【复材资讯】玻纤复合资料为海底电缆保驾护航

发布时间:2022-07-03 01:09:38 | 作者:环球体育靠谱吗


  全球风能理事会(global wind Energy Council)发布的一份2020年陈述显现,海优势电装机容量已从2009年占全球风电装机容量的1%增长到2019年的10%以上,装机容量为61亿瓦。估计到2025年,这一份额将翻一番,届时年装机容量将到达21.5吉瓦。到2030年,估计装机容量将超越31吉瓦,按2024年批量出产的12~15兆瓦机型核算,每年的装机总量将超越2060至近2600台。

  海优势力涡轮机供给无碳、公用事业规划的发电,与煤炭和天然气比较,其本钱竞争力越来越凸现优势。自2012年以来,海优势力发电的均匀电力本钱(LCOE)下降了67.5%。

  可是,制作和设备这样的庞然大物仅仅应战的一部分。每个涡轮机还有必要经过高压电缆(33或66千伏)衔接到海上变电站,然后衔接到陆上电网。当这些海底电缆脱离风力涡轮机单桩地基并曲折到海底时,有必要遭到维护,由于它们一般被掩盖在海底。此外,电缆维护体系有必要可以反抗海水和海底压力、洋流和风暴的过度曲折以及单桩根底周围岩石的磨损,以保证电缆中的电力不会中止。尤其是,电缆损坏的修正将是困难和耗时的,因而维护有必要坚持在最低极限。

  Balmoral是一家抢先的产品规划和制作公司。虽然以满意石油和天然气职业的极点需求而出名,但该公司在玻璃纤维增强聚合物(GFRP)方面具有悠长的前史。一起该公司还出产用于各种职业的先进复合资料产品,包含水箱、风力涡轮机叶片、波涛和潮汐能组件、水下采油树组件和维护罩,以及用于海上管材和专用大批量成型件的导向设备和扶正器。

  Balmoral FibreFlex是该公司的新式高功能维护体系,用于海优势电范畴的海底电缆。由机器人绕线机出产的立异玻璃纤维格栅可增强弹性聚氨酯基质,并机械锁定在每个段的结尾衔接器中。与未增强的聚氨酯体系比较,这种规划可完结200%的拉伸强度进步和150%的曲折刚度进步,以及明显改进的抗疲惫性和抗蠕变性,然后保证了在20年或更长时刻无法猜测海况下的运用寿命。相同重要的是,这种复合规划可以经过自动化的出产进程满意热能要求,以完结最大的电力运送和风能职业的本钱要求。

  “咱们为石油和天然气做了许多的电缆维护作业,看到可再生能源范畴的需求日益增长。”相关人员说。这家公司开发了该产品但却无法则这一技能正常运用。其时的主意是只增加纤维,这将使其更巩固,这等于更好。”可是,正如相关人员所解说的:“运用纤维实际上使产品在强度方面适当软弱。因而,咱们有必要对产品进行实验室作业和测验,以了解其功能和局限性。”

  “咱们研讨了疲惫功能和刚度,这关于规划参数而言肯定至关重要。纤维怎么影响聚氨酯的硬度十分重要。咱们有必要依据疲惫功能和长时刻老化特性(包含紫外线、温度、水解和水热老化)来了解产品功能。”他指出疲惫会影响纤维/聚氨酯复合资料的刚度。“咱们还有必要了解出产进程是怎么影响功能的——例如,用聚氨酯浸湿纤维,这是要害。”

  最终,对玻璃纤维/聚氨酯复合资料进行了完好的表征。这种纤维、聚合物和复合资料的测验是在公司自己的实验室现场完结的。相关人员指出:“这种组成没有数据表。例如,虽然咱们运用的聚氨酯是热固性的,但它与在复合钢板绷簧中运用的资料比较,处于挠曲概括波谱的另一端。大多数复合资料测验试验室一般不与此类弹性体作业,而弹性体测验试验室不与纤维增强复合资料作业。因而,咱们将两个国际结合在一起,每个国际在怎么规划资料和失效形式上都彻底不同,在制作中怎么处理也彻底不同。咱们将它们结合起来,发明出比两个组成部分之和更好的东西,这是一件功德。”但这也需求许多的前期作业,然后需求更多的作业来了解怎么运用这种杰出的功能来优化规划。

  相关人员解说说,这发明了一种危险较低的十分强壮的产品。他指出:“传统的维护体系一般会将结尾配件粘到未加固的聚氨酯中。所以,你有一块可延展的塑料,它可以显现100%或200%的开裂伸长率,你有必要将它与不锈钢衬底结合。这就带来了许多问题,包含对外表处理的严厉操控,保证一切的引物都与你运用的聚氨酯类型兼容,然后为客户进行测验,以确认这种粘合剂在水下环境中可以运用30年。假如咱们消除了对这种联络的仅有依靠,咱们就消除了一切危险。”

  “虽然Balmoral主要是定制产品制作商,但咱们了解风能职业所需的本钱方针,这比石油和天然气更具应战性。”相关人员说,“ FibreFlex是一项贵重的技能,咱们有必要经过智能规划和自动化制作使其商品化。”他指出,机器人绕线机不是一种径向编织机。“这是直接的纤维铺设。一旦咱们将格栅与两个端部法兰衔接在一起,就将其放入匹配的金属模具中,合上模具并注入聚氨酯,以使格栅嵌入聚合物中。”制品复合层压板的厚度为30毫米,而直径则是从规范范围内挑选的,以习惯海优势电商场中运用的各种电缆。

  “此进程需求对模具进行高精度操控。咱们将模具加热到100C,有必要操控温度以使聚氨酯的粘度合适纤维的浸渍。”关于出产周期时刻,相关人员解说说:“咱们在几分钟内就注入、固化和脱模。” 他指出,与油气海底挖掘操控体系联络缆初期运用弹性体含氟聚合物的处理时刻比较,这的确十分短。“咱们的进程速度取决于坚持严厉的进程操控。咱们在工厂和设备上投入了许多资金,咱们与一切聚氨酯和纤维制作商协作,以保证可以在正确的运营范围内。”

  FibreFlex产品契合每个客户的规范。“石油和天然气中的聚合物产品有规范规范。但这种产品是用于海优势电,而不是石油和天然气,它是一种纤维增强复合资料,而不对错增强聚合物。因而,咱们将产品判定建立在第一个原则上,即依据危险的测验,然后依据客户的规范进行测验。例如,一位客户会来找咱们,并供给规划和服务范围。咱们在怎么将其转化为产品需求方面具有丰厚的经历和了解。”

  智能规划,自动化制作。FibreFlex不只能在窄截面上供给必要的轴向和改变刚度,还能运用机器人绕线机进行自动化制作,以满意海优势电职业对进程操控和低本钱的应战性要求。

  “一切的疲惫和蠕变测验实际上都是依照咱们的规范在现场进行的,”他持续说。“关于钢铁来说,这很简单;去图书馆挑选你的资料功能和测验规范。可是,关于S-N曲线,咱们的特定复合资料的疲惫功能是不存在的。咱们有必要去发明这些。有复合测验规范,但不专门针对可再生能源电缆维护体系。这个职业仍在鼓起,仅仅还没有相关规范还未呈现。你有必要有经历挑选有用的规范,然后进行依据危险的测验,验证疲惫、曲折、水解等。”

  相关人员说:“关于复合资料,咱们不是只会一招。长时刻以来,咱们一直在制作规范的GFRP盖,运用真空灌注来维护海底井口和其他设备。它们的厚度超越100毫米,可所以12米x8米或更大。咱们还选用契合人体工程学的形状制作了复合油箱盖,这样,一切的载荷都可以侧向转移到法兰上,以削减厚度。因而,咱们再次考虑怎么运用纤维和杰出的规划,将这些直径可达36米的罐盖的分量削减30%。”

  FibreFlex是首个用于可再生能源的商业系列产品。“可是,咱们也在大力开发波涛能、潮汐能和其他风能使用。咱们现已与不同的供货商进行了许多开发进程,对咱们来说,一切的作业都是在复合资料方面。”相关人员指出,许多新可再生能源技能都是从钢铁组件开端的,“但咱们现在看到了向复合资料的巨大改变。咱们了解复合资料可认为他们做什么,以及怎么开发规划,以供给所需的功能和本钱。”