哈电风能廖建敏:新硎初试 仰高钻坚——全新一代HE-4.X HD陆上平台化风力发电机组

能见App 2021年10月19日 4028

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在19日上午召开的风电机组技术创新论坛上,哈电风能有限公司高级产品开发经理廖建敏发表了《新硎初试 仰高钻坚——全新一代HE-4.X HD陆上平台化风力发电机组》的主题发言。

以下为发言全文:

廖建敏:尊敬的各位嘉宾,各位行业同仁们,大家上午好,我来自哈电风能风力研究院廖建敏,也是这个新机形的项目负责人。接下来我向大家分享这个全新机器。

首先我们可以看到新机形的主题叫新硎初试,仰高钻坚,全新一代HE-4.X HD陆上平台化风力发电机组。新硎初试和仰高钻坚这两个词是怎么来的,所谓新硎初试就是对这个机组,哈电风能在这个技术的研发和投入持续了很多年,所以我们在今年全新推出了这个机器,也是一个全新的突破性产品。第二个所谓仰高钻坚就是我们对这个新机形赋予了更高的市场属性。何谓高?就是具有高的可靠性,高的通用性的,高的可维护性,高的智能性,当然在研究的整个技术同时我们会持续钻研整个机组,涉及到可能技术风险点,也就是攻坚部分,把整个所有的技术风险点规避掉,规避掉就是我们把整个的技术或者更好的低风险,低失效概率。对这个技术的目的就是把整个技术打造低失效概率这样一个核心目标。

介绍一下我们公司,哈电集团公司目前已经达到70年的发展,形成了从核电、水电、煤电、气电、风电,船舶动力装置,电气驱动等一些主导产品布置。白鹤滩,大过重器,水电站,全部已经进入上网阶段。接下来哈电风能有限公司是我们哈电集团下面跟由哈电集团跟湖南兴详投资公司合资成立的,原来是湘电风能,经过改革以后形成哈电风能。哈电风能一直在做直驱的产品,未来我们也会持续对直驱产品的关注,对直驱产品的具体优化。在未来的市场整个格局竞争变化过程中,不管是技术引领市场还是市场导向技术,核心关键一点就是技术创新是一个必经之路,发电风能由此推出了全新一带的中速风力发电技术,我们对这个技术赋予了两个最核心突出的属性,第一点就是整个模块设计理念,另外在直驱整个模块化设计理念可能涉及整个结构获得成本在模块化很难形成,我们在这个模块的概念核心集中试点,第一个形成了积木式的传动部件的拼装,第二点就是全集成传动机系统,第三点就是保证了整个部件的更换性,可维护性,形成独立式的分体。   

接下来就是我们在这样的模块概念以后,形成了整个差异性的地域覆盖,整个技术从中高风速、低风速以及超低风速成个群地域的厂址覆盖这样保证产品的,在市场的一个匹配度,或者市场的灵活性,或者体现的更好。顶尖的三款的产品第一个是160-4800,第二个175-4300,第三个187-400,这三款产品与前面的大家可以看传动比的变化从40到60,这两个传动比的最关键一点就是模块化里面关键整个已经建成系统的一致性,所以传动比在传动比的变化过程中既不改变结构,我的传动比事先达到最优,这个就是模块化设计里面最核心的一点。

怎么实现模块化,需要关注哪些点才能达到这样一个特性。接下来跟大家一起进入整个机形的核心动力,我觉得半直驱这样现在这几年叫的比较凶,但半直驱到底融合哪些新技术,哈电风能希望能跟整个行业内一起把半直驱融通,或者把半直驱这个东西走通。所以我们把这个新机设备拿出来跟大家一起分享一下,大家有什么好的点或者要注意的地方一起可以探讨一下。

首先一点哈电风能整个半直驱采用全集成式的,单轴承的无主轴式的主传动链结构。这样的结构形式有几个特性:全集成式的;多点喷油式的润滑;扭矩路径。对于中枢而言,规避不了,可能齿轮箱分开来走,但是中枢为什么集中做,一定要体现中枢主传动力一定要含链条以及链式反映,所以我们在变式反映核心我们扭矩的传力路径,不管扭矩还是深扭矩,一定要把扭矩传递路径来去规避整个扭矩传动路径的变化对部件带来的失效点。所以我们这里分了一个非扭矩和扭矩,这样最好的好处就是我们要解决把整个齿轮箱的发电机的扭矩密度做上来,齿轮箱的扭矩密度,发电箱扭矩密上来以后整个部件就是最明显体现。    

第二就是双链与圆锥轴承,他们的最需要关注温生,所以多点式,喷油式润滑是一个敏感性,可靠性要求很高。第三装配工艺,我们全螺栓的这样一个一体式的安装,不管是在车间还是在厂房工艺的匹配度都能够完美的融合。就是面对中维护,这个就相当于在中枢的作用,我们的免对中维护,除了安装角度或者从后期运维角度整个的设计到我们轴心基本就可以免对中维护。最重要一点就是在重量上体现,我拿试点去对比同比期机组可以降低35%以上,第二点向比双馈机组降低15%以上,重量降低,最明显一点就是塔筒这一块,因为塔筒在做大或者做高的时候,重量降低整个制的频率叠加度完全叠加,带来整个塔筒优化可以达到10%以上。所以这样我们在做半直驱技术整个,在重量上体现的会很明显。  

接下来最核心的主齿轮箱,对于主齿轮箱目前行业内可能应该比较清楚的一点就是我们的主齿轮箱到底是用这种传统的还是非传统的。综合了整个的技术路线分析了进行多次分析以后,我们认为最关键核心一点就是均展性能,那么它设立整个齿向,或者齿间均展能达到一个很好的提高。另外对于中式基准而言,大家一定要大家一定要形成这样一个意思,双馈技术大家肯定很好的理解。高速可能转速高,可能轴承或者轴损害。把高速去掉以后并不以为这失效点是没有了,只是失效风险点转移了,到底转移到哪里了。首先毋庸置疑肯定转移到第一级的轮系里面,因为第一级轮系处于一个低速大扭矩,转速波动或者转距波动比较明显的。所以我们在做第一级的。第二点双浮动机构,双浮动机构一个是浮动实现了双浮动,把整个运行平稳,把整个噪音做的更低。第三点内置的双列圆锥把整个交变载荷的对齿轮下的重机降低。第四点无外圈的情形轮系轴承。第五点直齿传动技术,直齿传动技术相对于关键两点,整个装配,所有的一体式的圆锥轴轴承,整个在装配精度可靠性会大大提升,整个传动效率一定会更高一些。  

接下来就是齿轮箱最关键的一点就是润滑是怎么考虑。因为润滑的问题解决了整个齿轮箱运行才是最基本的东西,整个润滑采用基层式的独立式全外置结构,当时为什么考虑这样全外置的结构,要把这种自然回流,把整个的设计到原来的双馈齿轮箱本身就有油箱,那么在整个运行当中结合面受温度的变化或者结构舒展运行,会出现渗油和风险是很大的。但是全外置的把这个问题给规避掉,另外一点我们全外植自循环,全天后自循环过滤系统,把所有涉及到可能一些停车这一块,在外置的油箱进行一个处理,保证整个运行齿轮箱,当然可能对它影响最小。    

第四点关于低温启动性能,整个油品齿轮箱转动的时候对油,对齿轮箱的达到更低,低温启动为性能达到更优。我们用的比较成熟的油空冷却,整个的基础的效率会更高,可靠性更好,这个就是当时需要看到的两个,一个通风槽,把整个通风系统,从排风口做一个集成。大家看到蓝色的就是全是外置的,那种外置油箱。所以在装配的时候相当于很简单。    

接下来就是关键主轴承,整个整机的主轴承这一块。首先就是变桨轴承,变桨轴承演变大家,从目前还是接触全轴承逐渐演变成三排。为什么会有这样的演变,大家一定要清楚我们在做大叶片或者高性能机组是有一个前提。长叶片机组以后它的预流长度越来越大,整个片芯引起的摩擦自然曲会越来越高。无形的各种智能性的IPC独立变桨,长叶片净空控制,或者疲劳性能更优,它的前提是以变桨为前提,变桨动作,无形会比原来没有智能形会很多。这一轮会带来一个很大的问题,就是我的变桨轴承的疲劳性如何保证,所以三排变桨轴承抗疲劳性会远远两个的会好很多。所以这就为什么在设计就推出了三排,因为三排做变桨轴承是未来不管长叶片高智能形机组的必经之路,说我们率先把这一块实现机电的完美融合,然后彻底解决可能我们在做控制系统的时候实现机械的东西一定要考虑进去。    

现在已经是做了第三代全新DTRB的主轴承,还是用的单轴承,哈电风能从此立志做新时代建设单轴承3-CRB的应用,在做单轴承的应用经验会有比较多,所以按照原来的已有的方式取消这样过盈安装内圈,彻底解决了内圈微动模式,这样一个风险,这就是我们在3-CRB做大量的经验或者做的科学项目对比发现,确实在整个内圈的连接方式对他整个影响是最大的。我们加入了在3-CRB基础上,验证一系列的技术,包括一体式的低摩擦保持架,第二个无软带表面淬火滚刀,超精线管道表面处理,在兼顾成本的同时进一步提高了轴承的可靠性。滑动轴承,滑动式轴承也是相当于为什么在这种长叶片技术最大好处,因为整个省去了系统,综合成本会比较低。

关于发电机技术,关于发电机技术就是我们对于中式的发电机它在制造工艺这一块是比较简单,关键是温度如何控制,温度会影响整个退磁性能,或者发电机性能,所以我们整个发电机环控,第一个是做了内外通风循环加智能防潮结合机构全新型通风冷却,做到整个温度均匀性,最后最核心的接地引流系统,一定要在中枢用接地引流系统,一定要解决,避免轴承电腐蚀,对齿轮箱的保护,接下来就是关于发电机,用的但轴承的DTRB,轴系比较高的,因为这样的好处就把整个气息的一个尺寸降低,效率会更高,第二做密封,迷宫式密封比较执着,最后独立做的配合定转子可分离支撑系统,实现了在维护线做了这样最优的保障。    

模块化模块化核心一点就是要想把模块端先分离出来,主要分离了从模块A、B、C,就是主轴承齿轮箱,轴承单元,联接单元。在模块化做的同时也要分析每个模块的变件条件,也是敏感性因素,比如齿轮箱的敏感性因素一个扭曲,发动机敏感因素就是基于电池的成本,做了一个在敏感期做了以后整个机组到底有哪些可扩展,像模块,基本变件条件可以做一个基本可以囊括4到5个,模块B可以基于变件条件做了两快,模块只要保证一致,最终组合按照可形成了三个典型技术,当然最后我们也可以干脆使用厂址就载荷变件条件,去确立到底怎么去批核这些东西。   

前面所有模块A、B、C关键是我的变件条件,所有核心一点就是变件条件,一个敏感性因素,最后就是做的打通的主传动链,但是最核心一点就是所谓链变链条就是反映,从系统到结构到整个动力学,把整个全物理上的东西全部找出来,把整个控制参数或者控制参数结构参数定下来,这个才是做中枢的时候一定要把主传动链全物理仿真一定要打通。

最后就是我们对机形的实施,四高一低,高智能形大家可以看到从叶片到塔筒整个保证全方位的智能控制。第二个发电机,主齿轮箱怎么维护。第三个从内部的可维护性,高可靠性就是整个轴承通过系统以及技术达成一体化,高通用性就是把整个机组对比,整个通用性很强,这样最好的好处就是业主对部件的维护,降低对部件的定制化的风险。最终目的就是保证低风险性。目前我们技术已经基本完成,目前已经在研发平台,未来可能我们也会在这个路上加大对整个新技术的验证,最终的目的为行业发展整个提供哈电技术,谢谢大家。

    

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)