機械工業網 - 機械產業的入口網站

:::

當期雜誌

作者:張家銘高溫超導發電機設計應用於風力發電系統之研究

本文針對再生能源應用之高溫超導發電機（High Temperature Superconducting Generator, HTSG）進行探討。風力發電於再生能源應用中，其發電機容量是關鍵的研究議題，如何增加發電機功率密度與磁裝載能力是不可或缺的項目，此技術可透過高溫超導線材提供極高的電流傳輸能力，藉此產生強大的磁場強度。本文主要研究項目與步驟可分為兩大項說明，首先廣泛蒐集國內外相關之文獻與專利資料，並就其中關鍵技術探討分析，進一步針對HTSG於超導狀態下之電機磁路模擬，並且依據模擬結果，詳細規劃HTSG雛型機之規格、實體設計與製作。

作者:劉瑞弘、張家銘大型陸域風場運維監控技術研究

本研究主要針對目前台灣陸域大型風力發電機的監控與通訊架構進行深入探討，提出一可行之監控架構，能獨立於原本國外原廠監控程式之運作方式。並且可將不同風場、不同廠牌之系統做整合，達到所謂跨風場的風力機整合監控系統，使得開發商與運維廠商，能夠透多一個單一介面，對所有風力機進行監看、控制等功能，以提升廠商在處理風力機突發事件時的反應時間。本研究結果也初步驗證，透過OPC（OLE for process control）的通訊方式，的確可以建立一整合的介面，將多部風力機的運轉訊號整合在一起，達成跨風場監控的目標。

作者:陳錦城、吳孟儒、張家銘、劉瑞弘、彭致勛、林其光大型風力機軸承故障問題評析

本文針對台灣風場大型（500 kW - 5 MW）陸域風力機之軸承故障問題分析，透過大型風力發電機主軸承故障案例應用力學分析，評析軸承故障問題與改良型式軸承之差異。於軸承故障分析方法建立三維度結構網格數值資料，詳細考慮風力發電機各主要部件產生之合成動態負載，分析與探討應力集中後造成的結構形異問題。並規劃軸承之振動分析方法與規格，提供軸承故障預測診斷方案，並進一步說明過去及未來於台灣風場安裝之軸承差異，提供主軸承應用完整的方案說明。

作者:吳孟儒、劉瑞弘、陳錦城、張家銘離岸風場運維策略與成本分析技術

本文針對目前台灣離岸風場運維策略進行深入研究。國內在陸域風電發展上已十多年經驗，然而在離岸風電上，並沒有任何實際開發經驗，離岸風電與陸域風電兩者最大差異的困難處，並僅是風力機組本體的技術，而是由於風力機建置於海上，天候的考量上，除了風況外，惡劣的海象更是影響施工，整個工程困難度提升許多。也因此，相較陸域風場而言，離岸風場從規畫之初，到風場建造、正式運轉與長期維護等方面，事前精確的運維管理策略會是極重要的關鍵技術，考慮到離岸風場一旦發生故障，如果無法快速因應，損失的嚴重程度要比陸域風場高出好幾倍。本文使用運維分析軟體針對2020年台灣離岸風場進行模擬，分析結果可得到年度可用率為95.0 %，年度維修金額約2.29歐元/KWh，每年運維成本估算為10.9百萬歐元。本文並針對分析結果進行方向性最佳化，找出更好的維運策略。總而言之，離岸風場的運維策略對於整體風場營運成本有絕對的影響，運維方案的好壞將決定未來離岸風電後續運維成本與可用率的優劣。

作者:謝瑞青、李毓仁、李伯亨、郭泰融、張家銘ORC低溫差餘熱發電系統發展與應用

近年來因能源及環境保護議題，提升能源使用效率的方法逐漸受到重視，尤其以有機郎肯循環技術最受到矚目，此技術可應用於80~300 ℃的餘熱回收並轉換成為電力，系統具有高穩定性及低成本等特性。本文將針對有機郎肯循環之原理、應用及國內發展趨勢等進行介紹。

作者:陳錦城、劉瑞弘、張家銘、吳孟儒、彭致勛、林其光MW級風力機液壓系統性能改良案例分析

液壓系統漏油為現有風力發電機組中故障的主要原因之一，本研究以台電2 MW風力機為例，透過實際觀察探討故障成因，利用自主技術改善原廠設計缺陷，本文中所提出之改善方案使液壓系統能夠長時間穩定運作，並且延長煞車來令片壽命，避免影響轉向軸承功能，有助於節省維修成本。

作者:吳孟儒、陳錦城、劉瑞弘、張家銘MW級陸域風力機之塔架振動分析與檢測

本文探討風力發電機塔架會造成自然頻率差異的影響成因，包括風力機塔架組件設計參數、量測法蘭面間隙問題、建立原始設計型式風力機與具有法蘭面間隙風力機3D模型；以此為基礎藉由數值模擬計算風力機塔架的自然頻率理論值，同時，也詳細列出法蘭面高強度螺栓鎖固理論、實際鎖固扭力值，確保法蘭面螺栓適當鎖固兩節塔架，並在具有間隙之風力機法蘭面進行實地非破壞性檢測，確保每顆螺栓的完整性，確保目前塔架法蘭面的結構強度不因螺栓造成影響。並進一步實際在塔架法蘭面上裝置監測系統，直接量測塔架振動數據並分析，詳細記錄長時間塔架振動頻率趨勢。