会议直播 | 鉴衡认证中心风能事业部副总经理蔡继峰：检测认证对提高风电设备可靠性的作用

12月21-22日，由中国可再生能源学会风能专业委员会举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。会议从全球风电发展历程、设备全生命周期以及机组和风电场的全系统三个维度全面梳理和解析可靠性问题，并就最突出的矛盾和共性的系统问题探索解决方案。

北京鉴衡认证中心风能事业部副总经理蔡继峰主题演讲《检测认证对提高风电设备可靠性的作用》

以下为发言实录：

各位专家、同仁大家下午好，我是来自北京鉴衡认证中心的蔡继峰，作为第三方认证机构想给大家介绍一下第三方是通过什么样的工作型式来对风力发电机组可靠性做一个把关。我今天的内容主要从以下三个方面展开，首先会介绍一下当前风能检测认证背景，然后会介绍一下当前最主要的形势认证，这种模式是如何来工作的，从而来提高设备的可靠性的。第三块介绍一下在认证过程之中发生的案例。

首先看一下检测案例的背景，先介绍一下检测认证这样的第三方本身存在的意义，我们知道在早期的市场理论都是基于完全竞争、信息对称，在这种假设下的市场行为，但是我们也知道市场上的信息不对称在现在看来是到处存在的，在上个世纪60、70年代，有三位经济学家提出了信息不对称下的市场行为，尤其是提出柠檬市场的理论，如果一个市场不能分辨出来什么是好的，什么是坏的，那么作为一个购买者，就只愿意付出较低的价格购买产品，这时候供应好的产品的供应商就会自然退出这个市场，这个市场剩下的可能就是相对比较差的质量的产品。

这三位经济学家在2001年共同获得了诺贝尔奖，奠定了基础，我们检测认证的存在在第一点上就可以尽可能打破信息不对称，至少给产品质量一个标识，从这个角度提高产品的质量。回过头看一下风电的发展情况，这是全球风电发展情况，从1887年全球第一台风电发电机组诞生到去年底全球装机容量达到4.7亿千瓦。国内的检测认证的情况，国内风电起步比较晚，直到2008年之前都是缓慢的增长期，但是在2008年的时候由于政策的引导，这时候整机厂大量引进国外技术，装机容量大幅度上升。这个时候设计认证这种模式被推上前台，是通过规范设计的方法和流程的手段来进行，促使当时引进技术的时候，有一套完整的设计规范和流程，会促使国内整机厂消化吸收的时候更好理解国外技术。

经过几年来的增长和积累，国内整机厂具备很强技术研发实力，这个基础上国内整机厂开始提出不断进行优化，并且进行自主创新，同时伴随着机组大型化趋势的发展。当前并不能满足行业内机组的要求了，2015年开始大面积推行型式认证，型式认证最大的增加点就是增加了测试的验证工作，通过样机的测试和实体进行比对，最终检验设计以及新的技术是否符合预期。

接下来具体介绍一下型式认证是什么东西，这是型式认证工作模块，最主要是三个模块，第一个是设计评估，第二块是制造评估，第三块是型式试验，先看一下设计评估，设计评估从理论的角度对设计进行把关，主要方法有对机组的设计流程之中找一些关键点进行验证，比如集成的载荷对不对，流程对不对，方法对不对，第二种方式通过独立运算的方式，在早期还是发现一些问题，比如说发现在设计的时候，对标准不到位，导致设计方法出现问题，还有计算的过程有错误。再看制造评估，制造评估是用来评估我的设计已经完成了，但是这种设计是否能被批量化制造出来，这时候有三个环节，首先看制造工艺，这个工艺决定了能不能制造出一台解决的是从零到一的问题，第二个检查一下质量管理体系，保证批量化制造的评估。第三个是一致性审查确保生产的东西和预期的东西是否是一致的，这个过程之中，我们也发现一些问题，比如在制造的时候螺栓扳手不送检，力矩偏移，对整体性能是有影响的，还有一致性的问题。

第三块就是型式试验，验证设计，通过测试来进行设计，当前主要测试手段大概有这些，第一个是安全功能测试，安全功能测试主要是从机组的行为上进行的验证，什么意思？就是说我的机组动作比如说会不会进行顺桨停机，从动作上进行验证，第二个行为一致的时候，载荷结果是不是和预期的是一致的，进行载荷的测试对仿真计算进行比对验证。第三是功率特性测试，第四个是叶片测试，因为叶片主要是复合材料，做设计的时候很多计算理论并不完善，导致计算的时候认为强度是足够的，但实际上可能承受不了，叶片试验主要是看看我制造出来的叶片是不是能扛住载荷。

完成这三块工作我们就完成了对特定的机型，某一款特定机型系统性的验证，从侧面上已经提高了技术的可靠性。这几年来，我们也在型式认证的过程中尤其在测试时候发现不少问题，接下来主要针对这个给大家做一个分享。

整机测试是通过坎贝尔图分析的，分轮转速倍频就是整个系统的外界的力量的来源，这个横线是系统自由频率，蓝色的竖线表示机组的运行区，只有在运行区内才能发生，运行区外不用考虑了。有了这个图可以考虑如果这些斜线和横线有焦点，焦点意味着有共振的点，但也不是所有都能相交，这是通常我们常规的塔架，旋转一周的时候会有三次循环，这个塔架的时候和二P相交是不可避免的。有了这个之后测试的时候，因为知道整体的，最终会落在某些关键部位，测试的时候会测塔架，塔底的位置，通过它来进行对比，看看有没有什么异常现象，然后进行分析。接下来看几个案例。横坐标是风速，纵坐标是塔架的载荷，蓝色的点是测试结果，可以发现测试结果这个地方有比较大的异常的波动，发现确实在某些时刻，会出现比较大的振动。

确实塔架3P有一个焦点，就是潜在的功能区，事实上设计的时候，一般真的发现这个问题，设计的时候一定会有策略来消除这种影响，我们看一下实际的转速的情况，黄线表示共振对应转速，红线表示设计的时候结果，可以看到从下往上接近功能区的时候很快串过去，但是蓝色是实测结果，有些时候会在附近，自然会导致波动的加剧，所以我们分析发现是设计的时候策略，设计策略高估了现场控制能力，之后进行了优化。

这个低功能策略是不是一定能很好的实施，对楼塔来说这块验证工作是比较关键的。再看第二个案例，这个案例发现额定风速处塔架左右弯矩出现异常山，一开始说2P好象没有多少能量的，哪怕相交也是不可能的，为什么这个机组相交之后会出现振动，也是百思不得其解，后来居然发现在某些信号中有很低的2P成分，如果有这个成分，确实和塔架左右流转是匹配的，左右的信号，如果真的是这样的信号，能发生振动，这个东西哪来的？控制器，发现控制器中未对输入器进行2P滤波，传递函数又放大了2P信号，导致输出的2P滤波消失了。

看一下第三个案例，这个案例是发现整体上实测结果与仿真结果差了很多，是不是分轮质量不平衡导致的，不平衡有两类，一个不平衡是气度的不平衡，体现在推力上，推力的胶片会引起风机前后方向的振动，质量不平衡主要是旋转方向，在左右的甩动。后来查阅样机的日志的时候发现样机有的叶片坏了，做了维修，维修的时候确实意识到要进行质量配平，但是有一些误差，发现这个误差有3000Kgm。这个结果不是完全不能用于模型验证，模型验证的时候就把3000Kgm放进去，这个模型还是没问题的，只是样机有问题，这样肯定运行不到20年，于是建议他们重新进行配比了。这是整机测试时发现的案例，接下来看叶片全尺寸试验，相对早期的时候在静力试验的时候，看叶片最大承载能力，在近几年来在测试时发现破坏越来越少了，看得出国内的叶片制造设计和生产工业也在逐步的提高，但是近年来主要发现的问题已经通过静力试验转为提高试验，因为最近经常会有连接，会有新的设计，这种设计仿真手段不能很好替代，做试验的时候就出现问题了。

这是某个叶片做摆振方向疲劳试验的时候，10万次时，发现小腹板起始处粘接出现开裂。这是一个截面，最开始是矩形设计的，最终对原因的归结分两个方面，第一个是截面形状不合适，第二个是制造工艺的原因。

这是我今天要分享的几个案例，最后做一个总结。从试验过程中发现，机组是一个各个子系统都会影响，某个地方发现异常的时候并不一定是这个地方出了问题，振动异常可以帮助我们分析很多具体某些系统的原因，查找原因的时候要系统的考虑。第二个叶片机组越来越揉，征集的匹配性越来越敏感，整机的测试验证更为需要。运维对机组的可靠性关系重大，不当的方式可能会对机组的可靠性带来风险，当前叶片问题主要集中在工艺细节，需要疲劳试验予以验证，叶片试验是非常有必要的。说了这么多型式验证的好处，但是也有它的问题，做了验证，也还是无法保证项目的可靠性，我认为机型是否适合发电厂，在型式验证时是缺失的。第二个风场开发过程中的制造、运输、安装、维护是缺失的，这也是一个关键点。这个问题解决上，除了大面上来说推动项目认证可能是一个方案，但是确实广泛实施条件不具备，建议对风险比较大的项目，比如现在海上项目或者地形非常复杂的项目，这些项目首先对风场进行评估，这可以在很大程度上降低设计风险。我今天要演讲的就这些，谢谢大家。

（发言为电力头条App根据速记整理，未经本人审核）