2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。
本屆大會以“碳中和——風電發(fā)展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“國際成熟風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“國際新興風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。
在19日上午召開的風電機組技術創(chuàng)新論壇上，哈電風能有限公司高級產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理廖建敏發(fā)表了《新硎初試仰高鉆堅——全新一代HE-4.X HD陸上平臺化風力發(fā)電機組》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
廖建敏：尊敬的各位嘉賓，各位行業(yè)同仁們，大家上午好，我來自哈電風能風力研究院廖建敏，也是這個新機形的項目負責人。接下來我向大家分享這個全新機器。
首先我們可以看到新機形的主題叫新硎初試，仰高鉆堅，全新一代HE-4.X HD陸上平臺化風力發(fā)電機組。新硎初試和仰高鉆堅這兩個詞是怎么來的，所謂新硎初試就是對這個機組，哈電風能在這個技術的研發(fā)和投入持續(xù)了很多年，所以我們在今年全新推出了這個機器，也是一個全新的突破性產(chǎn)品。第二個所謂仰高鉆堅就是我們對這個新機形賦予了更高的市場屬性。何謂高？就是具有高的可靠性，高的通用性的，高的可維護性，高的智能性，當然在研究的整個技術同時我們會持續(xù)鉆研整個機組，涉及到可能技術風險點，也就是攻堅部分，把整個所有的技術風險點規(guī)避掉，規(guī)避掉就是我們把整個的技術或者更好的低風險，低失效概率。對這個技術的目的就是把整個技術打造低失效概率這樣一個核心目標。
介紹一下我們公司，哈電集團公司目前已經(jīng)達到70年的發(fā)展，形成了從核電、水電、煤電、氣電、風電，船舶動力裝置，電氣驅動等一些主導產(chǎn)品布置。白鶴灘，大過重器，水電站，全部已經(jīng)進入上網(wǎng)階段。接下來哈電風能有限公司是我們哈電集團下面跟由哈電集團跟湖南興詳投資公司合資成立的，原來是湘電風能，經(jīng)過改革以后形成哈電風能。哈電風能一直在做直驅的產(chǎn)品，未來我們也會持續(xù)對直驅產(chǎn)品的關注，對直驅產(chǎn)品的具體優(yōu)化。在未來的市場整個格局競爭變化過程中，不管是技術引領市場還是市場導向技術，核心關鍵一點就是技術創(chuàng)新是一個必經(jīng)之路，發(fā)電風能由此推出了全新一帶的中速風力發(fā)電技術，我們對這個技術賦予了兩個最核心突出的屬性，第一點就是整個模塊設計理念，另外在直驅整個模塊化設計理念可能涉及整個結構獲得成本在模塊化很難形成，我們在這個模塊的概念核心集中試點，第一個形成了積木式的傳動部件的拼裝，第二點就是全集成傳動機系統(tǒng)，第三點就是保證了整個部件的更換性，可維護性，形成獨立式的分體。
接下來就是我們在這樣的模塊概念以后，形成了整個差異性的地域覆蓋，整個技術從中高風速、低風速以及超低風速成個群地域的廠址覆蓋這樣保證產(chǎn)品的，在市場的一個匹配度，或者市場的靈活性，或者體現(xiàn)的更好。頂尖的三款的產(chǎn)品第一個是160-4800，第二個175-4300，第三個187-400，這三款產(chǎn)品與前面的大家可以看傳動比的變化從40到60，這兩個傳動比的最關鍵一點就是模塊化里面關鍵整個已經(jīng)建成系統(tǒng)的一致性，所以傳動比在傳動比的變化過程中既不改變結構，我的傳動比事先達到最優(yōu)，這個就是模塊化設計里面最核心的一點。
怎么實現(xiàn)模塊化，需要關注哪些點才能達到這樣一個特性。接下來跟大家一起進入整個機形的核心動力，我覺得半直驅這樣現(xiàn)在這幾年叫的比較兇，但半直驅到底融合哪些新技術，哈電風能希望能跟整個行業(yè)內(nèi)一起把半直驅融通，或者把半直驅這個東西走通。所以我們把這個新機設備拿出來跟大家一起分享一下，大家有什么好的點或者要注意的地方一起可以探討一下。
首先一點哈電風能整個半直驅采用全集成式的，單軸承的無主軸式的主傳動鏈結構。這樣的結構形式有幾個特性：全集成式的；多點噴油式的潤滑；扭矩路徑。對于中樞而言，規(guī)避不了，可能齒輪箱分開來走，但是中樞為什么集中做，一定要體現(xiàn)中樞主傳動力一定要含鏈條以及鏈式反映，所以我們在變式反映核心我們扭矩的傳力路徑，不管扭矩還是深扭矩，一定要把扭矩傳遞路徑來去規(guī)避整個扭矩傳動路徑的變化對部件帶來的失效點。所以我們這里分了一個非扭矩和扭矩，這樣最好的好處就是我們要解決把整個齒輪箱的發(fā)電機的扭矩密度做上來，齒輪箱的扭矩密度，發(fā)電箱扭矩密上來以后整個部件就是最明顯體現(xiàn)。
第二就是雙鏈與圓錐軸承，他們的最需要關注溫生，所以多點式，噴油式潤滑是一個敏感性，可靠性要求很高。第三裝配工藝，我們?nèi)菟ǖ倪@樣一個一體式的安裝，不管是在車間還是在廠房工藝的匹配度都能夠完美的融合。就是面對中維護，這個就相當于在中樞的作用，我們的免對中維護，除了安裝角度或者從后期運維角度整個的設計到我們軸心基本就可以免對中維護。最重要一點就是在重量上體現(xiàn)，我拿試點去對比同比期機組可以降低35%以上，第二點向比雙饋機組降低15%以上，重量降低，最明顯一點就是塔筒這一塊，因為塔筒在做大或者做高的時候，重量降低整個制的頻率疊加度完全疊加，帶來整個塔筒優(yōu)化可以達到10%以上。所以這樣我們在做半直驅技術整個，在重量上體現(xiàn)的會很明顯。
接下來最核心的主齒輪箱，對于主齒輪箱目前行業(yè)內(nèi)可能應該比較清楚的一點就是我們的主齒輪箱到底是用這種傳統(tǒng)的還是非傳統(tǒng)的。綜合了整個的技術路線分析了進行多次分析以后，我們認為最關鍵核心一點就是均展性能，那么它設立整個齒向，或者齒間均展能達到一個很好的提高。另外對于中式基準而言，大家一定要大家一定要形成這樣一個意思，雙饋技術大家肯定很好的理解。高速可能轉速高，可能軸承或者軸損害。把高速去掉以后并不以為這失效點是沒有了，只是失效風險點轉移了，到底轉移到哪里了。首先毋庸置疑肯定轉移到第一級的輪系里面，因為第一級輪系處于一個低速大扭矩，轉速波動或者轉距波動比較明顯的。所以我們在做第一級的。第二點雙浮動機構，雙浮動機構一個是浮動實現(xiàn)了雙浮動，把整個運行平穩(wěn)，把整個噪音做的更低。第三點內(nèi)置的雙列圓錐把整個交變載荷的對齒輪下的重機降低。第四點無外圈的情形輪系軸承。第五點直齒傳動技術，直齒傳動技術相對于關鍵兩點，整個裝配，所有的一體式的圓錐軸軸承，整個在裝配精度可靠性會大大提升，整個傳動效率一定會更高一些。
接下來就是齒輪箱最關鍵的一點就是潤滑是怎么考慮。因為潤滑的問題解決了整個齒輪箱運行才是最基本的東西，整個潤滑采用基層式的獨立式全外置結構，當時為什么考慮這樣全外置的結構，要把這種自然回流，把整個的設計到原來的雙饋齒輪箱本身就有油箱，那么在整個運行當中結合面受溫度的變化或者結構舒展運行，會出現(xiàn)滲油和風險是很大的。但是全外置的把這個問題給規(guī)避掉，另外一點我們?nèi)庵沧匝h(huán)，全天后自循環(huán)過濾系統(tǒng)，把所有涉及到可能一些停車這一塊，在外置的油箱進行一個處理，保證整個運行齒輪箱，當然可能對它影響最小。
第四點關于低溫啟動性能，整個油品齒輪箱轉動的時候對油，對齒輪箱的達到更低，低溫啟動為性能達到更優(yōu)。我們用的比較成熟的油空冷卻，整個的基礎的效率會更高，可靠性更好，這個就是當時需要看到的兩個，一個通風槽，把整個通風系統(tǒng)，從排風口做一個集成。大家看到藍色的就是全是外置的，那種外置油箱。所以在裝配的時候相當于很簡單。
接下來就是關鍵主軸承，整個整機的主軸承這一塊。首先就是變槳軸承，變槳軸承演變大家，從目前還是接觸全軸承逐漸演變成三排。為什么會有這樣的演變，大家一定要清楚我們在做大葉片或者高性能機組是有一個前提。長葉片機組以后它的預流長度越來越大，整個片芯引起的摩擦自然曲會越來越高。無形的各種智能性的IPC獨立變槳，長葉片凈空控制，或者疲勞性能更優(yōu)，它的前提是以變槳為前提，變槳動作，無形會比原來沒有智能形會很多。這一輪會帶來一個很大的問題，就是我的變槳軸承的疲勞性如何保證，所以三排變槳軸承抗疲勞性會遠遠兩個的會好很多。所以這就為什么在設計就推出了三排，因為三排做變槳軸承是未來不管長葉片高智能形機組的必經(jīng)之路，說我們率先把這一塊實現(xiàn)機電的完美融合，然后徹底解決可能我們在做控制系統(tǒng)的時候實現(xiàn)機械的東西一定要考慮進去。
現(xiàn)在已經(jīng)是做了第三代全新DTRB的主軸承，還是用的單軸承，哈電風能從此立志做新時代建設單軸承3-CRB的應用，在做單軸承的應用經(jīng)驗會有比較多，所以按照原來的已有的方式取消這樣過盈安裝內(nèi)圈，徹底解決了內(nèi)圈微動模式，這樣一個風險，這就是我們在3-CRB做大量的經(jīng)驗或者做的科學項目對比發(fā)現(xiàn)，確實在整個內(nèi)圈的連接方式對他整個影響是最大的。我們加入了在3-CRB基礎上，驗證一系列的技術，包括一體式的低摩擦保持架，第二個無軟帶表面淬火滾刀，超精線管道表面處理，在兼顧成本的同時進一步提高了軸承的可靠性。滑動軸承，滑動式軸承也是相當于為什么在這種長葉片技術最大好處，因為整個省去了系統(tǒng)，綜合成本會比較低。
關于發(fā)電機技術，關于發(fā)電機技術就是我們對于中式的發(fā)電機它在制造工藝這一塊是比較簡單，關鍵是溫度如何控制，溫度會影響整個退磁性能，或者發(fā)電機性能，所以我們整個發(fā)電機環(huán)控，第一個是做了內(nèi)外通風循環(huán)加智能防潮結合機構全新型通風冷卻，做到整個溫度均勻性，最后最核心的接地引流系統(tǒng)，一定要在中樞用接地引流系統(tǒng)，一定要解決，避免軸承電腐蝕，對齒輪箱的保護，接下來就是關于發(fā)電機，用的但軸承的DTRB，軸系比較高的，因為這樣的好處就把整個氣息的一個尺寸降低，效率會更高，第二做密封，迷宮式密封比較執(zhí)著，最后獨立做的配合定轉子可分離支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)了在維護線做了這樣最優(yōu)的保障。
模塊化模塊化核心一點就是要想把模塊端先分離出來，主要分離了從模塊A、B、C，就是主軸承齒輪箱，軸承單元，聯(lián)接單元。在模塊化做的同時也要分析每個模塊的變件條件，也是敏感性因素，比如齒輪箱的敏感性因素一個扭曲，發(fā)動機敏感因素就是基于電池的成本，做了一個在敏感期做了以后整個機組到底有哪些可擴展，像模塊，基本變件條件可以做一個基本可以囊括4到5個，模塊B可以基于變件條件做了兩快，模塊只要保證一致，最終組合按照可形成了三個典型技術，當然最后我們也可以干脆使用廠址就載荷變件條件，去確立到底怎么去批核這些東西。
前面所有模塊A、B、C關鍵是我的變件條件，所有核心一點就是變件條件，一個敏感性因素，最后就是做的打通的主傳動鏈，但是最核心一點就是所謂鏈變鏈條就是反映，從系統(tǒng)到結構到整個動力學，把整個全物理上的東西全部找出來，把整個控制參數(shù)或者控制參數(shù)結構參數(shù)定下來，這個才是做中樞的時候一定要把主傳動鏈全物理仿真一定要打通。
最后就是我們對機形的實施，四高一低，高智能形大家可以看到從葉片到塔筒整個保證全方位的智能控制。第二個發(fā)電機，主齒輪箱怎么維護。第三個從內(nèi)部的可維護性，高可靠性就是整個軸承通過系統(tǒng)以及技術達成一體化，高通用性就是把整個機組對比，整個通用性很強，這樣最好的好處就是業(yè)主對部件的維護，降低對部件的定制化的風險。最終目的就是保證低風險性。目前我們技術已經(jīng)基本完成，目前已經(jīng)在研發(fā)平臺，未來可能我們也會在這個路上加大對整個新技術的驗證，最終的目的為行業(yè)發(fā)展整個提供哈電技術，謝謝大家。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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