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维斯塔斯孙树伟:维斯塔斯生产产品的速度就像乌龟一样 但是可靠性很高
2017-12-22 12:49:21 来源:能见App 作者: 【 】 浏览:119次 评论:0
  12月21日-22日,由中国可再生能源学会风能专业委员会主办的第二届风电设备质量与可靠性论坛在北京裕龙国际酒店隆重召开。
  
  维斯塔斯技术部经理孙树伟出席会议并发表了题为“风电设备可靠性的三重境界”的主旨演讲。
  
  以下为发言内容:
  
  孙树伟:大家早上好,我是孙树伟,来自于维斯塔斯中国技术部。很遗憾昨天因为时间关系我没能来到这个会场,但是通过报道知道第一场是康教授做的,关于可靠性的长达一小时的演讲。其中提到可靠性的理论,来自于二战时期,但是在我来看还可以再往前推一点,在我们中国秦始皇就开始有可靠性了,那会儿要修长城,最看重的就是质量和可靠性,修不好就杀头,杀不好就死人,死人就有人哭,一哭长城就倒了。到今天为止,长城还在,但是秦始皇不在了,今天来看长城的质量可靠性还是非常好的。
  
  今天我演讲的题目是风电设备可靠性的三重境界,王国维大家熟悉中国历史的都知道,他是清末明初的国学大事,很理想主义的人。他说做学问,做人的过程中存在三重境界。我们理解的三重境界,第一重风机设计的可靠性。在风机厂家自己的责任身上,本身的质量如何,你对可靠性如何理解,如何把控,如何设计。第二重,风电厂的设计和建设施工的可靠性,这个时候就要牵扯到业主,相关的利益方进来。这个时候即使我设计了一个很好的产品,但是应用到不合适的,或者说不准确的风电场里面,建设施工过程中本身就有质量问题,得到的也不会是可靠的风电场,也不会有风机的口碑。最后一个,运维的可靠性,同样的风电厂有专业人来运维,以及不太专业的人来运维,对于利用率、故障率会造成多大的影响,作为业主都会有比较深刻的体验。
  
  对维斯塔斯而言,设计生产高效可靠性的风机,确保20年不给客户带来运维成本。好比说我们坐飞机一样,大家都期待平稳落地,没人为了省500块钱,坐少引擎的飞机,大家都会很看重可靠性。对维斯塔斯而言,我设计这个风机并不是卖给你,要长久的做生意,建立伙伴关系。在前期尽量的做到最好的都做到最好,怎么实现呢?
  
  第一步积累,维斯塔斯在风电行业做了35年了吧,积累了丰富知识。理论来源于实践,但是实践好多时候是先于理论的,好多时候大家都是自发自觉的做一些事情,同时风电领域,最开始谁也预料不到今天,但是这个过程中,我们积累的知识是可以用到今天的。
  
  第二步,在世界各国不同环境下装机的经验。
  
  第三步,基于成熟的基础创新和渐进式的技术研发。关心维斯塔斯的人都知道,维斯塔斯生产产品的速度比较慢的,相对于我们国内企业来说,确实非常慢,就像乌龟一样的速度。为什么研发这么慢,并不是说没有人,没有团队。是因为他的测试和认证流程,有一个固定的期限。无论是五千年前还是今天,人怀孕都得10月生孩子,没有人说今天大数据,物联网,5个月就能当爹。
  
  维斯塔斯做产品,大部分的核心部件和核心系统都由自己测试,这是整体研发,这样的好处就是我们了解各个部件,了解自己的产品,更了解这个产品未来可以用在什么地方,哪些地方有问题。
  
  这是我接下来要详细讲的测试和产品验证,最后关于生产过程保障质量,维斯塔斯合作供应商,维斯塔斯有自己独特的认证体系等等。简单给大家看一下维斯塔斯装机,分布在全球76个国家和区域,维斯塔斯的风机是装在世界上许多不同的国家,不同的区域。在这其中37个国家和区域,都是由维斯塔斯首先开发,帮助国家开启了风电事业的开端,包括中国。在这过程中,我问了一下,装在最北边的风机是在哪里,在挪威。基本上有人的地方都有我们风机的足迹,我又问了另外一个问题,我们装过的风机最热最冷的地方有多少,最热45度,最冷的47度的风机。通过这些图和数字想告诉大家,风机本身应用环境是非常复杂的,既有那么高的海拔,还有那么冷酷的环境。怎么确保风机的可靠性,面对这个挑战,介绍一下维斯塔斯关于可靠性的策略。
  
  所有的维斯塔斯风机在研发之初都要经过一系列的测试,维斯塔斯关注的价值链和行业内大部分厂家都是一样的,从开始的产品设计到测试验证,参与客户项目选址,零部件采购,生产,运输,施工,一直到最后的运营和维护。一个合格靠谱的可靠性战略才能带来一个可靠性的产品。
  
  全球化的测试中心,像图中看到的这样,我们有世界上最大的团队,差不多150名工程师,有70个独立的测试单元和超过3万平测试场地的面积,面积指的是室内的面积,丹麦和美国加起来有20个测试场地,场地都是专门选过的,符合标准的,可以和GL、GH、TOA相互合作,直接到场地进行测试和认证的。也就是说,只要你设计好的风机把他加工出来,相关国际团队就可以直接开展测试和认证,这是我们积累了比较多的场地。
  
  第二个在丹麦,在我们看来是小城市,但在当地的第二大城市。维斯塔斯的家乡,在这个地方我们有一个非常大的测试中心,就在维斯塔斯总部大楼地下一层,如果大家可以去维斯塔斯参观的话,可以看到。在这里我们会做许多核心部件的测试,包括发电机,变频器,电器性能,原部件材料,软件系统,这是比较大的测试中心,在这里可以得到非常多的关键信息,尤其在设计之初,早期,产品的升级迭代,都要先去这个地方进行测试。另外比较重要的关于叶片的测试,我们在英国有一个叶片测试中心,这是全尺寸的叶片测试,最长的时候,现在测过的是维斯塔斯80米长的叶片,可以做全尺寸的测试。除此之外也可以做分段测试,其实真正做测试大家知道,不可能真的每一次都拿着80米,或者70米的叶片就测,测坏了不行再重新生产这个,这个成本是非常高的,也不是科学高效的办事方法。所以有的时候我们会把叶片分段,分截,把其中的一截做小部分的测试。
  
  在印度有一个比较小的测试,主要是测的零部件,包括偏航系统的测试,还有软件系统。这是我们在全球的测试中心大概的分布和相关的内容,我们关注五个方面,第一个功能性,有没有达到预期的功能。第二性能,跟功能是一样的,第三个健壮性,第四可靠性,第五适应性。整个测试流程来说从一开始原件到关键部件,到大部件,再到系统测试,再到整个系统的集成,最后到原型机以及到最后的量产,整个过程是这样的。比较重点讲一下的就是下面四个,第一个部件测试,我们会测超过20种测试,测发电机,叶片,变频器,控制系统,软件系统,所有这些都要一一的测,这主要是在丹麦。前面提到了,测试厂址主要就是丹麦,所以这块儿是最方便的,第二部分系统测试,我如果说保证每一个零部件都是好的,我把零部件组合到一起是不是还是好的,每一个零部件都能达到自己这一小部分的功能,组成一个整体,看能不能达到一个整体的功能,不是我认为可以就可以的,这个需要做系统测试。
  
  做系统测试的时候,包括整个风场的控制系统,叶轮,轮毂,冷却系统,温度控制系统,对这些测试是为了进一步确保核心的系统,能够完美的发挥他的性能。最后有系统之后,整个做集成,从全面主轴承到齿轮箱到发电机,都要放进去,包括变频器,用发电机和变频器做控制的测试,包括电网合规性的测试,这些都要去做,除了没有装叶片之外,其他的能做的都做了。这个时候,因为你已经把整个机舱都做了测试,这个时候装上叶片就可以做相应的实验场地。好多东西你不把风机竖起来是没法测的,你只有把他真正立在那儿去做了才能知道。所以做一些运营措施都是原型机去做,我们有很多丰富,可以选择的场地。
  
  测试能力的话,每天可以做超过1500小时的测试,这是因为我们有比较多的测试中心,所以现在有比较大的测试能力,开展很多工作。可以看到2017年,我们测试的小时数已经非常高了,在整个测试过程中,基本上可以分为四个阶段,第一阶段关于样品测试,比如说我用了什么样的新材料,或者说复合的材料,或者新的供应商的材料,以前从来没有跟他接触过,需要对他测试。这个时候测试就是说白了把他搞废了,想知道这个材料最终寿命在哪里,极限在哪里,这是第一步,样片零部件全寿命测试,第二加速疲劳测试,现在我们有很多丰富的理论,可以帮助我们进行转化,其中一种途径,做等效的变化,比如说我在测试中用更高的机械数据,或者用更极限的,跟超过他设计情况的测试条件测试他的寿命,然后我再去反推他在正常的压力下,正常设计范围内他的寿命是多少。这个时候想知道他的可靠性以及模式,在什么样的情况下会发生断裂,发生破坏。
  
  第三个,做多环境下加速的寿命测试,这是因为什么呢?我们前面提到了,有很多风机,装在不同的环境和区域,在不同环境和区域下,现场情况是非常不一样的,我们要把现场的信息带到测试中来,把参数和环境加进去,再加上疲劳寿命测试,最后一个,测试一些极端的情况,在极端变化的情况下,包括温度振动,看看零部件会发生那些四退化或者疲劳,以及不可预见的故障等等。所有这些都是为了确保在风机早期,通过测试手段找清问题,以及摸清楚这个材料部件,这个系统,以及这个风机的极限和设计的标准到底在哪里。
  
  维斯塔斯的测试环境,不是仿真的,模拟的现场数据,而是所有数据就是现场的数据,比如说我们在瑞典装的风厂,气温是多少,风速是多少,我们在测试的时候,都会把这些相应的信息,直接输入进去,考察系统,主轴承能否接受住测试。维斯塔斯有77%的风机,都在我们运营监控范围之内,尤其在国外。20年或者25年的运维合同是非常常见的,做全生命周期的运维服务对维斯塔斯也是受益匪浅。
  
  关于测试的话,基本上就是介绍这些。第二重境界,风电厂的设计和建设,前面举了一小部分,维斯塔斯通过自己的努力,建立自己的测试中心,测试系统,不断检验自己的风机。到第二步,就开始和设计院业主相互合作,我们相互合作进行设计和建设,设计的话,在评估方面,维斯塔斯有自己的超级计算机,这是第二代,上一代的产品也是非常领先的,已经升级了,速度和运行的能力更强,这块我们可以开展很多工作,比如说维斯塔斯从2008年自己做的VSU,这是一个平台软件,但是这个软件只在维斯塔斯内部用,到目前为止没有和别的业主共享过,因为他后面集成了做评估东西,他是经过认证的,维斯塔斯自己的风机做玩乐评估报告,是直接认可的。这就是维斯塔斯为什么在载荷方面做的比较好,第一由量变转变成质变,第二个通过合作,认可了流程和方法,在这种情况下,维斯塔斯可以很充分的做评估和判断,而且这个评估和判断是非常有权威性的。下面这个图,这个也是很好的开展了,维斯塔斯是分级的,不同的地形,海上的,或者极端,森林都是不一样的。
  
  很多第三方公司都有这个功能,大家都有,只是介绍一下,当时还领先,现在大家都有这个功能了。最后一个关于电气设计,这块儿比较领先的,维斯塔斯在新加坡有一个专门研究电网的团队,这个团队参加了欧洲和美国标准制定,以及帮助标准的修改和制定都参与了,国内的话,关于电网规定和标准升级,相对来说是比较保守,或者是比较缓慢的,需要综合考虑各方的利益,最后才能制定出来大家都满意的电网规定,这个进展不大。我不是这方面的专家,也不可能像张博士介绍的那么详细。
  
  第三重境界,我们作为业主,作为各方等的是摘果子,未来七八年以后,项目回收期过了以后,剩下的十二年应该是有利可图的,但是这个时候是否有利可图,这把钥匙,你的生命交给了整个的运维团队,这个团队如果是负责任,懂知识能力的团队,他可以确保你。假如是不负责任,漫不经心的态度方法,我估计再好的风电厂也可能会搞出事情来。维斯塔斯我们差不多20年前,就帮业主做运维,有一个AOM的管理,通过我们运维达到的指标,可以量化,可以给出来,不同的等级,不同的效果,不同的成本。关于维修、成本优化、数据挖掘等等也是基于这些年经验积累,不断的摸爬滚打过来的,也有很多经验教训,也有很多失败情况。大家都经历过这个过程,只不过有的人早一步,晚一步,先走的人摔跤,后面人知道有坑,绕过去,这对整个行业也是比较好的事情。
  
  最后给大家看一下维斯塔斯比较精彩的片断,中间这个是3D打印的,也是现在比较潮流的技术,目的就是为了节约成本,降低造价,快速批量的生产,做加法。传统是做切割,做减法,所以会浪费很多东西。肯定是想办法做成本的降低,但是成本降低,不能牺牲自己的可靠性和质量,砸了自己的牌子,毕竟做这么多年就是靠牌子吃饭的,所以要想怎么靠技术降低成本。后面关于测试系统,前面已经讲到了,第一个图是天津的泰达工厂,有时间大家可以参观一下,基本上主要一些大部件都可以在天津工厂生产,除了供中国,中国只是很小一部分,大部分还是运到了澳大利亚,美国,欧洲那边。相对来说中国的成本低一些,但是这个质量,其实是一样的,因为整个管控体系,维斯塔斯在全国都是同一个体系。
  
  最后一页,维斯塔斯应该有快一两年了,当时我还在另外一家单位的时候就看到这个,多叶轮的风机,这是概念风机,现在在测试中。因为叶轮越来越大,但是你知道你的叶轮不可能无限大,大到一定程度,叶片本身的重量就开始引起了不平衡性或者控制困难,这种情况下怎么进一步在下一代中提升风机的性能,怎么样让新一代的风机来帮助风电行业可持续发展。

Tags:风电 责任编辑:windhr
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