三菱重工将动力传输由齿轮改为油压提高海上风力发电耐久性绞盘

三菱重工将动力传输由齿轮改为油压，提高海上风力发电耐久性

三菱重工开发出了可使风力发电设备加快实现大型化的技术。这就是该公司的液压式动力传输机构。主要用于海上风力发电设备。 伴随着风力发电越来越多地在陆地上设置，可设置的空间逐渐减少，因此海上发电引起了人们的关注。三菱重工正在开发的海上风力发电设备，是在海底建造的底座上设置风车的方式。虽说设置地点是在海上，但能够利用在陆地设施中积累的多项技术。不过，海上设置与陆地设置有一个很大的不同。这就是海上设置可实现大型化，因此电力输出功率可以高出许多。 海上设置时，提高输出功率不可缺少 与陆地设置相比，海上设置自然成本较高。不过，通过装置大型化提高输出效率后，便可以抵消成本的涨幅。 在陆地上设置的风力发电设备，在设置时对于搬运设备的运输工具存在限制，设置后存在噪声问题，输出功率以2000k～3000kW级为上限。而采用船舶运输、在没有居民的海上设置时，则不存在此类问题，因此可以进一步实现装置的大型化。 但是，实现装置大型化存在一个较大的技术课题。这就是动力传输机构的耐久性。在普通的风力发电设备中，以10～15rpm转速转动的风车，一般经由三级齿轮动力传输机构来提高转数，从而转动发电机。这种齿轮机构的重量在2000kW级设备中达到约40吨。

提高输出功率就必须增大齿轮，而且齿轮负荷也会增加。三菱重工原动机业务本部风车业务部海上风车开发项目室室长宇魔谷雅英表示，“虽然可以采用分散负荷的设计，但这必须大幅提高加工精度。目前风车故障的原因多来自动力传输机构，因此装置大型化后风险会更高”。为避免出现该问题，该公司选择了液压式动力传输机构。 英国风险企业Artemis开发出了液压式动力传输机构的基本构造。为了将该机构用于风力发电设备，三菱重工在2010年11月收购了Artemis。 精密控制活塞 三菱重工的动力传输机构由液压泵和液压马达构成。几十个活塞按照环形沿着液压泵外周配置，位于活塞底部的轨辊与波形部件连接在一起。由于内层部分与风车的转动轴相连，因此随着风车的转动，波形部件也会转动。结果，活塞在与波形部件的凹陷部接触时向下转动，与波形部件的突起部接触时向上转动。

当活塞下降时，会打开低压阀（电磁阀）让油进入，在下死点附近关闭后，油压会随着活塞的上升而增大。在上死点附近会打开高压阀（电磁阀）获得高压。通过配管将各个活塞产生的油压聚集起来，由此可产生35MPa的压力。可通过该压力驱动液压马达。 液压马达中嵌入了六个活塞。这里也通过控制高压阀和低压阀的开关来上下活动活塞。通过控制六个活塞的上下移动时间，可将凸轮轴的转动保持在一定水平，因此可产生电力的交流电频率也能够保持在一定水平上＊1。 ＊1：以目前的主流——齿轮式为例，频率会根据风力强度发生变化，频率也会波动，一旦转换成直流，要想再回到指定的频率，就需要组合使用逆变器和转换器。 这种液压泵和马达的构造以前就广为人知，但能量传输效率仅为80％左右，无法用于风力发电。不过此次开发的技术可以精密控制用于调整活塞油压的电磁阀，由此将传输效率提高了十几个百分点，达到了与齿轮式同等的水平。三菱重工表示由于没有齿轮，因此耐久性更高。 三菱重工认为，可以通过无需齿轮的液压式动力传输机构，来减小风力发电设备停止运转的风险。对于海上设备故障，在波涛汹涌的冬天无法修理，即便能修理也需要配备起重机船，因此设备停止运转的时间会变长。为此，提高动力传输机构的耐久性就变得尤为重要。 三菱重工计划开发出配备该液压式动力传输机构、输出功率为7000kW级的风力发电设备，并参与将从2015年开始在英国北海沿岸建设的大规模风力田项目“Round3”＊2。因此该公司将力争获得相当于700座以上风力发电设备的500万kW订单。为此，该公司预定2012年在目前配备齿轮式的2400kW级风力发电设备（地点选在横滨市）中配备液压式动力传输机构进行实证试验，并于2013年在海上设置7000kW级实证机。三菱重工将通过此类实证试验，验证该机构的耐久性水平。 ＊2：7000kW级风力发电设备的开发获得了新能源产业技术综合开发机构（NEDO）提供的补助金。

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