12月21日-22日，由中國可再生能源學會風能專業委員會主辦的第二屆風電設備質量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。
鑒衡認證中心風能事業部副總經理蔡繼峰出席會議并發表了題“檢測認證對提高風電設備可靠性的作用”的主旨演講。
以下為發言內容：
蔡繼峰： 各位專家、同仁，大家下午好，我是來自北京鑒衡認證中心的蔡繼峰，作為第三方認證機構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力發電機組可靠性做一個把關。我今天的內容主要從以下三個方面展開，首先會介紹一下當前風能檢測認證背景，然后會介紹一下當前最主要的形勢認證，這種模式是如何來工作的，從而來提高設備的可靠性的。第三塊介紹一下在認證過程之中發生的案例。
首先看一下檢測案例的背景，先介紹一下檢測認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，在這種假設下的市場行為，但是我們也知道市場上的信息不對稱在現在看來是到處存在的，在上個世紀60、70年代，有三位經濟學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，如果一個市場不能分辨出來什么是好的，什么是壞的，那么作為一個購買者，就只愿意付出較低的價格購買產品，這時候供應好的產品的供應商就會自然退出這個市場，這個市場剩下的可能就是相對比較差的質量的產品。
這三位經濟學家在2001年共同獲得了諾貝爾獎，奠定了基礎，我們檢測認證的存在在第一點上就可以盡可能打破信息不對稱，至少給產品質量一個標識，從這個角度提高產品的質量。回過頭看一下風電的發展情況，這是全球風電發展情況，從1887年全球第一臺風電發電機組誕生到去年底全球裝機容量達到4.7億千瓦。國內的檢測認證的情況，國內風電起步比較晚，直到2008年之前都是緩慢的增長期，但是在2008年的時候由于政策的引導，這時候整機廠大量引進國外技術，裝機容量大幅度上升。這個時候設計認證這種模式被推上前臺，是通過規范設計的方法和流程的手段來進行，促使當時引進技術的時候，有一套完整的設計規范和流程，會促使國內整機廠消化吸收的時候更好理解國外技術。
經過幾年來的增長和積累，國內整機廠具備很強技術研發實力，這個基礎上國內整機廠開始提出不斷進行優化，并且進行自主創新，同時伴隨著機組大型化趨勢的發展。當前并不能滿足行業內機組的要求了，2015年開始大面積推行型式認證，型式認證最大的增加點就是增加了測試的驗證工作，通過樣機的測試和實體進行比對，最終檢驗設計以及新的技術是否符合預期。
接下來具體介紹一下型式認證是什么東西，這是型式認證工作模塊，最主要是三個模塊，第一個是設計評估，第二塊是制造評估，第三塊是型式試驗，先看一下設計評估，設計評估從理論的角度對設計進行把關，主要方法有對機組的設計流程之中找一些關鍵點進行驗證，比如集成的載荷對不對，流程對不對，方法對不對，第二種方式通過獨立運算的方式，在早期還是發現一些問題，比如說發現在設計的時候，對標準不到位，導致設計方法出現問題，還有計算的過程有錯誤。再看制造評估，制造評估是用來評估我的設計已經完成了，但是這種設計是否能被批量化制造出來，這時候有三個環節，首先看制造工藝，這個工藝決定了能不能制造出一臺解決的是從零到一的問題，第二個檢查一下質量管理體系，保證批量化制造的評估。第三個是一致性審查確保生產的東西和預期的東西是否是一致的，這個過程之中，我們也發現一些問題，比如在制造的時候螺栓扳手不送檢，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，驗證設計，通過測試來進行設計，當前主要測試手段大概有這些，第一個是安全功能測試，安全功能測試主要是從機組的行為上進行的驗證，什么意思？就是說我的機組動作比如說會不會進行順槳停機，從動作上進行驗證，第二個行為一致的時候，載荷結果是不是和預期的是一致的，進行載荷的測試對仿真計算進行比對驗證。第三是功率特性測試，第四個是葉片測試，因為葉片主要是復合材料，做設計的時候很多計算理論并不完善，導致計算的時候認為強度是足夠的，但實際上可能承受不了，葉片試驗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型，某一款特定機型系統性的驗證，從側面上已經提高了技術的可靠性。這幾年來，我們也在型式認證的過程中尤其在測試時候發現不少問題，接下來主要針對這個給大家做一個分享。
整機測試是通過坎貝爾圖分析的，分輪轉速倍頻就是整個系統的外界的力量的來源，這個橫線是系統自由頻率，藍色的豎線表示機組的運行區，只有在運行區內才能發生，運行區外不用考慮了。有了這個圖可以考慮如果這些斜線和橫線有焦點，焦點意味著有共振的點，但也不是所有都能相交，這是通常我們常規的塔架，旋轉一周的時候會有三次循環，這個塔架的時候和二P相交是不可避免的。有了這個之后測試的時候，因為知道整體的，最終會落在某些關鍵部位，測試的時候會測塔架，塔底的位置，通過它來進行對比，看看有沒有什么異常現象，然后進行分析。接下來看幾個案例。橫坐標是風速，縱坐標是塔架的載荷，藍色的點是測試結果，可以發現測試結果這個地方有比較大的異常的波動，發現確實在某些時刻，會出現比較大的振動。
確實塔架3P有一個焦點，就是潛在的功能區，事實上設計的時候，一般真的發現這個問題，設計的時候一定會有策略來消除這種影響，我們看一下實際的轉速的情況，黃線表示共振對應轉速，紅線表示設計的時候結果，可以看到從下往上接近功能區的時候很快串過去，但是藍色是實測結果，有些時候會在附近，自然會導致波動的加劇，所以我們分析發現是設計的時候策略，設計策略高估了現場控制能力，之后進行了優化。
這個低功能策略是不是一定能很好的實施，對樓塔來說這塊驗證工作是比較關鍵的。再看第二個案例，這個案例發現額定風速處塔架左右彎矩出現異常山，一開始說2P好象沒有多少能量的，哪怕相交也是不可能的，為什么這個機組相交之后會出現振動，也是百思不得其解，后來居然發現在某些信號中有很低的2P成分，如果有這個成分，確實和塔架左右流轉是匹配的，左右的信號，如果真的是這樣的信號，能發生振動，這個東西哪來的？控制器，發現控制器中未對輸入器進行2P濾波，傳遞函數又放大了2P信號，導致輸出的2P濾波消失了。
看一下第三個案例，這個案例是發現整體上實測結果與仿真結果差了很多，是不是分輪質量不平衡導致的，不平衡有兩類，一個不平衡是氣度的不平衡，體現在推力上，推力的膠片會引起風機前后方向的振動，質量不平衡主要是旋轉方向，在左右的甩動。后來查閱樣機的日志的時候發現樣機有的葉片壞了，做了維修，維修的時候確實意識到要進行質量配平，但是有一些誤差，發現這個誤差有3000Kgm。這個結果不是完全不能用于模型驗證，模型驗證的時候就把3000Kgm放進去，這個模型還是沒問題的，只是樣機有問題，這樣肯定運行不到20年，于是建議他們重新進行配比了。這是整機測試時發現的案例，接下來看葉片全尺寸試驗，相對早期的時候在靜力試驗的時候，看葉片最大承載能力，在近幾年來在測試時發現破壞越來越少了，看得出國內的葉片制造設計和生產工業也在逐步的提高，但是近年來主要發現的問題已經通過靜力試驗轉為提高試驗，因為最近經常會有連接，會有新的設計，這種設計仿真手段不能很好替代，做試驗的時候就出現問題了。
這是某個葉片做擺振方向疲勞試驗的時候，10萬次時，發現小腹板起始處粘接出現開裂。這是一個截面，最開始是矩形設計的，最終對原因的歸結分兩個方面，第一個是截面形狀不合適，第二個是制造工藝的原因。
這是我今天要分享的幾個案例，最后做一個總結。從試驗過程中發現，機組是一個各個子系統都會影響，某個地方發現異常的時候并不一定是這個地方出了問題，振動異常可以幫助我們分析很多具體某些系統的原因，查找原因的時候要系統的考慮。第二個葉片機組越來越揉，征集的匹配性越來越敏感，整機的測試驗證更為需要。運維對機組的可靠性關系重大，不當的方式可能會對機組的可靠性帶來風險，當前葉片問題主要集中在工藝細節，需要疲勞試驗予以驗證，葉片試驗是非常有必要的。說了這么多型式驗證的好處，但是也有它的問題，做了驗證，也還是無法保證項目的可靠性，我認為機型是否適合發電廠，在型式驗證時是缺失的。第二個風場開發過程中的制造、運輸、安裝、維護是缺失的，這也是一個關鍵點。這個問題解決上，除了大面上來說推動項目認證可能是一個方案，但是確實廣泛實施條件不具備，建議對風險比較大的項目，比如現在海上項目或者地形非常復雜的項目，這些項目首先對風場進行評估，這可以在很大程度上降低設計風險。我今天要演講的就這些，謝謝大家。
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