投资。而这些终端市场正是柴油发电机组的主要应用领域。第三,为了抵御全球性金融危机,从2009年到2011年,中国政府投入了4万亿元用于刺激国内经济发展,其中超过2万亿元属于铁路、公路等工程建设项目。除此之外,还包括2008年和2011年中国国内发生的严重缺电现象,尤其是2011年的缺电一度再次接近30000MW的缺口。
由于这些因素对中国柴油发电机组市场产生的需求刺激,使得国内市场在一定时期内年复合增长率接近15%。根据MARTEC GROUP咨询公司的行业报告,2011年中国柴油发电机组市场销售额达到145亿元,预计2015年市场规模超过250亿元。持续稳定增长的市场需求造就了一批较大规模的本土企业,如康诚、鼎新、百发、星光等年销售额过5亿元的企业,这些企业已具备和康明斯、卡特彼勒、科勒等国际巨头竞争的实力。
国内市场已开始显现发展阻力
作为市场发展周期中必须经受的考验,在经历了较快发展的十年后,中国国内的柴油发电机组市场也面临着一些发展阻力。首当其冲的是中国基础建设投资和高耗能制造业增速放缓,在2009-2011年由政府主导的四万亿元投资中的工程项目已基本完工并投入运行,部分工程在建成后并没有起到很好的使用效率,这对未来经济刺激政策的推出起到一定阻力。另一方面,为降低污染排放并提高工业生产能效,大量的中小规模的制造工厂,特别是高耗能行业的企业面临被关闭的可能。这些企业曾经在中国的多次电荒中都是柴油发电机组的重要用户。
其次,国内市场的竞争激烈、产品同质化程度高。仅销售额过千万元的企业就超过200家,这些被称之为OEM的企业所使用的发动机大部分由重庆康明斯、沃尔沃、三菱重工等企业提供,发电机由利莱森马、马拉松等国际品牌供应。在中低端的终端应用市场上,也会采用中国本土的发动机品牌,如上柴、济柴、常柴等。在过去的市场阶段,中国本土企业普遍只重视对客户的开发和销售渠道的扩张,很少有企业会重视对客户应用需求的定制化以及售后服务的维护。因为后者需要投入很大的成本,并且不能在短期内为企业带来收益。
再次,由于国际品牌如康明斯、卡特彼勒、科勒等都将生产制造转移到了中国,有些外资企业还将中国作为亚太区乃至全球的生产基地,以此降低成本和国内企业竞争。这无疑降低了行业整体的利润率水平。
基于以上这些原因,中国本土柴油发电机组企业已不满足于国内市场,转而发力海外市场,特别是针对海外工程承包项目市场。MARTEC GROUP 咨询公司对中国柴油发电机组市场的专题研究显示,2006 年中国柴油发电机组出口额仅10 亿元左右,而到了2010 年,出口额增至100 多亿元,年复合增长率接近80%。
世界市场上和国际巨头展开竞争
中国本土柴油发电机组企业在全球柴油发电机组市场中主要以两种形式销售其产品,一部分是通过在海外的分销商或直销团队,将产品直接供给海外当地的终端。用户通常是当地的制造工厂或居民,特别在印度、孟加拉和非洲这些大部分时间都没有市电供应的 和地区。另一类形式是通过参与海外的工程承包项目,直接客户通常是中国本土的EPC企业或工程施工公司。一般来说,绝大部分的中国EPC 企业或工程施工公司会采购国内的发电机组,用于其海外工程项目。海外工程市场对产品质量、可靠性和品牌信誉有更高要求,更能体现柴油发电机组企业在市场中的地位。
吸引中国本土企业参与海外工程承包市场的首要因素,自然是诱人的市场规模和发展前景。根据CHINCA(中国对外承包工程商会)的数据表明,每年各国面向全球公开招标的工程承包项目金额达到1.8 万亿美元,目前中国EPC 企业仅占有7%的市场份额。在对超过30家中国一级EPC企业和50 家 的柴油发电机组企业的调研后,MARTECGROUP咨询公司发现:2011 年中国EPC 企业参与的海外工程承包项目金额达到1423.5 亿美元,由此对柴油发电机组的需求超过50 亿元。中国EPC 企业在公路、铁路、发电厂以及通信工程领域的建设水平处于全球 ,未来他们将逐步占据剩余93%的市场份额,由此将对国内柴油发电机组的采购产生持续增长的需求。
虽然和国际品牌在全球市场中的份额还相差很大,但中国本土企业在海外市场中也逐渐建立了品牌知名度,如科泰、泰豪、康诚等中国本土企业在海外市场的销售额都超过亿元,这对仅有20 多年发展历史的中国柴油发电机组企业来说并不简单。之所以能有这种业绩增长,得益于以下几点:相比于国际品牌,中国本土企业的产品有明显的价格优势。中国企业的柴油发电机组通常都使用了康明斯、沃尔沃、斗山、三菱、MTU 等品牌的发动机,并且拥有成熟的机组装配技术。本土企业和中国EPC 企业、中国工程施工企业拥有良好的客户关系。
从国内市场到国际舞台的市场扩张中,若要取得对国际品牌的竞争优势,中国本土的柴油发电机组企业还应该弥补自身的不足之处,比如提高终端应用的定制化水平、增强国内外的售后服务市场等,通过地企业在产品、服务和内部管理上的水准,才能获得客户长期的信赖,并赢得更多的全球用户。