上海電氣趙大文做：“海上風力機的可靠性設計—借鑒西門子G4平臺經驗”的技術演講

　　西門子G4平臺就是3.6兆瓦到4.0兆瓦機組共用的平臺，簡單回顧一下西門子海上風電的歷史。全球第一個風電場就是西門子的前身，這個風電場是一個450千瓦的機組，現在還在運行。全球第一個兆瓦級的海上風電也是西門子前身建設的。包括到2003年丹麥當時的最大的風電場166兆瓦的風電場也是用西門子的機組，機型有2.2兆瓦平臺，2.3兆瓦平臺。英國的最著名的風場也是用西門子的風機。目前世界最大的“倫敦支鏈”海上風場也是用的西門子G4平臺。直到兩個月前，一個荷蘭的風場，用的就是G4平臺最新的產品4.0130。
　　上海電氣和西門子合資公司就是想利用西門子的海上成功的海上經驗更好的服務中國的市場。G4是目前最成功的平臺，也是海上裝機容量最大的平臺，而且它有持續(xù)的升級，截至2013年底G4平臺裝機容量已經到了902開，主要是英國的一些工廠，丹麥的一些風場，還有德國的風場，上海三年前也裝了一臺，上海的一個3.6兆瓦的120的機組是西門子第二代的產品。
　　第一臺G4機組是2004年推出的，通過中間5年的經驗的積累，到2009年第二代，升級了兩款產品，分別是3.6107和102的機組。對于這一款平臺的第一次升級，主要是設計上進行經驗教訓的積累，還有就是風能增大以提高發(fā)電量，最新的一款平臺是2002年到2014年推出的，這個平臺的升級就是融入了更多的技術含量，包括平臺整個升級，風能增大，發(fā)電量的增加。
　　4.0130產品是最新的，上海電氣和西門子合資公司引入中國的產品。這一產品有些基本的升級和創(chuàng)新，包括葉片的氣彈定制設計，包括狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)預測功能，預測故障的升級，齒輪及發(fā)電機的設計，輪轂設計的優(yōu)化。
　　新一代產品130風能的葉片，是完全創(chuàng)新的設計，是以借鑒自然理念的，氣彈定制設計。對大葉片來說氣彈不穩(wěn)定是很大風險的，造成機組非常大的振動，通過氣動結構，耦合的一些設計優(yōu)化。西門子新推出的這一風機，就是氣彈耦合設計來降低載荷，基本的原理就是它通過氣彈耦合，在遇到陣風，高產流的時候，它可以實現被動的扭轉，這樣讓整個葉片疲勞載荷，極限載荷有很大幅度的下降。這個葉片的重量和第二代產品重量是一樣的，但是掃平面積，風能直徑都增加了很多，發(fā)電量提高了10%以上。此外新葉片還有很多的設計亮點，它的葉型設計，已經靠近葉跟了，把葉跟這部分的風能也加以利用。
　　西門子狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已經有十幾年的歷史了，國內叫CMS，它在2000年在一個風場批量裝機，4.0兆瓦的機型都標配了這一系統(tǒng)。目前世界上有2000臺風力機安裝了此系統(tǒng)，這個系統(tǒng)最先進的亮點就是可以做一個預測的運維的預警，它相當于十幾年的大數據積累，通過大數據的分析，可以提早三四個月把未來的預期發(fā)生故障判斷出來，然后做維護準備。比如說它內部齒輪箱有一個缺陷，某一個運行了一段時間，但是外面看不出來，這已經可以通過它狀態(tài)評估，可以預警到兩三個月之后會出現比較大的裂紋。在這個兩三個月前就可以提前做維護工作。
　　這一機型的機艙也是根據海上多年的經驗積累，做了很多優(yōu)化設計，包括支撐機構的優(yōu)化，整個支撐機構更簡潔了，包括機艙內的連接螺栓的數量，支撐桿件的抒情，焊接的位置，也都進行了優(yōu)化。它還有易維護的設計，液壓寨和再現濾油器的位置都進行了重新的整合，包括機艙，輪轂和卡桶的設計，這一設計方便了海上安裝，機艙和輪轂的安裝還有整個機艙和卡桶的安裝相對比較簡單，縮短的施工周期。整個機艙封閉式設計也進行了升級，保證它環(huán)境控制的監(jiān)視器，鹽分過濾器，也保證了整個機艙是一個密閉的微環(huán)境。對防腐起到了較大的作用。
　　齒輪箱和發(fā)動機同樣也進行了升級，基本上齒輪箱和發(fā)電機還是基于3.6兆瓦的一些成熟設計。齒輪機做了優(yōu)化改進，比如說齒輪箱承載能力的提升，疲勞測試的驗證也已經驗證好了。其一體化設計更提高了可靠性，還有發(fā)電機的改良，包括綜合料率的提升，溫度的降低，這些都是大部件的提升。輪轂也做了全新的設計，G4平臺4.0最新的輪轂，采取了直驅式的，整個輪轂外形進行了拓股結構一塊。西門子整個設計理念，輪轂的設計理念都是直驅的設計理念，包括它輪轂本來大家看到圖片本來有一個鼻子的，現在扁平化了。
　　 三、G4平臺設計可靠性的保證