12月21日-22日，由中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會主辦的第二屆風(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。
鑒衡認(rèn)證中心風(fēng)能事業(yè)部副總經(jīng)理蔡繼峰出席會議并發(fā)表了題“檢測認(rèn)證對提高風(fēng)電設(shè)備可靠性的作用”的主旨演講。
以下為發(fā)言內(nèi)容：
蔡繼峰： 各位專家、同仁，大家下午好，我是來自北京鑒衡認(rèn)證中心的蔡繼峰，作為第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)想給大家介紹一下第三方是通過什么樣的工作型式來對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性做一個(gè)把關(guān)。我今天的內(nèi)容主要從以下三個(gè)方面展開，首先會介紹一下當(dāng)前風(fēng)能檢測認(rèn)證背景，然后會介紹一下當(dāng)前最主要的形勢認(rèn)證，這種模式是如何來工作的，從而來提高設(shè)備的可靠性的。第三塊介紹一下在認(rèn)證過程之中發(fā)生的案例。
首先看一下檢測案例的背景，先介紹一下檢測認(rèn)證這樣的第三方本身存在的意義，我們知道在早期的市場理論都是基于完全競爭、信息對稱，在這種假設(shè)下的市場行為，但是我們也知道市場上的信息不對稱在現(xiàn)在看來是到處存在的，在上個(gè)世紀(jì)60、70年代，有三位經(jīng)濟(jì)學(xué)家提出了信息不對稱下的市場行為，尤其是提出檸檬市場的理論，如果一個(gè)市場不能分辨出來什么是好的，什么是壞的，那么作為一個(gè)購買者，就只愿意付出較低的價(jià)格購買產(chǎn)品，這時(shí)候供應(yīng)好的產(chǎn)品的供應(yīng)商就會自然退出這個(gè)市場，這個(gè)市場剩下的可能就是相對比較差的質(zhì)量的產(chǎn)品。
這三位經(jīng)濟(jì)學(xué)家在2001年共同獲得了諾貝爾獎，奠定了基礎(chǔ)，我們檢測認(rèn)證的存在在第一點(diǎn)上就可以盡可能打破信息不對稱，至少給產(chǎn)品質(zhì)量一個(gè)標(biāo)識，從這個(gè)角度提高產(chǎn)品的質(zhì)量。回過頭看一下風(fēng)電的發(fā)展情況，這是全球風(fēng)電發(fā)展情況，從1887年全球第一臺風(fēng)電發(fā)電機(jī)組誕生到去年底全球裝機(jī)容量達(dá)到4.7億千瓦。國內(nèi)的檢測認(rèn)證的情況，國內(nèi)風(fēng)電起步比較晚，直到2008年之前都是緩慢的增長期，但是在2008年的時(shí)候由于政策的引導(dǎo)，這時(shí)候整機(jī)廠大量引進(jìn)國外技術(shù)，裝機(jī)容量大幅度上升。這個(gè)時(shí)候設(shè)計(jì)認(rèn)證這種模式被推上前臺，是通過規(guī)范設(shè)計(jì)的方法和流程的手段來進(jìn)行，促使當(dāng)時(shí)引進(jìn)技術(shù)的時(shí)候，有一套完整的設(shè)計(jì)規(guī)范和流程，會促使國內(nèi)整機(jī)廠消化吸收的時(shí)候更好理解國外技術(shù)。
經(jīng)過幾年來的增長和積累，國內(nèi)整機(jī)廠具備很強(qiáng)技術(shù)研發(fā)實(shí)力，這個(gè)基礎(chǔ)上國內(nèi)整機(jī)廠開始提出不斷進(jìn)行優(yōu)化，并且進(jìn)行自主創(chuàng)新，同時(shí)伴隨著機(jī)組大型化趨勢的發(fā)展。當(dāng)前并不能滿足行業(yè)內(nèi)機(jī)組的要求了，2015年開始大面積推行型式認(rèn)證，型式認(rèn)證最大的增加點(diǎn)就是增加了測試的驗(yàn)證工作，通過樣機(jī)的測試和實(shí)體進(jìn)行比對，最終檢驗(yàn)設(shè)計(jì)以及新的技術(shù)是否符合預(yù)期。
接下來具體介紹一下型式認(rèn)證是什么東西，這是型式認(rèn)證工作模塊，最主要是三個(gè)模塊，第一個(gè)是設(shè)計(jì)評估，第二塊是制造評估，第三塊是型式試驗(yàn)，先看一下設(shè)計(jì)評估，設(shè)計(jì)評估從理論的角度對設(shè)計(jì)進(jìn)行把關(guān)，主要方法有對機(jī)組的設(shè)計(jì)流程之中找一些關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，比如集成的載荷對不對，流程對不對，方法對不對，第二種方式通過獨(dú)立運(yùn)算的方式，在早期還是發(fā)現(xiàn)一些問題，比如說發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對標(biāo)準(zhǔn)不到位，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)問題，還有計(jì)算的過程有錯誤。再看制造評估，制造評估是用來評估我的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了，但是這種設(shè)計(jì)是否能被批量化制造出來，這時(shí)候有三個(gè)環(huán)節(jié)，首先看制造工藝，這個(gè)工藝決定了能不能制造出一臺解決的是從零到一的問題，第二個(gè)檢查一下質(zhì)量管理體系，保證批量化制造的評估。第三個(gè)是一致性審查確保生產(chǎn)的東西和預(yù)期的東西是否是一致的，這個(gè)過程之中，我們也發(fā)現(xiàn)一些問題，比如在制造的時(shí)候螺栓扳手不送檢，力矩偏移，對整體性能是有影響的，還有一致性的問題。
第三塊就是型式試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，通過測試來進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)前主要測試手段大概有這些，第一個(gè)是安全功能測試，安全功能測試主要是從機(jī)組的行為上進(jìn)行的驗(yàn)證，什么意思？就是說我的機(jī)組動作比如說會不會進(jìn)行順槳停機(jī)，從動作上進(jìn)行驗(yàn)證，第二個(gè)行為一致的時(shí)候，載荷結(jié)果是不是和預(yù)期的是一致的，進(jìn)行載荷的測試對仿真計(jì)算進(jìn)行比對驗(yàn)證。第三是功率特性測試，第四個(gè)是葉片測試，因?yàn)槿~片主要是復(fù)合材料，做設(shè)計(jì)的時(shí)候很多計(jì)算理論并不完善，導(dǎo)致計(jì)算的時(shí)候認(rèn)為強(qiáng)度是足夠的，但實(shí)際上可能承受不了，葉片試驗(yàn)主要是看看我制造出來的葉片是不是能扛住載荷。
完成這三塊工作我們就完成了對特定的機(jī)型，某一款特定機(jī)型系統(tǒng)性的驗(yàn)證，從側(cè)面上已經(jīng)提高了技術(shù)的可靠性。這幾年來，我們也在型式認(rèn)證的過程中尤其在測試時(shí)候發(fā)現(xiàn)不少問題，接下來主要針對這個(gè)給大家做一個(gè)分享。
整機(jī)測試是通過坎貝爾圖分析的，分輪轉(zhuǎn)速倍頻就是整個(gè)系統(tǒng)的外界的力量的來源，這個(gè)橫線是系統(tǒng)自由頻率，藍(lán)色的豎線表示機(jī)組的運(yùn)行區(qū)，只有在運(yùn)行區(qū)內(nèi)才能發(fā)生，運(yùn)行區(qū)外不用考慮了。有了這個(gè)圖可以考慮如果這些斜線和橫線有焦點(diǎn)，焦點(diǎn)意味著有共振的點(diǎn)，但也不是所有都能相交，這是通常我們常規(guī)的塔架，旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)候會有三次循環(huán)，這個(gè)塔架的時(shí)候和二P相交是不可避免的。有了這個(gè)之后測試的時(shí)候，因?yàn)橹勒w的，最終會落在某些關(guān)鍵部位，測試的時(shí)候會測塔架，塔底的位置，通過它來進(jìn)行對比，看看有沒有什么異常現(xiàn)象，然后進(jìn)行分析。接下來看幾個(gè)案例。橫坐標(biāo)是風(fēng)速，縱坐標(biāo)是塔架的載荷，藍(lán)色的點(diǎn)是測試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果這個(gè)地方有比較大的異常的波動，發(fā)現(xiàn)確實(shí)在某些時(shí)刻，會出現(xiàn)比較大的振動。
確實(shí)塔架3P有一個(gè)焦點(diǎn)，就是潛在的功能區(qū)，事實(shí)上設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般真的發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題，設(shè)計(jì)的時(shí)候一定會有策略來消除這種影響，我們看一下實(shí)際的轉(zhuǎn)速的情況，黃線表示共振對應(yīng)轉(zhuǎn)速，紅線表示設(shè)計(jì)的時(shí)候結(jié)果，可以看到從下往上接近功能區(qū)的時(shí)候很快串過去，但是藍(lán)色是實(shí)測結(jié)果，有些時(shí)候會在附近，自然會導(dǎo)致波動的加劇，所以我們分析發(fā)現(xiàn)是設(shè)計(jì)的時(shí)候策略，設(shè)計(jì)策略高估了現(xiàn)場控制能力，之后進(jìn)行了優(yōu)化。
這個(gè)低功能策略是不是一定能很好的實(shí)施，對樓塔來說這塊驗(yàn)證工作是比較關(guān)鍵的。再看第二個(gè)案例，這個(gè)案例發(fā)現(xiàn)額定風(fēng)速處塔架左右彎矩出現(xiàn)異常山，一開始說2P好象沒有多少能量的，哪怕相交也是不可能的，為什么這個(gè)機(jī)組相交之后會出現(xiàn)振動，也是百思不得其解，后來居然發(fā)現(xiàn)在某些信號中有很低的2P成分，如果有這個(gè)成分，確實(shí)和塔架左右流轉(zhuǎn)是匹配的，左右的信號，如果真的是這樣的信號，能發(fā)生振動，這個(gè)東西哪來的？控制器，發(fā)現(xiàn)控制器中未對輸入器進(jìn)行2P濾波，傳遞函數(shù)又放大了2P信號，導(dǎo)致輸出的2P濾波消失了。
看一下第三個(gè)案例，這個(gè)案例是發(fā)現(xiàn)整體上實(shí)測結(jié)果與仿真結(jié)果差了很多，是不是分輪質(zhì)量不平衡導(dǎo)致的，不平衡有兩類，一個(gè)不平衡是氣度的不平衡，體現(xiàn)在推力上，推力的膠片會引起風(fēng)機(jī)前后方向的振動，質(zhì)量不平衡主要是旋轉(zhuǎn)方向，在左右的甩動。后來查閱樣機(jī)的日志的時(shí)候發(fā)現(xiàn)樣機(jī)有的葉片壞了，做了維修，維修的時(shí)候確實(shí)意識到要進(jìn)行質(zhì)量配平，但是有一些誤差，發(fā)現(xiàn)這個(gè)誤差有3000Kgm。這個(gè)結(jié)果不是完全不能用于模型驗(yàn)證，模型驗(yàn)證的時(shí)候就把3000Kgm放進(jìn)去，這個(gè)模型還是沒問題的，只是樣機(jī)有問題，這樣肯定運(yùn)行不到20年，于是建議他們重新進(jìn)行配比了。這是整機(jī)測試時(shí)發(fā)現(xiàn)的案例，接下來看葉片全尺寸試驗(yàn)，相對早期的時(shí)候在靜力試驗(yàn)的時(shí)候，看葉片最大承載能力，在近幾年來在測試時(shí)發(fā)現(xiàn)破壞越來越少了，看得出國內(nèi)的葉片制造設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工業(yè)也在逐步的提高，但是近年來主要發(fā)現(xiàn)的問題已經(jīng)通過靜力試驗(yàn)轉(zhuǎn)為提高試驗(yàn)，因?yàn)樽罱?jīng)常會有連接，會有新的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)仿真手段不能很好替代，做試驗(yàn)的時(shí)候就出現(xiàn)問題了。
這是某個(gè)葉片做擺振方向疲勞試驗(yàn)的時(shí)候，10萬次時(shí)，發(fā)現(xiàn)小腹板起始處粘接出現(xiàn)開裂。這是一個(gè)截面，最開始是矩形設(shè)計(jì)的，最終對原因的歸結(jié)分兩個(gè)方面，第一個(gè)是截面形狀不合適，第二個(gè)是制造工藝的原因。
這是我今天要分享的幾個(gè)案例，最后做一個(gè)總結(jié)。從試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組是一個(gè)各個(gè)子系統(tǒng)都會影響，某個(gè)地方發(fā)現(xiàn)異常的時(shí)候并不一定是這個(gè)地方出了問題，振動異常可以幫助我們分析很多具體某些系統(tǒng)的原因，查找原因的時(shí)候要系統(tǒng)的考慮。第二個(gè)葉片機(jī)組越來越揉，征集的匹配性越來越敏感，整機(jī)的測試驗(yàn)證更為需要。運(yùn)維對機(jī)組的可靠性關(guān)系重大，不當(dāng)?shù)姆绞娇赡軙C(jī)組的可靠性帶來風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)前葉片問題主要集中在工藝細(xì)節(jié)，需要疲勞試驗(yàn)予以驗(yàn)證，葉片試驗(yàn)是非常有必要的。說了這么多型式驗(yàn)證的好處，但是也有它的問題，做了驗(yàn)證，也還是無法保證項(xiàng)目的可靠性，我認(rèn)為機(jī)型是否適合發(fā)電廠，在型式驗(yàn)證時(shí)是缺失的。第二個(gè)風(fēng)場開發(fā)過程中的制造、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)是缺失的，這也是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。這個(gè)問題解決上，除了大面上來說推動項(xiàng)目認(rèn)證可能是一個(gè)方案，但是確實(shí)廣泛實(shí)施條件不具備，建議對風(fēng)險(xiǎn)比較大的項(xiàng)目，比如現(xiàn)在海上項(xiàng)目或者地形非常復(fù)雜的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目首先對風(fēng)場進(jìn)行評估，這可以在很大程度上降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。我今天要演講的就這些，謝謝大家。
