远景能源风机产品首席专家高猛:自研大部件技术穿透产业链,打通失效模式管控最后一公里

能见App 2023年10月18日 5141

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。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,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见APP全程直播本次大会。

在10月17日上午举行的海上风电工程装备论坛上,远景能源风机产品首席专家高猛发表了题为《聚焦可靠性,推动海上风电高质量发展》的主题演讲。

以下为发言全文:

各位嘉宾各位领导大家上午好。今天我是第一个讲,我想也是整个行业还是非常关注海上风电的发展和产品可靠性,这边更多的还是结合一些工作实践包括远景的一些实践,抛砖引玉讲一下。

前两年风机机组大型化步伐加快,目前在风机大型化方面,中国已经在全球领先,同时,市场价格大幅下降。大家知道两三年前,机组每千瓦单价五六千,到现在三千多,各家在降本,我们对设计预量更精细化,或者叫压缩,看怎么描述,但是这种情况下,对不确定性,对工况不确定性和生产制造,运输各方面带来不确定性的敏感度会高,容忍度变差。另外整个产品的更新节奏太快,以前一个产品卖三年四年,现在两年感觉卖不到,可能一年多一点,这个情况下要求产品开发既要做的好又要做的快,这个本身是矛盾的。同时大型化开始之后,一个风场同等规模,台数少了,运营成本会下来,如果保证同场可利用率是一样的,台数少了,单机可靠性要求增高,这方面也是对整个可靠性提了更高的要求。当下情况下,这一两年,其实我们实事求是讲,海上项目包括导塔、火灾,批量更换时有发生,整个形势从技术角度看还是比较严峻的,

如何保障产品可靠性,考验的是整个产品开发体系。远景这边的集中产品开发最早是RPM的集中产品开发学,十几年前,后边逐步吸收了华为的IPD流程,包括丰田的CE产品开发机制这么十几年慢慢过来,所以基本上从产品的客户需求一直到客户的满意度,形成一个闭环,远景价值观以产品为中心,以客户为引领,特别是近两年,在质量合规建设上做了大量投入,让大家意识到合规的重要,这样可以对各个环节的质量意识会有提升。

流程机制文化更多是一个基础,流程上讲,我们更多的是看怎么能够更快开发,敏捷开发,怎么保证更多复用。模块化开发,产品复用,落地的时候会遇到很多问题。远景大概在三四年前,从软件行业来学怎么做模块化和复用,我们引用TBB、CBB概念,可以讲是大的系统模块和小的系统模块,主要目的是尽可能把以前比较传统的基本流程的开发模式,从整机先做什么机型,叶轮、功率,从分捡系统、子系统一直到大部件,层层分解的过程。

解耦一下机型平台包括和大部件的开发之间的关系,我们更多的是通过模块换做货架式开发,机型和平台选用做这种,相对做一些解耦,这样可以相对来说在开发周期上缩短,同时我们可以通过组织架构的设置,包括这种理念的推广,真正来要求部件的跨平台复用。举个例子,偏航系统的大部件,我们可以实现海陆跨平台,基本设计在防腐上有不一样,配制数量有不同,相对可靠性相对更容易保障。

另一方面可能在这种形势下,更要求我们对技术深度,技术细节,包括应用失效模式有更深刻的理解和掌握。风电不论选哪个技术路线,真的做好还是看具体的设计,不论是设计细节怎么控制,质量细节怎么把控。这里面有几个小的例子,大家常常讲双轴承,双轴承我们主轴过来,两个主轴承,齿轮不受弯距,我们真的看技术细节,其实不是这样的,这是一个纯理论的,所有的机械大家学机械的知道它都是有钢度的,所以两个主构成和主轴并不能真正约束整个这个弯距屏蔽掉,正是因为做了这么强的约束,主轴承,主机架的变形,相互关系,钢度匹配对齿轮箱有什么影响,这也是很重要的一个细节。特别是当大型化做的很快,载荷很大,这个你没法和以前的绝对值上的变形和以前保持一样,怎么跨,这会影响载荷在整个主轴的分配,也会到齿轮箱的分布,这个需要特别在当下情况下更多的研究,包括应用研究,也包括我们在测试验证的研究。

下面讲就是我们看一下,我们这些经验,这些细节怎么能够真正融到开发里,特别是我们叫可靠性正向设计,失效模式分析。实际上真的把失效模式做透也是比较困难的,我们常常遇到一个尴尬的境界,就是我们做失效模式分析,传递到大部件,常常是说纯粹外购,你会发现供应商商业秘密,从商务角度不会打开,你不用管我怎么做,我肯定是一个好的产品,保证质量,保证功能,包括主机场+经验,包括一些项目管控点,没法真的传递到大部件往下去走,包括整机场架在真正大部件设计和质量管控上缺乏相当的一个经验,很多时候很难非常有效的做管控,远景相对来说在大部队自研自制做的久,近年来加快进程,当下对于整个大部件,所有大部件有独立产品设计和供应设计能力,对叶片和齿轮箱有批量制造的能力,这样我们可以把整个失效模式完全打通,我们可以从整机分解到子系统,大部件过程管控,哪怕我们有的还是代工或者外购,我们很清楚怎么管控,这些点上相对来说对失效模式管控更彻底,这样讲并不是所有厂家一定上游产业链集成,一定做自研自制,而是当下开发节奏很快,产品压力很大的情况下,更多是怎么整合上游的,不论什么形式,不论深度的战略合作或者是我联合开发,你怎么能够真正把主机厂家经验和零部件厂家经验联合,这是更核心的点,只是像以前单纯买卖关系,我这边有产品你来买,你来用,不得真的满足当下环境。

后面稍微提一下,前面也会讲到对产品认知,失效模式,这方面怎么积累,一方面我们是通过大量应用,应用之前或者我觉得其他的途径,从我测试验证,特别是一些非标的破坏力测试验证,为什么这么讲,很多时候符合测试验证,认证要求做完不能坏,可以告诉我们一些事情,很多时候数据做坏,他可能告诉你的事情会更多。这个逻辑有点绕,其实是从我们拓展自己的认知角度,很多时候有很多的这种积累,这边举个例子,最左边的视频,是叶片我们真正做坏,其实是主梁曲曲一直到分层,最后整个结构破坏,这个可以验证你分析的薄弱点和整个过程是不是一致,包括像这边是我们整个这个干变的短路测试,这个是看你的CR设计,包括短路的这种极端事件下,它的薄弱环节在哪里,像这一块,其实也的确齿轮箱加速破坏实验给我们很多起事,这个也相对比较早,五六年前的时候,远景刚开始做自研自制齿轮箱的时候,当时我们做20年的疲劳寿命,做完了没问题,然后我们继续做,我们把它做坏了,然后做坏的时候,我们发现它坏的和我们想的不一样,并不是你想的设计上的合标,类似于齿根或者点蚀这种标准的最薄弱环节开始坏的,而是最后发现坏的还是由于杂质,在材料纯净度上有问题,导致一个失效,可能已经过了20年,从加速寿命的这个时间长短上看,包括我们遇到了其实不止一台,这个事情给了我们非常大的警示,因为这个杂质导致的失效快慢取决于杂质大小,或者是不是靠近表面硬化层,发现这个问题也做了大量材料攻关。的确,后面我们在一些外部厂家也遇到了这些问题,按照标准材料,纯净度选有一定的概率有这个问题,所以还要走向定制换,这个的确通过类似于破坏类的试验可以告诉我们很多东西。

从前面讲设计,定型到生产,不详细讲了,这个人工智能也很热,真的怎么引入自动化人工智能的手段,降低人为因素,减少工差和不一致性,各家有各家的经验,就不多讲。

这提的更细一点,从质量角度,包括装配质量角度,可靠性或者质量,很多时候很细的细节,这边举一个例子,风机布线,不是动力线,大的线,而是轮毂、机舱、电源线,实事求是,五六年见,远景是一些指导性要求,没有很细的规范,多大的间距做一个固定,不同的线交叉的时候怎么处理,这个电板桥架怎么绑,这个远景是比较粗放的,没有这么细的规定,我们跨平台,跨机型甚至不同的产品批次都会有一定的差异,直到我们也是比较久了,可能有四五年前,五六年前,我们在现场遇到一个类似于先兆事故,异常事故,我们真正意识到这种细节是有可能导致整个风机重大安全事故的,包括火灾的风险,线缆固定不好,振动,各种异常都可能发生,那种情况下我们也是花了很大精力做细节的提升,针对布线,刚才提到所有细的点,每个点要求非常细,特别要求第三方质量审核专家做审核,我们对细节做了一个很好的提升。

 稍微提一句,不详细展开了,数字人技术在监控怎么用,智能监控,加更多传感器。很多时候传感器加太多,整个硬件系统太复杂,硬件可靠性是存在一定退化风险,远景这边用数字孪生技术和大数据的模型,尽可能可以实现少加传感器,大家同样监控效果,这样可以某种程度上间接提高整个系统的一个可靠性。因为时间关系不展讲,今天汇报到这,最后稍微提一两句,风电可靠性的确是一直在路上,没有终点,实践起来很难做,远景也是一直在发展中解决问题,可靠性提升是全行业我们需要各位同仁一起努力的,谢谢。

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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