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CWPE2019:中國質量認證中心康巍:風電電氣裝備可靠性評估探討_東方風力發電網
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CWPE2019:中國質量認證中心康巍:風電電氣裝備可靠性評估探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-11-28   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:268
核心提示:2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。中國質量認證中心風能部部長康巍在會上為大家帶來了題為《風電電氣裝備可靠性評估探討》的精彩演講。
   2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。中國質量認證中心風能部部長康巍在會上為大家帶來了題為《風電電氣裝備可靠性評估探討》的精彩演講。


 
  以下為演講實錄:
 
  目前國內風電認證基本上都基于安全和性能方面的檢測認證是比較多的,基于可靠性方面的評估認證檢測相對來說比較少,所以我們也是在中國電信工業協會以及行業內的老師 一起編制了一些相關的零部件的可靠性方面的標準,所以今天我想把這塊內容和大家做一個簡單的匯報和探討。
 
  首先可靠性和必要性。
 
  大家非常熟悉,風電的長期室外環境使用,以及環境因素影響不斷疊加,對風電系統部件造成很大的影響,業主也期待風電設備的可靠性更高、壽命更長,風電設備制造商也渴望產品少維修甚至終生免維修,電網也希望不停機、輸出穩定,提高產品質量可靠性,產品的高質量成為大家的共同愿望和追求;質量事故方面大家比我們了解得更多一些,像葉片、塔架在極限風載下的變形損傷、裂紋擴展、折斷墜落;還有電氣設備在高溫、低溫、濕熱、鹽霧、沙塵等環境下短路、斷路、失效、失火以及螺栓、法蘭、齒輪、主軸等關鍵性因振動磨損、斷裂等。
 
  這是瑞典某風電場連續4年間風電機組各部件故障次數和時間分布,故障次數最多是電氣系統,第二是傳感器,第三是葉片變槳裝置。故障時間最多是齒輪箱的故障、控制系統故障和電氣系統鼓掌爾德。
 
  在風電的可靠性分大概有三大部分:一個是風電可靠性的設計,設計這一塊內容首先建立風電發電機組各層次可靠性目標并初步評估,尋找達到可靠性目標的手段、方法,最后是驗證證明可靠性目標是否能夠被達到,通過可靠性檢測和測試,這一塊是和第三方機構一塊做的工作,還有故障樹來進行判斷和分析。
 
  還有我們在風電可靠性把我們需要做的工作分成三大類:第一是機械結構,包括塔架、葉片、齒輪箱、變槳裝置、偏航裝置等機械結構;第二塊是電氣設備,可靠性主要來自于環境的可靠性;第三是控制系統的可靠性,分了不同的一些部件。
 
  對于風電結構的可靠性,大概就是從標準上看,還有從產業的發展和使用過程來看的話主要是主軸、輪轂、機艙 底架、軸承、軸承座、塔筒、螺栓,風電的壽命主要來源于這七大部件,維修性相對差一些,一旦出現故障造成風機壽命也就結束了。
 
  對于可靠性設計實際上為裕度設計、零件斷裂還有零件磨損。從分析并確定主要環節—確定特征量—通過計算和摸底試驗確定特征量的臨界中心值—通過試驗和分析確定特征量臨界值的分布規律和分布參數—列出裕度方程—根據設計指標可靠性及置信度求出裕度系數—通過裕度方程求出給定可靠性指標下的特征量的設計值。結構件的話就80%的部件損害是在疲勞上。
 
  第二塊就是電控系統的可靠性。第一是在自檢、啟動、軟切入、并網運行、停機、維護狀態時,控制系統能狀況、有效并及時發出指令;具備主要數據的監測功能;在故障情況下,控制系統應能及時保護停機并顯示運行的故障類型;機組與中心控制室應當有安全穩定的遠程通信功能,中央控制室能夠得到機組所有的數據,機組能夠得到控制室的所有指令。電控系統的軟件可靠性一個是風 力機軟件系統設計中對硬件系統的保護,以及軟件系統本身的可靠性。
 
  風電機組環境可靠性。任何產品在壽命期內的儲存、運輸和使用狀態均會受到各種氣候、力學和電磁環境下的單獨、組合和綜合的作用;我國地域環境條件差異很大;如北方低溫、高溫低濕和沙塵,南方高溫、潮濕、海上鹽霧和臺風;風電機組設備在制造、運輸、安裝及工作現場會經歷各種環境條件;風電機組可靠性研究應首先通過解決產品的環境適應性提高其可靠性;環境適應性產品在其壽命期內可能遇到的各種環境下的作用下能實現所有的預定功能。
 
  氣候類型分成四大方面:一個是氣候環境比如高溫、低溫、風霜雨雪、鹽霧、太陽輻射;力學方面有振動、沖擊、離心、碰撞、聲振、跌落、搖擺以及靜力負荷尤其是我們現在像電氣部分還有電磁環境的影響像靜電、浪涌、電磁輻射還有電磁傳導、雷擊以及放電;以及其它環境比如宇宙線輻射,我們不太關注的就是昆蟲、霉菌。
 
  不同的環境類型對于產品的環境效應像高溫對尺寸變形、性能變化、過熱、潤滑下降;低溫就是尺寸變形、材料脆化、冷凝、結冰;濕熱就是短路、腐蝕、電性能下降、材料性能下降;低氣壓方面就是電弧放電、密封失效等;鹽霧就是腐蝕、元器件損壞、機械性能變化;振動就是疲勞、磨損、松動以及斷裂;沖擊就是變形、破碎、斷裂和碰撞;電磁有干擾、短路、損壞、失靈、失效。GB2343對環境進行了全面的評價。
 
  還有可靠性試驗。主要目的是發現產品在設計、材料、工藝方面的缺陷,為改善產品戰備完好性、提高任務成功性、減少維修費用及保障費用提供信息,確認是否符合可靠性定量要求。我們目前做的可靠性試驗類型都是一部分,但是從國家的可靠性標準來看還有可靠性的增長試驗、驗收試驗、還有強化以及鑒定、可靠 性性能試驗以及加速可靠性試驗。
 
  下一步是可靠性評估:明確系統結構、功能與失效的定義;失效模式和效果分析與特征量選取;字樣數據選取與分布規律檢驗;確定數學模型;分析薄弱環節。方法就是分布參數估計的統計分析放還有一些圖估法還有統計分析的方法。
 
  最后可靠性的要求就是可靠性管理。在綜合考慮時間和費用的基礎上,為了生產出用戶要求的高可靠性產品在設計、制造、使用和維修的全部過程中所開展的一切計劃、組織、協調與監督等工作。可靠性的管理方法是運用反饋控制原理和統計分析方法去建立一個管理系統,通過這個系統的有效運行保證可靠性的目標實現。特點就是全面策劃、重點控制、注重細節。
 
  這是一個可靠性的管理圖,重點是在安全性管理、質量管理以及工程管理的幾個方面。
 
  這個是風力發電機組的全過程的可靠性管理。設計階段可靠性管理、生產階段、下手和服務過程、使用階段以及維修過程。
 
  接下來介紹一下我們在今年發布的《風力發電機組主軸滾動軸承認證實施規范》,這個規范的特點在設計評估階段把可靠性設計驗證加入進去了,在傳統的認證模式基礎上,增加可靠性的設計驗證,以及在型式認證階段會也一個審查部分,企業如何在可靠性設計部分融入在生產過程中,這是核查的重點,這個標準是電器工業協會主牽頭,共同在行業的專家指導下編制這個規范,目前的一些企業用這個規范做了一些可靠性的認證。后續在中國電器工業協會還有行業的要求下,也是想對其他的零部件包括齒輪箱逐步開展一些像可靠性認證方面的標準。
 
  最后就是展望。
 
  風電產業由快速發展向高質量發展轉變,必須提高產品及系統的可靠性;可靠性技術的普及與深化,是科學技術和現代工業的基礎,誰把可靠性技術運用得好,誰就掌握了未來。
 
  講得不到的地方請大家批評指正,謝謝大家。
 
  (內容來自現場速記,未經本人審核)
 
 

 
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