客户面临的挑战
国家可再生能源中心（现名 ORE Catapult） 位于英国北海海岸线上的诺森伯兰郡布莱斯市，是海上潮汐涡轮机和风力涡轮机研发的卓越中心。在目前由少数大型全球组织占主导地位的市场中， ORE Catapult 在帮助新进入者更轻松地评估和验证设计方面发挥着关键作用，从而促进更大规模的行业竞争和创新。
根据 Narec 运营总监 Tony Quinn 的说法，新进入者面临的一个巨大障碍是测试新涡轮机设计所需的时间和成本。“传统上，开发人员测试新涡轮机的唯一方法是将其放入海中，”Quinn 说，“当然，这些设备通常并未做好离岸准备，因此很容易损坏。这意味着开发人员必须将其从海底收回，带回岸上修复并重新部署，这个过程耗资甚巨，是进入市场的一大严重障碍。”
除了成本高昂且耗时之外，这种方法无法重复，而且产生的可用数据往往较为有限；即使是 12 个月的海上试验也不保证能产生严格评估涡轮机的可靠性和耐久性能所需的所有条件。Quinn 说：“这个过程很大程度上取决于设备当年经历的风吹或潮汐条件。” “您正在等待离岸几英里的地方或海底发生某些潮汐或风力事件。这并不是一种非常强大或快速验证设计的方式。"
MTS 解决方案
为帮助潮汐和风力涡轮机开发人员克服海上测试的高成本和不确定性，Narec 开发了一个综合实验室，该实验室内含两台能够分别测试高达 3 兆瓦 (MW) 和 15 兆瓦 (MW) 涡轮机传动系统的设施。这些设施配备了创新型 MTS 无扭矩加载 (NTL) 系统，使开发人员能够将所有规模的潮汐和风力涡轮机传动系统置于复杂的实际负载中，并在可控和可重复的实验室环境中精确重现各种海上条件。
Quinn 表示：“通过 MTS 的 NTL 系统，我们可以随意重现百年不遇的潮汐或者百年不遇的狂风，” 我们可以在三个正交轴上重现风力或潮汐力，此外，我们还可以在三个维度上同时沿任意轴施加力或绕任意轴施加弯矩。我们可以利用时间历程，让涡轮机设计在短短六个月内承受 10 年的现实世界事件。”
NTL 系统采用先进的 MTS 液压装置和控制装置，将非常大的离轴（或非扭矩）力和力矩引入旋转涡轮机传动系统中，具备高控制性和高精度。Narec 3 MW 设施中的 NTL 系统特别适用于潮汐涡轮机传动系统，而 15 MW 设施中正在建造的系统将是测试大型海上风力涡轮机传动系统的理想之选。
据 Quinn 介绍，有效测试涡轮机传动系统所需的离轴力是巨大的。“一台 7 MW 的风力涡轮机的直径约为 160 米，叶片为 80 米。您可以想象一下风全速打在叶片上，会给传动系统带来巨大的翻转力矩。对于船用涡轮机而言，会产生类似的效果，但由于船用涡轮机是在水下，相对力会更大。" 为实现这些需求，将于 Narec 15 MW 设施内运行的 NTL 系统将能够施加 56 兆牛顿米 (MNm) 的翻转力矩，而 3 MW 设施内的系统能够施加高达 15 MNm 的翻转力矩。
为容纳如此强大的设备，两个传动系统设施均配备了巨大的、专门设计的地基。例如，15 MW 的设施坐落于含 1000 吨结构钢和 100 根深埋 20 米桩的地基上。Quinn 说：“由于 MTS 设备能够施加巨大的力，我们必须把桩埋得那么深。”
客户优势
Narec 能够在受控环境中复制真实世界的潮汐和风力事件，使客户能够更高效地了解新涡轮机设计的可靠性和耐久性能，显著加快开发和验证流程。这对整个海上可再生能源产业的竞争力以及风能和潮汐能的整体单位成本都会产生连锁性影响。
Quinn 表示：“我们的最终目的是降低海上能源成本，要让它比天然气和煤炭更有竞争力。开发人员越快地了解自己的产品，就能越快地推动可靠性和成本优化，我们就能越快地实现更低的能源成本。可靠性越高，投资者就会对我们越有信心，这一点至关重要，竞争越激烈，市场环境就越健康。”
Quinn 认为 Narec 和 MTS 工程师之间的高度合作关系是建立 Narec 传动系统测试能力的关键。Quinn 表示：“我们与 MTS 出色的努力共同造就了这一完整的设计。“我们正着手应对一些工程方面的挑战，坦率来讲，全球范围内尚未有其他人解决过这一问题。这确实需要世界先进的工程技术。"
