风电机组传动系统——北京国际风能大会展中报道

我们公司主要是做测试的，这里有一些图片是看到我们做的测试，这飞轮测试，可以做到九千论或者是500Nm，另外我们可以零下60度的测试室，可以加温到120度，还可以更改湿度，这个设备的话我们给他进行长期的检测。我们会在很长的冷气候下进行测试。最后是我们的测试机床，我们来测试一下它的扭矩的承受力。如果说你是设计一个整个的风场的话，那么你需要考虑到的参数是很多的。这里的主要的参数其中就有首先是温度，然后是他的相关的装饰，就是表面的涂层，因为它会受到环境因素的影响，还有其他的参数也是很重要的。比如说生产时候的指标。比如说我们承受力的话是在加减15%的范围之内，也是在非常具体的这样一些条件下进行的测试。那么其他的我们需要自己来进行定义。

这里我们看到所有的参数，下面看到这个扭矩，实际上是实际的摩擦的半径，还有就是有效的摩擦系数。这上面的这些圆圈你可以看到他的摩擦系数在刹车过程中的变化，黄色是主要的刹车区域，因为在刹车的时候，摩擦会导致温度的升高，也就是说在刹车的时候这个地方摩擦大了以后受到的压力也更大。然后下一个区域也是如此。在旋转的过程中不断的在变化，那么弹簧力也是我们面临的一个问题，有的时候弹簧会坏掉。我们要把他们拿出来，比如说十个弹簧或者是说几个弹簧，所以你要给他们一定的容差的范围。比如说是7%左右，正负7%的范围。那么你的内衬的生产厂家有的时候会给我们正的40%到负20%的容差。那么如何来优化矩阵容差，扭矩的容差，你可以在验收检查的时候，我们查看一下它的内衬的摩擦的情况。还有特别是对于风机的情况，如果这个风机停在那不运行半年的时间。那么就会有很大的损失，所以说短期是可以的，长期是不一可以的，我们通过ROBA-STOP-M的冷天气的技术，主要是调整摩擦的配比。保证摩擦在正负四十度之间，达到转速是每秒20，每平方毫米磨损是2J。能够忍受温度和物理的变化，确定这个轮毂的材料和内衬的材料也都是经过认可的。还有表面要有用一种特殊的表面涂层和特殊的摩擦的材料。

有哪些技术优势呢?从技术的角度来说，我们的扭矩是非常稳定的，在正负四十度之间，而且容差的范围在-20%到+40%，这些材料是非常坚固的，而且扭矩的尺寸也是比较固定的，有足够的强度，在零下二十度的时候也能够保证足够的强度。那么有的时候在一些材料会在低温的条件下发生变化。那么我们实际上设定冷气候条件下的标准的。而且我们也有这个认证，大家可以看到这种电磁安全制动系统的左边是他的认证，我们是零下四十度唯一的认证。对于我们的客户来说能得到什么样的利润呢?可以做可靠的尺寸的设定。即便是在非常低的气温下，而且也可以确定并且释放所有的相关的产品性能。即便是气温达到了零下四十度这样的低温情况。还有一种优化的系统，最优的系统效率，也是通过防止故障，实现最大的安全性来实现的，它的功能可靠性在零下四十度是可保证的。还有可以能够更快，更简单的进行冷气候的整个机组的认证。我们可以看到非常适合全低温的应用，比如说变桨，偏杭应用，还有服务升降机和起重机等等。对于了解我们公司的人，你们在这里可以看到我们实际上是有很多领域的领先者，比如说像舞台的制动系统，我们是在升降机的电梯的制动系统中我们也是第一名，我们只提供非常可靠的制动系统，有很好的阻力，如果有一个地方，如果有一个发生故障或者是坏了的情况，可能就不能在这个市场上继续下去了。

所以，如果你要想确保你的资本投资是安全的，几百万的欧元的资本投资是安全的，必须要非常关注它的尺寸，保护你的几百万欧元。确保值得花这个钱。谢谢大家。

Andreas Merz：下一位发言的是新疆新风科技有限公司的产品经理孟庆顺。给大家介绍从传动链效率的角度浅谈风电场的受益。

孟庆顺：我想谈谈风力发电机组传动链技术发展与需求。

新疆金风科技是目前来说中国最大的风机制造商之一。截止到2012年底国内新机增装机容量达到了2521兆瓦，国际为122兆瓦。去年年底的时候位于全国市场第一名的。2010-2012年连续入选年组全球50强。目前现在有约七百名优秀人才分布于北京、新疆、德国三个研发中心，从设计、供应链、制造、测试，运营维护方面用前面的研发势力覆盖风机研制的全流程。

风力发电机组来说，从主要部件来划分的话，从上面的是叶片，叶轮，相当于一个驱动器，下面的塔架和驱动系统，一般来说很多这种叶片都有专门的叶片生产厂商。所以说对于这种整机制造商而言，其研发主要是关注在风动机组的传动力方面，所以说这次报告为传动链进行了分享。划分的方法有多种。这里我仅仅从叶轮到发电机之间的一个速度的传动力进行划分，划分为低速型，中速型，高速型。对于这种一般是直驱性，以德国的的机组。比如说金风有一千兆瓦的半直驱，国外也有。比如说有老的机型，600千瓦和750千瓦的机组。国内市场是占的份额比较大的主流型机组上也是位于这种高速传动机组的标准。这两个图片是分别是一个老机型的机型对比，可以看出来从这种结构以及机械传动结构来说。过去的传动链主要是采取这种机组比较多，所以说后来在传动链的基础上进一步升级，现在在全世界或者是说国内占市场份额七成以上的传动链是双馈型机组，主要是传动链进行升级实现的。直驱型一个传动链技术按照技术的发展趋势而分和双馈机组并无前后之分，都有自己的技术优势，但是由于当年的早期的发电机的生产工艺技术的限制，以及大容量的成本的限制，所以执行机组在早期年间并没有大规模的流行，虽然近年来生产工艺的提高，以及大规模，大容量的变形器的大幅度的价格下降和可靠性的提高，所以现在直驱型的传动链的发电机组占市场份额也有逐渐的上升趋势。这是一个混合传动型，前面的叶轮的区别，中间的齿轮箱的传动比和通常的高传动力的齿轮箱的传动方式，发动机一般是在几百转，这种传动链的模式是结合了直驱和双馈的优点。因此有值得这方面的研究。这种传动链和直驱双馈和半直驱完全不同。前面的齿轮箱发电机类似，后面的传动方面采用了一个变动器这样的模式。主要的一个原因是为了适用这种电网对风力发电机组的一个电网的需求，并且将技术注册了一个专利，一个商标。

针对于双馈机组的特性，国内对双馈机组这样的传动链进行了创新，进行了一个双馈的模式。将低速和高速两种的传动链的优势进行了结合，这是非常好的创新。对于传动链的技术特性的对比，对于早些的机组也是历史的淘汰机型，和国际相比国内发展速度稍微慢一些，这两种机型在市场上也没有什么销售了，目前主流市场份额是变速变船这样的机型，或者是双馈和直驱这是主流的技术路线。国内不同技术的发展路线和不同的传动链的机组装机容量的统计。可以看出蓝色是一个定速性机组，逐渐的下降，去年基本上接近为零了。双馈机组接近70%的份额，去年为止接近占到了市场的三成的份额。这是按照西门子公司的统计，对这个发电机组的传动链进行了一个发展的预测。其中淡蓝色的线已经淡出了市场。另外一个传动链会稳步的上升，最近几年有略微下降的过程，同时预测了FC，FFS没有原则的将直驱性进行划分，而且将部分传动器进行的划分，未来市场的主导优势变成了发动机组的发展路线。这是欧洲的杂志进行统计，也进行了类似的分析，将传动链进行了划分，未来市场中占据了很大的一部分份额。

这是相关的权威杂志对整机效率进行的对比。第一栏是传统的定速型传统的传动链的对比，按照他对比的效率对比分析，认为直驱是最高，最差的是传统定速型。而且按照相关的效率进行对比，其实在高功率的情况下，各种都是非常相近的接近75%以上，他的效率反而是最高的，可超过直驱，但是直驱的传统占有优势，不过将双馈机组传动链进行了设计上的创新优化，比如说双动模式在低温末端有一个显著的上升，或者是经过计算接近直驱这样的传动效率。传动链的技术的展望，这是经营的分析提出自己的展望的想法。首先对于传动链技术的需求，应该满足一系列的边界条件，首要地位是电网特性。对于这个方面的需求，原来其实觉得这个方面的需求并不是一个非常重要的地位。但是近年来特别是国际化的时候，和国际的各种电网相关标准，大家对电网的要求越来越严格，也可以解释为什么西门子能够对双馈的概念，把这个传动箱变成一个高成本的变速器。此外噪音也是一个很重要的条件。比如说我们在澳洲的风电市场上噪音的要求是限定到一定的范围。传统链必须考虑这个方面的特性研究，另外对于吊装和运输条件，还有航空管制等等的还有其他的比如说雷达干扰等等和传动链的关系不太大。

另外对于传动链来说有齿轮箱和无齿轮箱的传动性进行相关统计，这是有齿轮箱的传动链的统计，机械方面的故障占的比例是没有直驱型占的比例高，而这个机械故障是很低的，所以选择陆上或者是海上机组的时候，考虑维护的工作要充分考虑到不同传动链之间的传动点。在2012年提出一个概念，金风在以后机组开发过程中是考虑到了成本的问题，经过我的了解，美国能源据规划风能技术发展项目，第一阶段是风机概念的研究，第二个是直接五美分的项目概念，成本达到美分的标准，第三阶段是提升到2.5美分的标准，可以看出来美国能源局对风电机组的支持达到了成本的概念，我国风电技术发展的成熟，越来越多的整机企业以客户作为成本风力发电机组作为一个指标，另外对会后的二十年的维护成本进行一个摊销的一个指标。

这是我做的简单的分析的图，风电机组的三个最重要的因素，可靠性，成本和效率。比如说一款机组如果只考虑可靠性和成本的话，这款机组性能是稳定的，但是基础比较差，难以实现要求，属于只考虑效率和希望成本，不考虑可靠性的话，前期的数是挺不错的后期的维护性成本是比较高的。这将可靠性和效率，以及成本三者进行权衡，全面的考虑，进行评估，使他三者指标达到一个最优的配制，最终体现在成本上，这样的话代表了机组的综合性能。而这些性能是机组进行定量的一个对比的基础。但是前提条件是必须满足一系列的边界条件，比如说并网，噪音等等条件，只有满足这些条件德厚，并且成本、效率和可靠性达到均衡的标准之后才是一个优秀的传动发电机组的传动链，这是我跟大家分享的结果，谢谢大家。

宣安光：下面的发言嘉宾是Peter Mages。介绍低温环境下风电机组开放齿轮箱的润滑剂。

Peter Mages：我这里主要是谈低温条件下风电机组开放齿轮箱的润滑剂，我们做这一块润滑剂已经有三十多年的历史了，之前我们是做矿产行业润滑剂的。大家知道润滑剂有相当重要的功能，尤其是对于齿轮来说，我们这个新的解决方案主要是专门为风机开发的，我们把它称之为白色的开式齿轮润滑脂。我们可以它的磨损保护率50%，开式齿轮，是具有高粘附性的润滑剂。也可以用在滑动轴承的滑动层。大多数的风力发电机中的开式齿轮是手动润滑的，维护的次数越少越少，尽量降低开机时间。现在我们所谓的低温是指零下三十度，因此中央集中润滑系统越来越多的用于开始的再润滑。

这里是一些产品的信息，我们提供两种版本的润滑油，一种是AG11-462这是高粘性的，它可以在零下三十度使用。那么另外一种新产品是AG14-61，是全合成油的类型，可以在低温至零下三十度保持良好的泵送性能。和前一种相比它可以达到的零下摄氏温度更低。两个产品是适用于两种不同的应用。一种是高粘附性的，是由矿物油和脂类构成的，还有一种是PAO物质构成的。这个润滑油它是温度的适用领域很宽，这里有三个温度，一个是泵送温度，可以看到两个产品的比较，第一个产品是到零下五度，零下十度。要依赖泵的设计。这个新润滑油可以用到零下三十度。甚至是更低。那么如果这个温度低于零下五度，你还是用前一种产品的话，如果是温度低于30度，也许40度我们有特殊的测试，来测试看到这个问组以后还有没有功能性的油膜，温度非常低之后油膜是不是还能保存，叶片一般到很低温度的时候会失去黏附性。一般来说如果产品在储存的阶段。一般温度是比较低的。可能十天会处在零下四十到六十度，所以我们测试的时候，会把温度降低，然后再加热。我们看一下他们的润滑性。这个流压力通常来说是我们在低温下是否具有润滑性还没有得到测试。这是一个流压力的测试，我们可以看到这两个产品之间的区别，如果我们测的某种润滑脂在零下三十度的流体压力为一千四百豪的话就可以用在零下三十度。那么他的扭矩是多少，那么你要看这个刚启动的扭矩和运营中的扭矩。如果扭矩高了一点，或者是低一点，最重要的是说在运行和启动的扭矩之间是很类似的。

另外，金属表面的粘附性，我们做了一个测试，垂直我们把它放在70度的温度下持续48小时。我们看它的产品，这个产品在几种情况下表现都是一样的，几乎没有区别。那么在这个新的解决方案下，他们的粘附性是最高的。

腐蚀保护，对于开试齿轮非常重要。因为变桨只能够移动90度，另外的270度必须要注意保护他不受腐蚀，因此，对于这个产品的腐蚀保护是特别重要。那么在我们的新的技术当中，相比旧技术有很好的腐蚀保护，而旧技术当然是没有这个保护的。所以，即便是在海上，如果只是说距离海一公里的距离的陆地，那么他其实是和近海是差不多的情况。我们在谈这个齿轮，齿轮是一个开式齿轮。通常来说是刮擦载荷实验。用了这个新技术我们可以达到负载是12，也就是说用我们的润滑脂达到的润滑油的级别。

往往很多客户都希望在滑轮和开式齿轮上用同样的润滑脂，因为我们进行了特殊的测试。使用测试材料在这个钢的表面进行了测试，那么在这个摆动测试当中。我们发现他的表现非常好，偏航和变桨的轴承，我们的产品是11-461/462，或者是14-61它具有很好的粘附性，低润滑剂的消耗，良好的磨损保护，长使用寿命，良好的腐蚀保护，长效底涂和低温泵送，白色的黏附性润滑剂确保风机在零度以下低温的可靠性运行，更长的维护周期，更少的润滑剂消耗和清理成本，降低总成本。这是新产品给我们带来的。而且他对于环境来说也是更友好的。

对我们的OEM的客户来说非常有意思，我们现在已经在你们的客户所在地方了。我们有大概三十多家子公司和分公司，在那些主要的风机使用国都有，在中国我们也有很大的一个分公司。