12月21日-22日，由中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)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(guó)際酒店隆重召開(kāi)。
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(huì)議并發(fā)表了題“檢測(cè)認(rèn)證對(duì)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?xún)?nèi)容：
蔡繼峰： 各位專(zhuān)家、同仁，大家下午好，我是來(lái)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(guò)什么樣的工作型式來(lái)對(duì)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(kāi)，首先會(huì)介紹一下當(dāng)前風(fēng)能檢測(cè)認(rèn)證背景，然后會(huì)介紹一下當(dāng)前最主要的形勢(shì)認(rèn)證，這種模式是如何來(lái)工作的，從而來(lái)提高設(shè)備的可靠性的。第三塊介紹一下在認(rèn)證過(guò)程之中發(fā)生的案例。
首先看一下檢測(cè)案例的背景，先介紹一下檢測(cè)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(chǎng)理論都是基于完全競(jìng)爭(zhēng)、信息對(duì)稱(chēng)，在這種假設(shè)下的市場(chǎng)行為，但是我們也知道市場(chǎng)上的信息不對(duì)稱(chēng)在現(xiàn)在看來(lái)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(duì)稱(chēng)下的市場(chǎng)行為，尤其是提出檸檬市場(chǎng)的理論，如果一個(gè)市場(chǎng)不能分辨出來(lái)什么是好的，什么是壞的，那么作為一個(gè)購(gòu)買(mǎi)者，就只愿意付出較低的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品，這時(shí)候供應(yīng)好的產(chǎn)品的供應(yīng)商就會(huì)自然退出這個(gè)市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)剩下的可能就是相對(duì)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(jiǎng)，奠定了基礎(chǔ)，我們檢測(cè)認(rèn)證的存在在第一點(diǎn)上就可以盡可能打破信息不對(duì)稱(chēng)，至少給產(chǎn)品質(zhì)量一個(gè)標(biāo)識(shí)，從這個(gè)角度提高產(chǎn)品的質(zhì)量。回過(guò)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(tái)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(guó)內(nèi)的檢測(cè)認(rèn)證的情況，國(guó)內(nèi)風(fēng)電起步比較晚，直到2008年之前都是緩慢的增長(zhǎng)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(guó)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(tái)，是通過(guò)規(guī)范設(shè)計(jì)的方法和流程的手段來(lái)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(huì)促使國(guó)內(nèi)整機(jī)廠消化吸收的時(shí)候更好理解國(guó)外技術(shù)。
經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的增長(zhǎng)和積累，國(guó)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(guó)內(nèi)整機(jī)廠開(kāi)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(shì)的發(fā)展。當(dāng)前并不能滿(mǎn)足行業(yè)內(nèi)機(jī)組的要求了，2015年開(kāi)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(cè)試的驗(yàn)證工作，通過(guò)樣機(jī)的測(cè)試和實(shí)體進(jìn)行比對(duì)，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(lái)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(píng)估，第二塊是制造評(píng)估，第三塊是型式試驗(yàn)，先看一下設(shè)計(jì)評(píng)估，設(shè)計(jì)評(píng)估從理論的角度對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行把關(guān)，主要方法有對(duì)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(duì)不對(duì)，流程對(duì)不對(duì)，方法對(duì)不對(duì)，第二種方式通過(guò)獨(dú)立運(yùn)算的方式，在早期還是發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，比如說(shuō)發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不到位，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)問(wèn)題，還有計(jì)算的過(guò)程有錯(cuò)誤。再看制造評(píng)估，制造評(píng)估是用來(lái)評(píng)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(lái)，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(tái)解決的是從零到一的問(wèn)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(píng)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(guò)程之中，我們也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，比如在制造的時(shí)候螺栓扳手不送檢，力矩偏移，對(duì)整體性能是有影響的，還有一致性的問(wèn)題。
第三塊就是型式試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，通過(guò)測(cè)試來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)前主要測(cè)試手段大概有這些，第一個(gè)是安全功能測(cè)試，安全功能測(cè)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(shuō)我的機(jī)組動(dòng)作比如說(shuō)會(huì)不會(huì)進(jìn)行順槳停機(jī)，從動(dòng)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(cè)試對(duì)仿真計(jì)算進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證。第三是功率特性測(cè)試，第四個(gè)是葉片測(cè)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(lái)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(duì)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(lái)，我們也在型式認(rèn)證的過(guò)程中尤其在測(cè)試時(shí)候發(fā)現(xiàn)不少問(wèn)題，接下來(lái)主要針對(duì)這個(gè)給大家做一個(gè)分享。
整機(jī)測(cè)試是通過(guò)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(lái)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(huì)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(cè)試的時(shí)候，因?yàn)橹勒w的，最終會(huì)落在某些關(guān)鍵部位，測(cè)試的時(shí)候會(huì)測(cè)塔架，塔底的位置，通過(guò)它來(lái)進(jìn)行對(duì)比，看看有沒(méi)有什么異常現(xiàn)象，然后進(jìn)行分析。接下來(lái)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(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果這個(gè)地方有比較大的異常的波動(dòng)，發(fā)現(xiàn)確實(shí)在某些時(shí)刻，會(huì)出現(xiàn)比較大的振動(dòng)。
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(wèn)題，設(shè)計(jì)的時(shí)候一定會(huì)有策略來(lái)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(duì)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(guò)去，但是藍(lán)色是實(shí)測(cè)結(jié)果，有些時(shí)候會(huì)在附近，自然會(huì)導(dǎo)致波動(dòng)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(chǎng)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(duì)樓塔來(lái)說(shuō)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(kāi)始說(shuō)2P好象沒(méi)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(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，也是百思不得其解，后來(lái)居然發(fā)現(xiàn)在某些信號(hào)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(hào)，如果真的是這樣的信號(hào)，能發(fā)生振動(dòng)，這個(gè)東西哪來(lái)的？控制器，發(fā)現(xiàn)控制器中未對(duì)輸入器進(jìn)行2P濾波，傳遞函數(shù)又放大了2P信號(hào)，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(cè)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(lèi)，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(huì)引起風(fēng)機(jī)前后方向的振動(dòng)，質(zhì)量不平衡主要是旋轉(zhuǎn)方向，在左右的甩動(dòng)。后來(lái)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(shí)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(méi)問(wèn)題的，只是樣機(jī)有問(wèn)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(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的案例，接下來(lái)看葉片全尺寸試驗(yàn)，相對(duì)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(lái)在測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)破壞越來(lái)越少了，看得出國(guó)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(lái)主要發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)靜力試驗(yàn)轉(zhuǎn)為提高試驗(yàn)，因?yàn)樽罱?jīng)常會(huì)有連接，會(huì)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(wèn)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(wàn)次時(shí)，發(fā)現(xiàn)小腹板起始處粘接出現(xiàn)開(kāi)裂。這是一個(gè)截面，最開(kāi)始是矩形設(shè)計(jì)的，最終對(duì)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組是一個(gè)各個(gè)子系統(tǒng)都會(huì)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(wèn)題，振動(dòng)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(lái)越揉，征集的匹配性越來(lái)越敏感，整機(jī)的測(cè)試驗(yàn)證更為需要。運(yùn)維對(duì)機(jī)組的可靠性關(guān)系重大，不當(dāng)?shù)姆绞娇赡軙?huì)對(duì)機(jī)組的可靠性帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)前葉片問(wèn)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(shuō)了這么多型式驗(yàn)證的好處，但是也有它的問(wèn)題，做了驗(yàn)證，也還是無(wú)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(chǎng)開(kāi)發(fā)過(guò)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(wèn)題解決上，除了大面上來(lái)說(shuō)推動(dòng)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(duì)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(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行評(píng)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。
