——訪銳電科技公司整機設(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，銳電科技提出的機組二次開發(fā)綜合性解決方案，以客戶經(jīng)濟性為前提考慮了機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組進行二次開發(fā)的方案正逢其時，“風(fēng)電行業(yè)老機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)中機組的安全性、可靠性等問題采訪了銳電科技公司整機設(shè)計副總監(jiān)苗向文，以下為采訪實錄。
中國電力網(wǎng)：機組二次開發(fā)與后市場機組常規(guī)升級改造有什么區(qū)別?
苗向文：風(fēng)電機組二次開發(fā)是深度定制化的開發(fā)，需要多方面進行綜合考慮，在設(shè)計規(guī)范的要求下，以風(fēng)電場的風(fēng)資源情況、機組設(shè)計載荷、機組的健康狀況為限制條件，以先進的控制策略為手段，更換更長的葉片，提升機組的額定功率，以達到提升風(fēng)電場發(fā)電性能的目的。
整機是二次開發(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。目前后市場機組的升級改造包括葉片延長、機械電氣子系統(tǒng)或零部件的局部優(yōu)化改造和銳電科技推出的機組二次開發(fā)有著本質(zhì)的區(qū)別。前者是針對某個點的具體改造，不會對機組本源進行調(diào)整，而銳電科技的二次開發(fā)是針對風(fēng)場中機組進行全方位的總體升級，以老舊機組原有設(shè)計模型和部件指標為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益為目標，結(jié)合機組運行狀況和風(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組相關(guān)機電系統(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)電場運行收益。這個工作是整個機組研發(fā)團隊所參與的，是常規(guī)后市場機組升級改技術(shù)力量不能比的。
二次開發(fā)相當于重新做一個整機設(shè)計。從葉片、塔筒基礎(chǔ)到整機的傳動部件、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)性的工作才能達到增加發(fā)電量的要求。控制系統(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、機組運行狀態(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組技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用，通過一系列的手段將老舊機組實現(xiàn)可以匹配最新機組的智能化生命特點，發(fā)揮出其更高效的發(fā)電能力。
機組二次開發(fā)過程中機組的所有系統(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，評估機組各零部件的狀態(tài)和能力，在最經(jīng)濟可靠的前提下做后續(xù)定制化解決方案，保證機組安全高效運行，實現(xiàn)提高風(fēng)電場運行收益。
出于安全性、可靠性、經(jīng)濟性三方面來考量，一個風(fēng)場不同點位的機組都不一樣，每一個機組都做一個相應(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)以后如何保證機組的機械系統(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)后機組的安全性會從兩個方面考慮：即設(shè)計安全與運行安全。
設(shè)計安全即整機設(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組評估。二次開發(fā)的基礎(chǔ)條件是升級后的機組與場址點位風(fēng)速條件、湍流狀況、風(fēng)資源相匹配。主要分三步：
第一是改造前進行項目風(fēng)場風(fēng)資源精細評估和機組載荷復(fù)核，評估機組升級后的安全匹配性;第二是評估機組塔筒、基礎(chǔ)安全狀態(tài)以及機組關(guān)鍵部件狀態(tài)，確保機組滿足升級條件。第三步進行升級后的機組傳動鏈強度復(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組設(shè)計模型能夠匹配，從整機角度優(yōu)化控制系統(tǒng)保證葉片、塔筒、基礎(chǔ)、以及機組的變槳軸承及驅(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)電認證公司做把關(guān)，通過拿到第三方葉片和整機認證證書來再次保證二次開發(fā)機組的設(shè)計安全性。
運行安全方面：除原有的機組安全鏈系統(tǒng)保護外，我們將大量的傳感器新技術(shù)應(yīng)用到二次開發(fā)機組上，用先進的傳感器提高對機組運行狀態(tài)的感知，再用先進的控制策略應(yīng)對感知到的突發(fā)狀況，實現(xiàn)機組在運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)測整機運行過程中機艙位移、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功能進行測試驗證，并對改造后機組進行模型一致性評估來保證機組安全性。
中國電力網(wǎng)：機組二次開發(fā)后如何保證機組的可靠性?
苗向文：機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)場的運行收益，所以二次開發(fā)后機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)計可靠性與運行可靠性監(jiān)測。
設(shè)計可靠性的基本出發(fā)點是機組零部件載荷不大于舊機組設(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行載荷。
第二對機組狀態(tài)進行評估，預(yù)估目前大部件的壽命，基于目前機組零部件壽命狀態(tài)來定制化控制策略，適當調(diào)整零部件受載，技術(shù)上實現(xiàn)最大化延壽來保證運行可靠性。像變槳軸承、齒輪箱這些大部件，運行載荷直接關(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)能很好降低運行載荷。
運行可靠性方面，采用大量傳感器進行零部件狀態(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、軸承、油溫的溫升異常監(jiān)測，變槳電機功率及溫升異常監(jiān)測。大量傳感器的應(yīng)用時刻保證機組在穩(wěn)定正常的數(shù)據(jù)狀態(tài)下運行，同時，通過持續(xù)的大數(shù)據(jù)分析，機組健康管理系統(tǒng)會對機組的重要零部件狀態(tài)及剩余壽命做出預(yù)警，提示針對性運維。
對于運行10年以上剩余壽命不多的的零部件，針對不同部件的特點，有不同的定制化解決方案，在最經(jīng)濟的條件下滿足機組升級后運行可靠性要求。比如齒面磨損較為嚴重的變槳軸承，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到延長部件使用壽命。
風(fēng)電機組二次開發(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。相信在集團公司的支持下，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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