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CWPE2019:中国质量认证中心康巍:风电电气装备可靠性评估探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-28   来源:东方风力发电网  浏览次数:71
核心提示:2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。中国质量认证中心风能部部长康巍在会上为大家带来了题为《风电电气装备可靠性评估探讨》的精彩演讲。
   2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。中国质量认证中心风能部部长康巍在会上为大家带来了题为《风电电气装备可靠性评估探讨》的精彩演讲。


 
  以下为演讲实录:
 
  目前国内风电认证基本上都基于安全和性能方面的检测认证是比较多的,基于可靠性方面的评估认证检测相对来说比较少,所以我们也是在中国电信工业协会以及行业内的老师 一起编制了一些相关的零部件的可靠性方面的标准,所以今天我想把这块内容和大家做一个简单的汇报和探讨。
 
  首先可靠性和必要性。
 
  大家非常熟悉,风电的长期室外环境使用,以及环境因素影响不断叠加,对风电系统部件造成很大的影响,业主也期待风电设备的可靠性更高、寿命更长,风电设备制造商也渴望产品少维修甚至终生免维修,电网也希望不停机、输出稳定,提高产品质量可靠性,产品的高质量成为大家的共同愿望和追求;质量事故方面大家比我们了解得更多一些,像叶片、塔架在极限风载下的变形损伤、裂纹扩展、折断坠落;还有电气设备在高温、低温、湿热、盐雾、沙尘等环境下短路、断路、失效、失火以及螺栓、法兰、齿轮、主轴等关键性因振动磨损、断裂等。
 
  这是瑞典某风电场连续4年间风电机组各部件故障次数和时间分布,故障次数最多是电气系统,第二是传感器,第三是叶片变桨装置。故障时间最多是齿轮箱的故障、控制系统故障和电气系统鼓掌尔德。
 
  在风电的可靠性分大概有三大部分:一个是风电可靠性的设计,设计这一块内容首先建立风电发电机组各层次可靠性目标并初步评估,寻找达到可靠性目标的手段、方法,最后是验证证明可靠性目标是否能够被达到,通过可靠性检测和测试,这一块是和第三方机构一块做的工作,还有故障树来进行判断和分析。
 
  还有我们在风电可靠性把我们需要做的工作分成三大类:第一是机械结构,包括塔架、叶片、齿轮箱、变桨装置、偏航装置等机械结构;第二块是电气设备,可靠性主要来自于环境的可靠性;第三是控制系统的可靠性,分了不同的一些部件。
 
  对于风电结构的可靠性,大概就是从标准上看,还有从产业的发展和使用过程来看的话主要是主轴、轮毂、机舱 底架、轴承、轴承座、塔筒、螺栓,风电的寿命主要来源于这七大部件,维修性相对差一些,一旦出现故障造成风机寿命也就结束了。
 
  对于可靠性设计实际上为裕度设计、零件断裂还有零件磨损。从分析并确定主要环节—确定特征量—通过计算和摸底试验确定特征量的临界中心值—通过试验和分析确定特征量临界值的分布规律和分布参数—列出裕度方程—根据设计指标可靠性及置信度求出裕度系数—通过裕度方程求出给定可靠性指标下的特征量的设计值。结构件的话就80%的部件损害是在疲劳上。
 
  第二块就是电控系统的可靠性。第一是在自检、启动、软切入、并网运行、停机、维护状态时,控制系统能状况、有效并及时发出指令;具备主要数据的监测功能;在故障情况下,控制系统应能及时保护停机并显示运行的故障类型;机组与中心控制室应当有安全稳定的远程通信功能,中央控制室能够得到机组所有的数据,机组能够得到控制室的所有指令。电控系统的软件可靠性一个是风 力机软件系统设计中对硬件系统的保护,以及软件系统本身的可靠性。
 
  风电机组环境可靠性。任何产品在寿命期内的储存、运输和使用状态均会受到各种气候、力学和电磁环境下的单独、组合和综合的作用;我国地域环境条件差异很大;如北方低温、高温低湿和沙尘,南方高温、潮湿、海上盐雾和台风;风电机组设备在制造、运输、安装及工作现场会经历各种环境条件;风电机组可靠性研究应首先通过解决产品的环境适应性提高其可靠性;环境适应性产品在其寿命期内可能遇到的各种环境下的作用下能实现所有的预定功能。
 
  气候类型分成四大方面:一个是气候环境比如高温、低温、风霜雨雪、盐雾、太阳辐射;力学方面有振动、冲击、离心、碰撞、声振、跌落、摇摆以及静力负荷尤其是我们现在像电气部分还有电磁环境的影响像静电、浪涌、电磁辐射还有电磁传导、雷击以及放电;以及其它环境比如宇宙线辐射,我们不太关注的就是昆虫、霉菌。
 
  不同的环境类型对于产品的环境效应像高温对尺寸变形、性能变化、过热、润滑下降;低温就是尺寸变形、材料脆化、冷凝、结冰;湿热就是短路、腐蚀、电性能下降、材料性能下降;低气压方面就是电弧放电、密封失效等;盐雾就是腐蚀、元器件损坏、机械性能变化;振动就是疲劳、磨损、松动以及断裂;冲击就是变形、破碎、断裂和碰撞;电磁有干扰、短路、损坏、失灵、失效。GB2343对环境进行了全面的评价。
 
  还有可靠性试验。主要目的是发现产品在设计、材料、工艺方面的缺陷,为改善产品战备完好性、提高任务成功性、减少维修费用及保障费用提供信息,确认是否符合可靠性定量要求。我们目前做的可靠性试验类型都是一部分,但是从国家的可靠性标准来看还有可靠性的增长试验、验收试验、还有强化以及鉴定、可靠 性性能试验以及加速可靠性试验。
 
  下一步是可靠性评估:明确系统结构、功能与失效的定义;失效模式和效果分析与特征量选取;字样数据选取与分布规律检验;确定数学模型;分析薄弱环节。方法就是分布参数估计的统计分析放还有一些图估法还有统计分析的方法。
 
  最后可靠性的要求就是可靠性管理。在综合考虑时间和费用的基础上,为了生产出用户要求的高可靠性产品在设计、制造、使用和维修的全部过程中所开展的一切计划、组织、协调与监督等工作。可靠性的管理方法是运用反馈控制原理和统计分析方法去建立一个管理系统,通过这个系统的有效运行保证可靠性的目标实现。特点就是全面策划、重点控制、注重细节。
 
  这是一个可靠性的管理图,重点是在安全性管理、质量管理以及工程管理的几个方面。
 
  这个是风力发电机组的全过程的可靠性管理。设计阶段可靠性管理、生产阶段、下手和服务过程、使用阶段以及维修过程。
 
  接下来介绍一下我们在今年发布的《风力发电机组主轴滚动轴承认证实施规范》,这个规范的特点在设计评估阶段把可靠性设计验证加入进去了,在传统的认证模式基础上,增加可靠性的设计验证,以及在型式认证阶段会也一个审查部分,企业如何在可靠性设计部分融入在生产过程中,这是核查的重点,这个标准是电器工业协会主牵头,共同在行业的专家指导下编制这个规范,目前的一些企业用这个规范做了一些可靠性的认证。后续在中国电器工业协会还有行业的要求下,也是想对其他的零部件包括齿轮箱逐步开展一些像可靠性认证方面的标准。
 
  最后就是展望。
 
  风电产业由快速发展向高质量发展转变,必须提高产品及系统的可靠性;可靠性技术的普及与深化,是科学技术和现代工业的基础,谁把可靠性技术运用得好,谁就掌握了未来。
 
  讲得不到的地方请大家批评指正,谢谢大家。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)
 
 

 
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