——訪銳電科技公司整機(jī)設(shè)計副總監(jiān)苗向文
隨著風(fēng)電新增市場飽和、度電成本降低,導(dǎo)致市場利潤逐漸向開發(fā)商轉(zhuǎn)移,龐大存量市場的競爭也日趨激烈。為此，銳電科技提出的機(jī)組二次開發(fā)綜合性解決方案，以客戶經(jīng)濟(jì)性為前提考慮了機(jī)組安全性和可靠性的問題，在確保安全、可靠的前提下實現(xiàn)提質(zhì)增效。
銳電科技總經(jīng)理辛理夫認(rèn)為借助風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的東風(fēng)，銳電科技推出對老機(jī)組進(jìn)行二次開發(fā)的方案正逢其時，“風(fēng)電行業(yè)老機(jī)組升級時代正式來臨”。二次開發(fā)能夠大幅度提升風(fēng)電場發(fā)電量，銳電科技如何做到二次開發(fā)的安全性、可靠性，真正讓老機(jī)組煥發(fā)新的生命力?日前，中國電力網(wǎng)記者就二次開發(fā)中機(jī)組的安全性、可靠性等問題采訪了銳電科技公司整機(jī)設(shè)計副總監(jiān)苗向文，以下為采訪實錄。
中國電力網(wǎng)：機(jī)組二次開發(fā)與后市場機(jī)組常規(guī)升級改造有什么區(qū)別?
苗向文：風(fēng)電機(jī)組二次開發(fā)是深度定制化的開發(fā)，需要多方面進(jìn)行綜合考慮，在設(shè)計規(guī)范的要求下，以風(fēng)電場的風(fēng)資源情況、機(jī)組設(shè)計載荷、機(jī)組的健康狀況為限制條件，以先進(jìn)的控制策略為手段，更換更長的葉片，提升機(jī)組的額定功率，以達(dá)到提升風(fēng)電場發(fā)電性能的目的。
整機(jī)是二次開發(fā)的基礎(chǔ)，和后市場不一樣，我們是站在一個比較綜合的角度上來講。目前后市場機(jī)組的升級改造包括葉片延長、機(jī)械電氣子系統(tǒng)或零部件的局部優(yōu)化改造和銳電科技推出的機(jī)組二次開發(fā)有著本質(zhì)的區(qū)別。前者是針對某個點(diǎn)的具體改造，不會對機(jī)組本源進(jìn)行調(diào)整，而銳電科技的二次開發(fā)是針對風(fēng)場中機(jī)組進(jìn)行全方位的總體升級，以老舊機(jī)組原有設(shè)計模型和部件指標(biāo)為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行狀況和風(fēng)場風(fēng)資源條件，以應(yīng)用超長葉片和輸出大功率為手段對機(jī)組相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)及軟件做定制化升級改造，挖掘場址的潛力，最終實現(xiàn)提高風(fēng)電場運(yùn)行收益。這個工作是整個機(jī)組研發(fā)團(tuán)隊所參與的，是常規(guī)后市場機(jī)組升級改技術(shù)力量不能比的。
二次開發(fā)相當(dāng)于重新做一個整機(jī)設(shè)計。從葉片、塔筒基礎(chǔ)到整機(jī)的傳動部件、齒輪箱、主軸等，所有的大部件做一個整體考量，為了匹配這些零部件的變化從控制系統(tǒng)和控制策略上作相應(yīng)的定制化設(shè)計、更改。從技術(shù)的角度講，和局部的升級改造還是有一個很大的差別，更專業(yè)更具體。
中國電力網(wǎng)：二次開發(fā)會涉及到哪些系統(tǒng)和零部件的變動?
苗向文：二次開發(fā)是從整個升級后最經(jīng)濟(jì)的角度做具體的解決性方案，主要是從客戶的角度考慮。但首先肯定要換葉片，做好這項基礎(chǔ)性的工作才能達(dá)到增加發(fā)電量的要求?？刂葡到y(tǒng)肯定是要更換的，通過刷程序?qū)刂撇呗宰鱿鄳?yīng)的更改。
做整體的二次開發(fā)這其中包含風(fēng)場的前后風(fēng)資源評估、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)評估、零部件的安全裕量評估，控制策略的優(yōu)化、主控程序的升級以及近幾年機(jī)組技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用，通過一系列的手段將老舊機(jī)組實現(xiàn)可以匹配最新機(jī)組的智能化生命特點(diǎn)，發(fā)揮出其更高效的發(fā)電能力。
機(jī)組二次開發(fā)過程中機(jī)組的所有系統(tǒng)和零部件均作了系統(tǒng)性的評估校核，包括新葉片及塔筒、基礎(chǔ)。根據(jù)項目不同，銳電科技匹配更換超長高效的全新葉片后，評估機(jī)組各零部件的狀態(tài)和能力，在最經(jīng)濟(jì)可靠的前提下做后續(xù)定制化解決方案，保證機(jī)組安全高效運(yùn)行，實現(xiàn)提高風(fēng)電場運(yùn)行收益。
出于安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性三方面來考量，一個風(fēng)場不同點(diǎn)位的機(jī)組都不一樣，每一個機(jī)組都做一個相應(yīng)的評估。全部替換肯定沒有問題，但是過多更換部件經(jīng)濟(jì)賬算不過不去[MX1] [MX2] [D3] ，對業(yè)主也不好。做這個工作就是為了增加業(yè)主的收益率，總的來說都是首先從業(yè)主的角度去考慮。
中國電力網(wǎng)：二次開發(fā)以后如何保證機(jī)組的機(jī)械系統(tǒng)安全性?
苗向文：安全是第一位的，整個風(fēng)電行業(yè)從業(yè)主的角度說叫安全大于天。二次開發(fā)后機(jī)組的安全性會從兩個方面考慮：即設(shè)計安全與運(yùn)行安全。
設(shè)計安全即整機(jī)設(shè)計安全評估。銳電科技把每個改造項目都做成定制化式機(jī)組評估。二次開發(fā)的基礎(chǔ)條件是升級后的機(jī)組與場址點(diǎn)位風(fēng)速條件、湍流狀況、風(fēng)資源相匹配。主要分三步：
第一是改造前進(jìn)行項目風(fēng)場風(fēng)資源精細(xì)評估和機(jī)組載荷復(fù)核，評估機(jī)組升級后的安全匹配性;第二是評估機(jī)組塔筒、基礎(chǔ)安全狀態(tài)以及機(jī)組關(guān)鍵部件狀態(tài)，確保機(jī)組滿足升級條件。第三步進(jìn)行升級后的機(jī)組傳動鏈強(qiáng)度復(fù)核和電氣系統(tǒng)復(fù)核，塔筒和基礎(chǔ)的安全復(fù)核、主控系統(tǒng)定制化設(shè)計和安全監(jiān)控系統(tǒng)定制化設(shè)計。
通過這些手段，保證更換的超長葉片與原有老舊機(jī)組設(shè)計模型能夠匹配，從整機(jī)角度優(yōu)化控制系統(tǒng)保證葉片、塔筒、基礎(chǔ)、以及機(jī)組的變槳軸承及驅(qū)動、齒輪箱、主軸承等關(guān)鍵零部件承受載荷不大于原有設(shè)計載荷，不降低原有零部件設(shè)計安全裕量或者通過計算校核零部件安全裕量完全滿足技術(shù)規(guī)范要求。
內(nèi)部設(shè)計安全評估通過后，提交設(shè)計到外部權(quán)威第三方風(fēng)電認(rèn)證公司做把關(guān)，通過拿到第三方葉片和整機(jī)認(rèn)證證書來再次保證二次開發(fā)機(jī)組的設(shè)計安全性。
運(yùn)行安全方面：除原有的機(jī)組安全鏈系統(tǒng)保護(hù)外，我們將大量的傳感器新技術(shù)應(yīng)用到二次開發(fā)機(jī)組上，用先進(jìn)的傳感器提高對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的感知，再用先進(jìn)的控制策略應(yīng)對感知到的突發(fā)狀況，實現(xiàn)機(jī)組在運(yùn)行中的智能化安全監(jiān)測預(yù)警，做到萬無一失。例如：安裝激光雷達(dá)采集高精度數(shù)據(jù)，監(jiān)測葉片狀態(tài)，實時探測葉片凈空;安裝高精度位移傳感器和傾角儀監(jiān)測整機(jī)運(yùn)行過程中機(jī)艙位移、塔筒形變以及基礎(chǔ)沉降等安全。
改造后，我們對每一項安全保護(hù)功能進(jìn)行測試驗證，并對改造后機(jī)組進(jìn)行模型一致性評估來保證機(jī)組安全性。
中國電力網(wǎng)：機(jī)組二次開發(fā)后如何保證機(jī)組的可靠性?
苗向文：機(jī)組的可靠性直接影響風(fēng)電場的收益，二次開發(fā)的本質(zhì)目的就是提高風(fēng)場的運(yùn)行收益，所以二次開發(fā)后機(jī)組的可靠性保證是核心內(nèi)容。如何實現(xiàn)也是從兩個方面考慮：設(shè)計可靠性與運(yùn)行可靠性監(jiān)測。
設(shè)計可靠性的基本出發(fā)點(diǎn)是機(jī)組零部件載荷不大于舊機(jī)組設(shè)計載荷，盡可能的小。例如影響變槳系統(tǒng)的葉根彎矩，影響齒輪箱和聯(lián)軸器的Mx沖擊載荷，疲勞載荷等。這其中主要涉及葉片設(shè)計、載荷控制及零部件壽命預(yù)估。
首先二次開發(fā)中使用的定制化長葉片要求葉片氣動外形重新設(shè)計，具有更低的載荷、更高的效率，借鑒大量設(shè)計經(jīng)驗針對性優(yōu)化，采用新材料新工藝，在保證安全的情況下降低重量和運(yùn)行載荷。
第二對機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行評估，預(yù)估目前大部件的壽命，基于目前機(jī)組零部件壽命狀態(tài)來定制化控制策略，適當(dāng)調(diào)整零部件受載，技術(shù)上實現(xiàn)最大化延壽來保證運(yùn)行可靠性。像變槳軸承、齒輪箱這些大部件，運(yùn)行載荷直接關(guān)系到剩余壽命及可靠性，近幾年應(yīng)用的變槳策略、傳動鏈加阻這些新的控制技術(shù)能很好降低運(yùn)行載荷。
運(yùn)行可靠性方面，采用大量傳感器進(jìn)行零部件狀態(tài)監(jiān)測，讓關(guān)鍵部件狀態(tài)參數(shù)參與到機(jī)組控制中。例如，軸承、齒輪箱、傳動系統(tǒng)和葉輪的不平衡異常狀態(tài)的CMS監(jiān)測，變流器、箱變、發(fā)電機(jī)、軸承、油溫的溫升異常監(jiān)測，變槳電機(jī)功率及溫升異常監(jiān)測。大量傳感器的應(yīng)用時刻保證機(jī)組在穩(wěn)定正常的數(shù)據(jù)狀態(tài)下運(yùn)行，同時，通過持續(xù)的大數(shù)據(jù)分析，機(jī)組健康管理系統(tǒng)會對機(jī)組的重要零部件狀態(tài)及剩余壽命做出預(yù)警，提示針對性運(yùn)維。
對于運(yùn)行10年以上剩余壽命不多的的零部件，針對不同部件的特點(diǎn)，有不同的定制化解決方案，在最經(jīng)濟(jì)的條件下滿足機(jī)組升級后運(yùn)行可靠性要求。比如齒面磨損較為嚴(yán)重的變槳軸承，我們再更換葉片時同時采用變換工作齒面位置的方式來達(dá)到延長部件使用壽命。
風(fēng)電機(jī)組二次開發(fā)產(chǎn)品是銳電科技公司持續(xù)創(chuàng)新過程中的一個階段性成果，用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)為客戶提高發(fā)電收益是“銳電人”一貫的目標(biāo)。相信在集團(tuán)公司的支持下，銳電科技公司必定會在風(fēng)電高端技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域取得更加豐碩的成果，為廣大客戶帶來更好的產(chǎn)品使用體驗和實實在在的收益。
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