风电原位检测监测技术及装备
admin
2022-09-12
风电原位检测监测技术及装备
技术编号
XN-056
提供单位
中国特种设备检测研究院
技术大类
其他技术
联系人
王婷
技术类型
其他技术
电话
13466794597
邮箱
hiwangting@126.com
适用范围
无损检测行业
推荐单位
21世纪议程管理中心
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技术简要说明研究多点超声层析成像方法,解决超长主轴的端面原位不拆卸检测问题;研究激光引导的远程光学叶面缺陷的三维重构技术,解决叶片损伤的在役检测问题;研究电磁超声螺栓应力测量和缺陷检测原理,实现风电高强度螺栓和锚定螺栓的应力测量缺陷一体化检测;研究脉动载荷作用下的声发射信号特征及分离算法,建立塔筒早期损伤的声发射远程定位监测方法;研究多参量应力磁场不均引起的泄漏磁场特征,建立塔筒早期损伤的快速定位磁检测方法
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技术提供方中国特种设备检测研究院、中国空气动力研究与发展中心、武汉科技大学
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技术主要指标信息完整台套装置包括针对风机主轴、叶片、螺栓和塔筒的5台装备和1个软件
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商业应用情况无
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持无
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商业应用单位联系人/电话/邮箱无
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设备投资设备名称 投资金额(万元/台套) 用途 技术寿命 风机主轴原位层析成像超声检测装置 500 风机主轴检测 5年 风机叶片表面损伤检测软件 100 风机叶片检测 3年 风电基础锚定螺栓不打磨原位应力测量装置 200 风机螺栓检测 3年 螺栓不打磨原位一体化应力测量与缺陷检测装置 200 风机螺栓检测 3年 18通道塔筒早期损伤快速磁检测仪 500 风机塔筒检测 5年 96通道塔筒早期损伤快速磁检测仪 500 风机塔筒检测 5年 合计 2000 风机 3-5年 整套设备投资金额约为2000万元,具备陆上/海上在役风机的原位检测监测能力,该技术属于创新前沿技术,技术寿命为3-5年。
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年运行维护费用假设以整台套设备为检测单元,组建一个风机关键部件检测组,设备投资如上节所述,以技术寿命为5年计算,可推测设备折旧费为2000万元/5年=400万元/年;假设所需人工投入为10人,以人工费(工资为主,包含差旅费、补助费)为60万元/人/年计算,可推测人工费为10人*60万元/人/年=600万元/年;假设原材料、电和水等耗材费用为50万元/年。该技术检测组每年检测所耗费的运行维护费用为1050万元/年。
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投资回收期1.投入方面 假设以整台套设备为检测单元,组建一个风机关键部件检测组,设备投资总额为2000万元,设备运行维护费用为1050万元/年。 2.收益方面 以一个检测组为计算单位,每年可检测风机100台套,平均每台套风机的检测费用为20万元,因此该检测组每年可产生的效益为20万元/台套*100台套/年= 2000万元/年。 静态投资回收期= 2.1 年。
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附加效益根据国家能源局资料显示,到2021年底,全国风电累计装机3.28亿千瓦。2021年,全国风电发电量6526亿千瓦时,年可利用小时数2246小时。每台风机检测1次需至少停机8小时,因此风机效率提升率最高可达0.36%。如果该技术推广到全国范围,可使全国风电发电量最多提高23.5亿千瓦时/年,实现经济效益超过10亿元/年。
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综合效益该技术包含的在役风机主轴原位超声检测方法,可实现对4m 长在役风机主轴的不拆卸检测;包含的叶片外形损伤远程光学三维重构技术点,可探测损伤尺寸大于5cm×5cm;包含的塔筒早期损伤的声发射和磁检测技术点,确立了在役环境脉动干扰条件下的早期损伤快速定位和归一化评价准则,并形成了系列国家标准,提升了我国风电行业的安全质量检测和评价水平。 该技术已经实现工程应用330多例,用户评价良好。风电是我国能源战略的重要组成部分,该技术成果的推广应用将能提高风机运行质量和缓解并网冲击问题,对我国能源发展战略的实施具有重大意义。
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障碍对技术转移影响等级无
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提交日期2022/2/15
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技术成熟度该技术工艺路线、设备及系统集成度趋于完善,单一设备技术非常成熟,前期已在内蒙、河北、江苏等8个风电场开展了332个应用案例,完成上海、甘肃2个示范基地的建设,同时已经全面转化为2项国家标准GB/T 34885《无损检测 电磁超声检测总则》、GB/T39282《无损检测 电磁声换能器(EMAT)技术脉冲回波检测方法》,在全国的在役风机制造单位、使用单位和检验机构得到全面应用。
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技术适用性与使用条件该技术的应用主要是针对风电设备关键机械部件的原位检测监测,在风机的制造和使用过程中,都可以实现其关键部件的检测监测。因此该技术不仅适用于风机设备的制造单位和使用单位,同时适用于针对风机设备的检验机构。主要限制因素是区域内的装机容量和风机生产规模。
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技术稳定性该技术在实际操作过程中对环境条件的需求如下: 1) 环境温度: 0℃~45℃; 2) 相对湿度:5%~90%(不结露); 3) 大气压力:86 kPa~106kPa; 如上所述,该技术对环境条件的要求宽泛,适用于绝大多数环境,不易受到环境条件的影响。 在技术实施方面的需求为:风机主轴,端面面积>80%可放置超声探头,2人操作空间;风机叶片,风机停机且叶片检测面朝向地面;塔筒法兰连接螺栓,螺栓规格M20~M64,长度范围50-550mm,螺纹端端面平整,起伏度不超过2mm,螺纹端端面上方空间大于120mm; 基础锚定螺栓,长度范围1000-5000mm,端面干净无锈蚀,端面的平面面积大于直径25mm圆,起伏度不超过2mm;风机塔筒,下段塔架直径范围4500mm~3500mm,塔筒外表面洁净。 除此之外,该技术对实施人员的专业技术熟练程度有一定的要求,需要有专业检测经验的现场操作人员参与技术实施。 因此,该技术在工程运行过程中能够保持稳定,对环境、技术参数等干扰的敏感程度不高,具备高度的可复制性和技术稳定性。
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技术安全性该技术主要应用于对在役风机关键机械部件运行质量评价,运用光学、声学、电磁学等方法,实现在役风机关键机械部件的原位检测监测。需要依赖现场的检测资源包括检测设备、电力资源等常规检测需求,从技术上来看,发生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险非常小,同时受上游资源限制、配套设施不完善的可能性也比较低。
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技术转移推广障碍无
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知识产权转让该技术为国家重点研发计划 国家质量基础的共性技术研究与应用专项项目“在役新能源关键设备检测监测与评价技术研究”(2017YFF0210700)的项目成果,属于多家单位联合开发,其中牵头单位为中国特种设备检测研究院,参与单位有中国空气动力研究与发展中心、武汉科技大学。 该技术为上述几家单位依靠国家重点研发计划项目的支持,进行自主研发设计完成,拥有完全自主知识产权,设备和软件国产化率100%,技术拥有方对技术转让持开放乐观的态度。由于技术拥有方或是科研院所,或是高等院校,技术产权转让机制已经成熟,转让条件达到转让要求的情况下,可顺利实现技术转让。