在全世界范圍內,風力發電正迅速并持續地發展著。當今世界風力發電技術的發展趨勢表現為單機容量增大、風機槳葉的變化、塔架高度上升、控制技術的進步以及海上風力發電的發展。其中單機容量的逐步增大,將會直接導致發電機內各部件的散熱量大大增加,如何有效解決發電機的溫升瓶頸,已成為風力發電機進一步發展的關鍵問題之一。
目前國內對風力發電技術的研究熱點多集中在變頻、控制系統和機械設計等學科領域,涉及風力發電冷卻系統研究的內容較少,相對于快速發展的風力發電技術存在較大的滯后性。因此,從風力發電機水冷系統工況出發,開發和設計對新一代大功率風力發電機專用防凍冷卻循環液,是一項具有前瞻性的工作。
針對現有防凍液對風力發電機液冷供液裝置金屬部件腐蝕嚴重、冷卻液使用周期短、電器系統穩定性差等問題,經過果嶺化工研發有限公司與奧吉娜技術部的共同努力,借鑒德國、日本先進理念,開發出新型環保、無毒、低電導率的風力發電機組專用防凍冷卻循環液WTS。
在解決金屬部件腐蝕問題方面,傳統的防凍液沒有提出對金屬鋅的保護要求,但在風電機組的冷卻系統中會存在鍍鋅管路、接頭或者閥門,所以風電機組冷卻液在配方設計中應加強對金屬鋅的保護。引起鍍鋅管路腐蝕的主要因素是氯離子,濃度過高的氯離子會對金屬造成嚴重的腐蝕,所以需要嚴格控制氯離子的含量小于 100ppm。在冷卻液調配中必須使用去離子水,防止冷卻系統出現結垢現象,影響系統散熱及介質的流動,硬度控制小于2.5mmol/L。
在保證冷卻液長期使用方面,該工藝配方的設計中通過加入堿度緩沖劑,來中和冷卻液在使用過程中產生的酸性物質,保證工作液處于弱堿狀態。由于風力發電機組長期在70~90℃下工作,乙二醇容易被氧化成乙醇酸,再被氧化成乙二酸,乙二酸的產生容易對設備造成腐蝕而使之滲漏,所以冷卻液的pH 值要求必須大于7.5。但堿性太強會使冷卻循環系統產生鹽析出現象,影響系統傳熱。風電機組水冷介質的pH值應控制在7.5~9.0之間,既能保護冷卻系統的金屬材料,同時也防止堿度過大造成鹽析出。
在電器系統穩定性方面,傳統防凍冷卻液由于采用無機鹽添加劑,造成溶液的電導率過高,不能適用于風電機組冷卻系統的使用要求。風力發電機運行過程中,如果防凍冷卻液電導率過大,冷卻系統的電導率感應裝置會出現報警,引起停機;電導率過高還會引起較大的泄漏電流,從而使絕緣管路老化,導致發電機相間閃絡。因此,WTS防凍冷卻循環液采用去離子水和高純度乙二醇為原料,采用高效有機添加劑,在滿足金屬腐蝕保護的前提下,電導率≤400μS/cm。
由于WTS防凍冷卻循環液的特殊配方技術,使該產品能有效地阻止水垢的生成,確保系統良好的冷熱傳導性能,適用于風機電氣控制單元的冷卻循環系統。這種低電導率防凍冷卻液,可以有效減緩冷卻系統金屬部件的腐蝕,滿足風力發電機組冷卻等特殊工況對防凍冷卻液的絕緣安全性要求,實現了綠色環保和超長效使用。