12月21-22日，由中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會舉辦的第二屆風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。會議從全球風(fēng)電發(fā)展歷程、設(shè)備全生命周期以及機組和風(fēng)電場的全系統(tǒng)三個維度全面梳理和解析可靠性問題，并就最突出的矛盾和共性的系統(tǒng)問題探索解決方案。

　　明陽智慧能源集團股份公司機械室主任劉衛(wèi)主題演講《智能化設(shè)計提高機組的可靠性》

　　以下為發(fā)言實錄：

　　尊敬的行業(yè)內(nèi)外專家下午好，我是劉衛(wèi)，來自于明陽智慧能源集團，說一下我的感覺，我進入風(fēng)電行業(yè)大約十年的時間，見證了行業(yè)的發(fā)展，也見證了機組可靠性提高的過程，我認(rèn)為機組的可靠性提高和設(shè)計是分不開的，或者說與研發(fā)能力分不開。行業(yè)發(fā)展初期從許可證式生產(chǎn)、從聯(lián)合研發(fā)一直到現(xiàn)在的獨立研發(fā)，甚至到目前我們在一些方面研發(fā)的深度可能超過了國外，就像前面某一個嘉賓說的，因為中國有與國外不一樣的環(huán)境，甚至有跟國外不一樣的市場，這些逼迫著我們在設(shè)計研發(fā)上投入更多，不得不進行突破式的創(chuàng)新，來提高我們的可靠性。從而讓我們的可靠性到現(xiàn)在為止有一個很大的提升。

　　前面多位專家都提到錢學(xué)森老先生說到三點，即從設(shè)計方面，從制造方面，還有從管理方面來提高我們的可靠性，我對此非常認(rèn)同。相應(yīng)的，我此次分享的內(nèi)容是從設(shè)計，或者更細一點從智能化的設(shè)計角度來闡述一下如何提高機組的可靠性。我的報告分為九個點，九個點當(dāng)中其實是明陽的、甚至是行業(yè)內(nèi)的一些具體的智慧的設(shè)計點，希望能拋磚引玉，和大家一起分享，一起激發(fā)一些啟發(fā)。

　　第一是明陽智慧能源MySE機組追求可靠性的設(shè)計理念，第二是一體化智能設(shè)計方法提高機組的可靠性，第三是智能化的設(shè)計如何提高葉片的可靠性，接著是智能化的設(shè)計如何提高傳統(tǒng)系統(tǒng)的可靠性，再下面是電氣系統(tǒng)，然后是液壓及潤滑系統(tǒng)，還有偏航系統(tǒng)，最后是智能化的監(jiān)測與控制。即從這些方面討論如何提高機組的可靠性，最后是一個結(jié)論和展望。

　　先說第一個，從這個圖上是我們經(jīng)常看到的飛機的發(fā)動機，它代表可靠，必須可靠，明陽的設(shè)計理念也是這個，從很多方面保證嚴(yán)苛的可靠性。明陽的機組設(shè)計也是像飛機的發(fā)動機一樣，要追求高可靠性，就像右邊這張圖，MySE海上大風(fēng)機，它的外形設(shè)計也是像航空發(fā)動機一樣。

　　我們認(rèn)為產(chǎn)品的出生決定一生，技術(shù)的突破永無止境，用智能化設(shè)計，用高端的制造，再加上更科學(xué)的管理，也是從三個維度來保證機組的可靠性。那么下面具體說一個一個闡述，第一個就是一體化智能設(shè)計方法提高機組可靠性，明陽現(xiàn)在整個研發(fā)的流程，研發(fā)的過程堅持一體化的設(shè)計，我們有自己的研發(fā)設(shè)計平臺，這個平臺集成了葉片設(shè)計，有限元計算，全部零部件的計算、子系統(tǒng)的計算等，并且能夠自我進行迭代優(yōu)化。可靠性很重要的指標(biāo)就是MTBF進行優(yōu)化，使機組的可靠性更優(yōu)，我們保證的是每個指標(biāo)都能達到最協(xié)調(diào)的狀態(tài)。

　　第二個方面就是部件的最優(yōu)設(shè)計方案，采用自適應(yīng)智能的控制策略，在特定風(fēng)資源的特性下，基于GA（遺傳）算法能夠完成自動提供最優(yōu)塔架基礎(chǔ)設(shè)計方案，當(dāng)然其他部件也是一樣的。

　　第三點就是如何提高葉片的可靠性，葉片的自適應(yīng)性變形降載技術(shù)，目前考慮風(fēng)向變化的時候，在設(shè)計中考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛度的分布，葉片能自適應(yīng)或者更智能發(fā)生形變，比如智能控制葉片質(zhì)心與剪切中心的位置關(guān)系，使葉片載荷能降到最低，避免載荷增長過大，提高機組的可靠性。

　　傳動系統(tǒng)，明陽有自己的專業(yè)的齒輪箱研發(fā)團隊，我們齒輪箱都是我們自己研發(fā)的，這里面也有好多點，舉出三個點吧，第一個是自適應(yīng)的柔性行星銷軸設(shè)計，這個圖是變截面柔性行星銷軸的示意圖，目前我們能做到在5個行星輪甚至6個行星輪的高功率密度下，顯著提高行星傳動的均承系數(shù)，能達到1.04-1.05之間，甚至以下。第二個就是齒輪箱的雙齒浮動太陽輪，能有效改善加工誤差導(dǎo)致的偏載問題，我們與傳統(tǒng)的進行過比較，大概能提高的系數(shù)大概是6%到8%。

　　再一個就是主軸軸承，主軸軸承采用智能的潤滑系統(tǒng)技術(shù)，主軸軸承和齒輪箱共用一套集中系統(tǒng)，清潔度是非常高的，能達到3μ的精度，也就是軸承是運行在非常好的環(huán)境中的，有很大的優(yōu)勢。

　　也就是機組的功率、轉(zhuǎn)速、軸承溫度等參數(shù)，智能調(diào)節(jié)軸承入口油溫，流量，使軸承始終運行在最優(yōu)的狀態(tài)。在這上面能提高軸承壽命10%以上，明陽現(xiàn)在為止沒有一臺機組的主軸軸承出現(xiàn)過問題，盡管行業(yè)內(nèi)好多廠商主軸出現(xiàn)了一些問題，但是我們沒有一例，甚至連振動、溫度超標(biāo)的情況也沒有發(fā)生過，這是非常不錯的。下面是電氣系統(tǒng)的可靠性，發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)有一個高效運行的智能設(shè)計，用變頻控制策略，依據(jù)發(fā)電機運載情況，包括負(fù)載，包括轉(zhuǎn)速等等，來使發(fā)電機的功率有一個智能化的調(diào)整，來提高機組的效率，延長冷卻系統(tǒng)使用壽命50%。第二個就是發(fā)電機絕緣電阻智能的監(jiān)測，絕緣電阻發(fā)生問題，會有很大的風(fēng)險，我們系統(tǒng)會時刻監(jiān)視發(fā)電機的絕緣電阻的狀況，并且會采取一定的措施，來保證機組可靠運行。還有變槳系統(tǒng)，我們有相應(yīng)的加速度傳感器來測驗或者來從另外一個獨立的角度時刻監(jiān)視著輪轂轉(zhuǎn)動速度，以避免超速，以便使機組更可靠的運行。

　　液壓及潤滑系統(tǒng)，我們在這方面擁有獨立研發(fā)的團隊，第一個是液壓系統(tǒng)的沖擊有一個智能的控制技術(shù)，采用油泵啟停功率智能控制技術(shù)，有效降低液壓系統(tǒng)內(nèi)部尖峰載荷，傳統(tǒng)的控制方式大概8%左右的峰值，我們的液壓系統(tǒng)是0%，這些能有效的提高可靠性。第二個是潤滑系統(tǒng)泄露智能檢測技術(shù)，來提高機組的可靠性。

　　偏航系統(tǒng)，第一個是偏航驅(qū)動對扭防齒側(cè)撞擊設(shè)計，目前機組的風(fēng)輪越來越大，機艙載荷Mz會越來越高，但是偏航系統(tǒng)是不可避免的會有齒側(cè)間隙，那么當(dāng)外界有一個很大的載荷沖擊的時候，可能會瞬間把沖擊載荷加到齒輪上去，非常容易失效。我們的智能設(shè)計是如上圖所示，有四個驅(qū)動，這兩個驅(qū)動偏航停止后向左邊或者逆時針方向來運行，這兩個驅(qū)動向右邊或者順時針方向，緊緊的把機艙抱緊，這種情況有效的避免了齒輪的撞擊，而且還配合智能緩沖的控制，安全系數(shù)能提高20%左右。

　　第二個就是偏航制動器壓力智能調(diào)節(jié)技術(shù)，以前傳統(tǒng)的機組壓力分為兩個壓力，一個是偏航狀態(tài)制動器壓力，一個是非偏航狀態(tài)的壓力，通過對風(fēng)速或者偏航速度等相關(guān)參數(shù)的分析，智能的調(diào)節(jié)偏航制動器壓力，提高偏航過程中的系數(shù)安全系數(shù)15%，機艙載荷不大的時候，沒有必要加很大的壓力，但是當(dāng)我們外界載荷比較大的時候，智能調(diào)節(jié)偏航壓力的增大，會有效防止機艙擺動的幅度或者頻度。第三點就是偏航驅(qū)動電動機智能降載設(shè)計，也就是當(dāng)我們外接的載荷突然來臨的時候，機組會根據(jù)偏航電機轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩趨勢，智能調(diào)節(jié)電機力矩，在極限載荷來臨時啟動智能降載邏輯，提高機組可靠性。第四個是偏航速度智能調(diào)節(jié)設(shè)計，最大限度對準(zhǔn)風(fēng)向的情況下，降低機組的陀螺力矩的效應(yīng)，提高機組可靠性，提升發(fā)電量1%。

　　智能化監(jiān)測與控制提高機組可靠性，第一點是智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過把狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和CMS主控系統(tǒng)集成，能夠?qū)崟r的來判斷機組健康水平，目前行業(yè)內(nèi)大多數(shù)情況下還是一個離線的或者事后的狀態(tài)監(jiān)測，當(dāng)某些故障發(fā)生之后，可能機組是不知道有故障。第二個就是實時的故障預(yù)警，通過策略能在線學(xué)習(xí)，并且進行實時優(yōu)化，這方面也提高了機組的可靠性。第二個方面就是智能場級控制系統(tǒng)，考慮風(fēng)場的尾流因素，在提高發(fā)電量的同時，也兼顧了載荷壽命可靠性的設(shè)計。第三個基于壽命的智能運維設(shè)計，如右圖，這個圖是在服務(wù)器中映射一個虛擬的機組和風(fēng)場運行狀況保持一致，達到非常匹配，我們就能延伸出這個機組某些關(guān)鍵的位置載荷，及傳感器沒有探測到的載荷，能在虛擬的機組體現(xiàn)出來，我們會進行干預(yù)，能夠大幅提高機組的可靠性。

　　上面就是一些舉例了，其實這些舉例只是其中的一些方面，就像這個圖上一樣，我們期待更智能的，就像人的大腦，我們還是堅信智能化設(shè)計能夠有效提高機組的可靠性，我們想在這上面我們把道路不妨走的更遠一些，我們的風(fēng)電技術(shù)可以像人一樣感知周圍的一切，像人一樣會思考，像人一樣會對周圍的環(huán)境作出判斷，采取一定的措施，能夠自我保護。比如我們感到熱的時候要減去一些衣服，當(dāng)冷的時候要加一些衣服，當(dāng)身體有問題的時候感到不適，這就是智能化的思路，智能化設(shè)計是提高可靠性的有效之路。

　　最后，非常感謝主辦方邀請我來參加這次論壇，謝謝大家。

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