揭秘丨從概念發(fā)布到批量交付，大風(fēng)機推向市場前有幾步？

一款大風(fēng)機從概念發(fā)布到批量交付

分幾步？

2023年2月

遠(yuǎn)景能源在烏魯木齊重磅發(fā)布Model T平臺全新EN-220/10MW智能風(fēng)機，專為新疆及三北中高風(fēng)速區(qū)域和沙戈荒場景設(shè)計；

2023年7月

EN-220/10MW樣機下線、吊裝完成，基于遠(yuǎn)景獨有的分層測試驗證體系，樣機出廠前已完成了包括傳動鏈、葉片、電氣系統(tǒng)、塔基等在內(nèi)的超過1500項材料、部件和子系統(tǒng)測試，從設(shè)計源頭保證可靠；

2023年7月-2024年10月

長達(dá)15個月、共計100多項的樣機測試及傳動鏈、葉片等核心部件掛機測試。超700個傳感器接入測量系統(tǒng)，每天記錄數(shù)據(jù)量超過40G，月度跟蹤分析并網(wǎng)數(shù)據(jù)，高效驗證數(shù)據(jù)管理分析平臺完成了整機系統(tǒng)測試以及關(guān)鍵大部件掛機測試驗證，為后續(xù)批量機型伽利略模型健康監(jiān)控奠定基礎(chǔ)；

2020年-至今

事實上，從2020年開始策劃，Model T平臺逐步走過了開發(fā)、測試、驗證、樣機測試、樣機吊裝、小批量吊裝、批量吊裝的全流程，為大風(fēng)機可靠性趟出一條求真務(wù)實之路。基于集成傳動鏈、EN220大葉片的技術(shù)突破，和遠(yuǎn)景多層級全流程的測試驗證系統(tǒng)，Model T平臺通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化開發(fā)實現(xiàn)了技術(shù)迭代和產(chǎn)品驗證，同平臺不同產(chǎn)品百花齊放，可靠性和競爭力全面提升，成功獲取了Model T平臺內(nèi)6.X~10MW多款機型的型式認(rèn)證，適應(yīng)低、中、高各個風(fēng)速段，為沙戈荒，源網(wǎng)荷儲及構(gòu)網(wǎng)型應(yīng)用場景提供針對性解決方案；

2023年10月

EN-220/8.5在內(nèi)蒙古四王子旗小批量吊裝；

2024年10月

51臺EN-220/6.25開始在河北滄縣批量交付，預(yù)計2025年初吊裝完成。

遠(yuǎn)景能源EN-220/10智能風(fēng)機

這么久，測什么

截至目前，Model T平臺內(nèi)機型已獲取訂單超6GW，遍布內(nèi)蒙古、河北、廣西、甘肅、河南等地。市場認(rèn)可的背后，是設(shè)計、制造、質(zhì)量流程、測試驗證、風(fēng)場運行智能監(jiān)測和自適應(yīng)控制風(fēng)險閉環(huán)五位一體的全方位保障，其中測試驗證的重要性對于大風(fēng)機來說不言而喻。

以葉片為例，遠(yuǎn)景在江陰和欽州投資建設(shè)了兩處自有葉片全尺寸測試試驗室，分別支持最長110米、180米大型化葉片的測試驗證，定制化MTS液壓加載系統(tǒng)，集成靜力、疲勞測試的載荷控制與數(shù)據(jù)采集，無論控制穩(wěn)定性還是采集精度都領(lǐng)先行業(yè)機械式設(shè)備。所有遠(yuǎn)景自研葉片都要在此經(jīng)歷材料-子部件-防雷-全尺寸-樣機-小批量的全流程測試。

在江陰，EN220葉片歷時18個月，逐步驗證了不同運行環(huán)境下材料的性能和穩(wěn)定性；驗證了關(guān)鍵子部件的缺陷接受標(biāo)準(zhǔn)；驗證了系統(tǒng)部件及全尺寸葉片的防雷性能；靜力、扭轉(zhuǎn)、頻率、擺陣、揮舞等標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)的全尺寸測試驗證翼型和結(jié)構(gòu)設(shè)計有效性；掛機測試和小批量測試則對運輸、吊裝、并網(wǎng)運行階段葉片的結(jié)構(gòu)安全性及功率曲線等性能參數(shù)進行了充分驗證。將測試驗證貫穿到設(shè)計、制造、運輸、吊裝、運行全流程，大葉片全生命周期的安全可靠和發(fā)電效率也就有了保障。

葉片全尺寸結(jié)構(gòu)測試臺

而針對風(fēng)機傳動鏈大型化、集成化的發(fā)展趨勢，以及客戶對高性能、高可靠的需求，遠(yuǎn)景建立了傳動鏈從零件、部件、子系統(tǒng)到系統(tǒng)級的測試驗證體系，具備了滑軸多功能、高速集成單電機Demo、IDT高低溫、動態(tài)彎扭耦合、多自由度、波動載荷、極限沖擊、全工況動態(tài)魯棒性等非常規(guī)性測試驗證能力。特別是Run To Failure測試驗證，通過施加各類組合的特殊工況和長時間加速疲勞測試，識別系統(tǒng)中的薄弱點，探索產(chǎn)品使用耐力邊界和設(shè)計邊界，為產(chǎn)品優(yōu)化、技術(shù)發(fā)展、突破現(xiàn)有邊界提供實證支撐。

據(jù)研發(fā)人員介紹，EN-220/10樣機集成傳動鏈的廠內(nèi)測試從2022年底開始，2023年7月完成，現(xiàn)場掛機測試則從2023年7月一直持續(xù)到2024年7月。EN-220/10樣機的集成傳動鏈系統(tǒng)使用超過400+高精度傳感器，在測試驗證時間和強度上也數(shù)倍于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對傳動鏈從外至內(nèi)包括溫度、壓力、應(yīng)變、振動、載荷、系統(tǒng)形變等的全場感知，不斷提升產(chǎn)品性能和突破產(chǎn)品耐力邊界。

中國最大26MW彎扭耦合傳動鏈系統(tǒng)測試臺

接下來，如何用科學(xué)證據(jù)表明，工藝過程能夠在產(chǎn)品的全生命周期里持續(xù)提供符合預(yù)期規(guī)格和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品？在機組大型化快速迭代的場景下，整機工藝經(jīng)樣機驗證→小批量驗證→批量持續(xù)確認(rèn)的充分驗證是風(fēng)電機組批量可靠運行的堅實基礎(chǔ)。

首先，整機工藝驗證覆蓋遠(yuǎn)景車間裝配、出廠后海陸運輸、過程存儲、現(xiàn)場吊裝、調(diào)試并網(wǎng)、維護檢修、部件更換，以及非典型的“三長”場景（長途運輸、長期存儲、長期斷電）。通過全鏈路的工藝設(shè)計評估，保證工藝過程、設(shè)備、操作技能、原材料、環(huán)境壓力全部符合產(chǎn)品生產(chǎn)的需求。其次，在樣機/樣件規(guī)劃上，以不遺留測試驗證項和不遺漏問題至批量為終極目標(biāo)，規(guī)劃涵蓋商業(yè)規(guī)模所涉及的所有單元樣機/樣件測試驗證。遠(yuǎn)景深知，樣機驗證僅可證明單次工藝過程是否符合預(yù)定要求，但可執(zhí)行性不等于可靠性。因此，在正式大批量投入前，小批量工藝穩(wěn)定性的驗證尤為關(guān)鍵。至此，整機工藝驗證還剩下“最后一公里”——整機工藝批量持續(xù)確認(rèn)，即機組全生命周期下的過程質(zhì)量監(jiān)控和持續(xù)改善，以防止隨著時間的延長，工藝出現(xiàn)“漂移”等不穩(wěn)定情況，讓工藝交付在整個生產(chǎn)周期內(nèi)持續(xù)保持完成驗證的狀態(tài)，確保全生命周期品質(zhì)如一。

小批量驗證完成后，如何進一步保證機組批量安裝在平原、山地、戈壁等多種場景的運行可靠？依托新一代遠(yuǎn)景伽利略超感知平臺和先進數(shù)字孿生模型，遠(yuǎn)景在樣機驗證過程中結(jié)合數(shù)字孿生的規(guī)模化驗證，極大豐富了測試驗證在風(fēng)況、工況上的廣度深度。安裝在樣機的超過700個傳感器對模型進行了高精度的標(biāo)定，為數(shù)字孿生模型提供了準(zhǔn)確的實時數(shù)據(jù)。而遠(yuǎn)景能源已有的數(shù)字孿生模型能夠?qū)崟r計算超過4000種物理量，其高性能的運算能力為規(guī)模化驗證提供了大量的數(shù)據(jù)支持。

在驗證過程中，數(shù)字孿生模型能夠在各種極端情況下捕捉到異常工況，確保模型對所有工況的適應(yīng)性，預(yù)防潛在風(fēng)險。值得注意的是，驗證不限于單一條件，而是覆蓋了風(fēng)況、電網(wǎng)、溫度等各種情況，確保模型在各種情況下都能達(dá)到最優(yōu)性能。通過分析和利用存量大數(shù)據(jù)，訓(xùn)練AI模型，進一步提升數(shù)字孿生模型的預(yù)測準(zhǔn)確性和運行效率。事實上，遠(yuǎn)景數(shù)字孿生模型已經(jīng)在多個典型案例中展現(xiàn)了其強大的能力，包括變槳軸承和渦激監(jiān)測、葉根螺栓斷裂預(yù)警、軸承跑圈的自適應(yīng)降載、變槳軸承的接觸應(yīng)力監(jiān)測、變槳電氣的運行工況驗證、動力電纜的溫度預(yù)測等。

在測試中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，不僅能夠進一步提升產(chǎn)品可靠性，還可以通過整機關(guān)鍵載荷測試與仿真模型對比，驗證數(shù)字模型和物理模型的一致性，為后續(xù)批量機型伽利略模型健康監(jiān)控奠定基礎(chǔ)。15個月以來，EN-220/10MW樣機平均故障間隔時間（MTBT）1296小時，遠(yuǎn)高于風(fēng)電行業(yè)試運行驗收標(biāo)準(zhǔn)要求的240小時；對應(yīng)的時間可利用率（TBA）約為99.03%，風(fēng)機運行表現(xiàn)極為穩(wěn)定。

三管齊下

優(yōu)化測試驗證的范圍、時間、標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前，中國風(fēng)電已踏入技術(shù)“無人區(qū)”，不再有行業(yè)經(jīng)驗和標(biāo)準(zhǔn)可以借鑒參考，需要自己探索、拓寬風(fēng)電技術(shù)邊界。“風(fēng)機是復(fù)雜的、涉及多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)，在機組容量不斷增大、葉片不斷變長的過程中，很多技術(shù)不僅需要理論驗證，更需要實際測試，在不同環(huán)境狀況下充分驗證。測試驗證完成后還要反饋到源頭，建立起更嚴(yán)苛、更符合實際工況、更適合大兆瓦風(fēng)電機組安全邊界的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。”近日，遠(yuǎn)景能源高級副總裁、風(fēng)機產(chǎn)品線總裁婁益民在受訪時建議，大風(fēng)機在測試驗證的范圍、時間、標(biāo)準(zhǔn)三個方面，還有進一步優(yōu)化提升的空間。

早在2015年，遠(yuǎn)景能源就規(guī)劃建設(shè)了智慧風(fēng)電測試驗證中心，并率先打造全球領(lǐng)先的多層級、全流程、全工況測試驗證體系，持續(xù)引領(lǐng)風(fēng)電新技術(shù)研發(fā)和可持續(xù)健康發(fā)展。隨著大型化對可靠性提出越來越高的要求，測試驗證中心在測試驗證范圍、時間、標(biāo)準(zhǔn)三個維度進一步優(yōu)化，為風(fēng)機持續(xù)進化注入高可靠基因。

目前測試驗證中心在運100余套測量系統(tǒng)設(shè)備和超過15套大型測試臺架，包括材料分析實驗室、葉片全尺寸結(jié)構(gòu)測試臺、多自由度整機加載測試臺、26MW彎扭耦合傳動鏈系統(tǒng)測試臺、主軸承工藝測試臺、高低溫實驗室、電氣傳動鏈測試臺、滑動軸承測試臺、低速連接測試臺等，完美實現(xiàn)從材料、部件、系統(tǒng)、整機到批量的全鏈條測試。基于遠(yuǎn)景伽利略超感知系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)帶來的試驗加載工況設(shè)計能力和測試驗證閉環(huán)能力，更是遠(yuǎn)景智慧風(fēng)電測試驗證中心全面升級的重中之重。耕耘近十年，遠(yuǎn)景智慧風(fēng)電測試驗證從標(biāo)準(zhǔn)“驗證者”變成“沉淀者”，獲得中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）頒發(fā)的實驗室認(rèn)可證書。

據(jù)婁益民透露，遠(yuǎn)景每款新機型的機械傳動鏈、葉片、電氣傳動鏈等在測試中心的測試驗證過程要持續(xù)3-8個月，安裝到樣機風(fēng)場之后再測試一年，以驗證設(shè)計可靠性。目前，包括EN-220/10在內(nèi)的Model T平臺樣機已經(jīng)通過了中國首個多自由度整機加載測試臺、中國最大26MW彎扭耦合傳動鏈系統(tǒng)測試臺、葉片全尺寸結(jié)構(gòu)測試臺等設(shè)備的嚴(yán)苛考驗，進行了葉片極限破壞測試、主軸承加速疲勞破壞測試、集成傳動鏈彎扭耦合和超載測試等眾多非標(biāo)測試驗證，并完成了多次Run to Failure測試，開始在全國各地批量交付。