上海電氣趙大文做：“海上風力機的可靠性設(shè)計—借鑒西門子G4平臺經(jīng)驗”的技術(shù)演講

　　西門子G4平臺就是3.6兆瓦到4.0兆瓦機組共用的平臺，簡單回顧一下西門子海上風電的歷史。全球第一個風電場就是西門子的前身，這個風電場是一個450千瓦的機組，現(xiàn)在還在運行。全球第一個兆瓦級的海上風電也是西門子前身建設(shè)的。包括到2003年丹麥當時的最大的風電場166兆瓦的風電場也是用西門子的機組，機型有2.2兆瓦平臺，2.3兆瓦平臺。英國的最著名的風場也是用西門子的風機。目前世界最大的“倫敦支鏈”海上風場也是用的西門子G4平臺。直到兩個月前，一個荷蘭的風場，用的就是G4平臺最新的產(chǎn)品4.0130。
　　上海電氣和西門子合資公司就是想利用西門子的海上成功的海上經(jīng)驗更好的服務(wù)中國的市場。G4是目前最成功的平臺，也是海上裝機容量最大的平臺，而且它有持續(xù)的升級，截至2013年底G4平臺裝機容量已經(jīng)到了902開，主要是英國的一些工廠，丹麥的一些風場，還有德國的風場，上海三年前也裝了一臺，上海的一個3.6兆瓦的120的機組是西門子第二代的產(chǎn)品。
　　第一臺G4機組是2004年推出的，通過中間5年的經(jīng)驗的積累，到2009年第二代，升級了兩款產(chǎn)品，分別是3.6107和102的機組。對于這一款平臺的第一次升級，主要是設(shè)計上進行經(jīng)驗教訓的積累，還有就是風能增大以提高發(fā)電量，最新的一款平臺是2002年到2014年推出的，這個平臺的升級就是融入了更多的技術(shù)含量，包括平臺整個升級，風能增大，發(fā)電量的增加。
　　4.0130產(chǎn)品是最新的，上海電氣和西門子合資公司引入中國的產(chǎn)品。這一產(chǎn)品有些基本的升級和創(chuàng)新，包括葉片的氣彈定制設(shè)計，包括狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)預測功能，預測故障的升級，齒輪及發(fā)電機的設(shè)計，輪轂設(shè)計的優(yōu)化。
　　新一代產(chǎn)品130風能的葉片，是完全創(chuàng)新的設(shè)計，是以借鑒自然理念的，氣彈定制設(shè)計。對大葉片來說氣彈不穩(wěn)定是很大風險的，造成機組非常大的振動，通過氣動結(jié)構(gòu)，耦合的一些設(shè)計優(yōu)化。西門子新推出的這一風機，就是氣彈耦合設(shè)計來降低載荷，基本的原理就是它通過氣彈耦合，在遇到陣風，高產(chǎn)流的時候，它可以實現(xiàn)被動的扭轉(zhuǎn)，這樣讓整個葉片疲勞載荷，極限載荷有很大幅度的下降。這個葉片的重量和第二代產(chǎn)品重量是一樣的，但是掃平面積，風能直徑都增加了很多，發(fā)電量提高了10%以上。此外新葉片還有很多的設(shè)計亮點，它的葉型設(shè)計，已經(jīng)靠近葉跟了，把葉跟這部分的風能也加以利用。
　　西門子狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)有十幾年的歷史了，國內(nèi)叫CMS，它在2000年在一個風場批量裝機，4.0兆瓦的機型都標配了這一系統(tǒng)。目前世界上有2000臺風力機安裝了此系統(tǒng)，這個系統(tǒng)最先進的亮點就是可以做一個預測的運維的預警，它相當于十幾年的大數(shù)據(jù)積累，通過大數(shù)據(jù)的分析，可以提早三四個月把未來的預期發(fā)生故障判斷出來，然后做維護準備。比如說它內(nèi)部齒輪箱有一個缺陷，某一個運行了一段時間，但是外面看不出來，這已經(jīng)可以通過它狀態(tài)評估，可以預警到兩三個月之后會出現(xiàn)比較大的裂紋。在這個兩三個月前就可以提前做維護工作。
　　這一機型的機艙也是根據(jù)海上多年的經(jīng)驗積累，做了很多優(yōu)化設(shè)計，包括支撐機構(gòu)的優(yōu)化，整個支撐機構(gòu)更簡潔了，包括機艙內(nèi)的連接螺栓的數(shù)量，支撐桿件的抒情，焊接的位置，也都進行了優(yōu)化。它還有易維護的設(shè)計，液壓寨和再現(xiàn)濾油器的位置都進行了重新的整合，包括機艙，輪轂和卡桶的設(shè)計，這一設(shè)計方便了海上安裝，機艙和輪轂的安裝還有整個機艙和卡桶的安裝相對比較簡單，縮短的施工周期。整個機艙封閉式設(shè)計也進行了升級，保證它環(huán)境控制的監(jiān)視器，鹽分過濾器，也保證了整個機艙是一個密閉的微環(huán)境。對防腐起到了較大的作用。
　　齒輪箱和發(fā)動機同樣也進行了升級，基本上齒輪箱和發(fā)電機還是基于3.6兆瓦的一些成熟設(shè)計。齒輪機做了優(yōu)化改進，比如說齒輪箱承載能力的提升，疲勞測試的驗證也已經(jīng)驗證好了。其一體化設(shè)計更提高了可靠性，還有發(fā)電機的改良，包括綜合料率的提升，溫度的降低，這些都是大部件的提升。輪轂也做了全新的設(shè)計，G4平臺4.0最新的輪轂，采取了直驅(qū)式的，整個輪轂外形進行了拓股結(jié)構(gòu)一塊。西門子整個設(shè)計理念，輪轂的設(shè)計理念都是直驅(qū)的設(shè)計理念，包括它輪轂本來大家看到圖片本來有一個鼻子的，現(xiàn)在扁平化了。
　　 三、G4平臺設(shè)計可靠性的保證