南高齿张波:海上风电齿轮箱的设计与开发-北极星风力发电网

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“润滑轴是非常重要的，这个能有效降低开发成本和开发周期。同时最大的一点就是它的可靠性是非常高。”9月18日，南京高速齿轮制造有限公司张波在2019 第十二届中国（江苏）国际风电产业发展高峰论坛上发表了重要讲话。

专题：现场直播丨2019 第十二届中国（江苏）国际风电产业发展高峰论坛

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以下为发言实录：

张波：各位领导、各位嘉宾大家下午好。作为一个部件供应商今天很荣幸在这里跟大家分享海上风电产品的一个开发与设计的一个经验。

我今天报告内容主要有四个方面：第一，这个图给大家看一个趋势，这从2015-2018年，2018年我们国内海装风电发展趋势，我看每年我们海装风电都在大幅度的增长。在这个趋势下我们作为齿轮箱制造商我们也开发了很多风电的轴承箱，这里面是我列出来我们自主开发的一些机型。

我们看这个海上机型特点就是功率级别比较大，最高的功率级别是4GW起步。从我们目前开发来看8GW、10GW都是采用中速，中速机型效率会更高，因为少一级高速级，同时它的可靠性也会，齿轮箱可靠性也会相当于三级齿轮箱更高。

我们看我们这个管理其实列了一下齿轮箱可靠性，其实齿轮箱可靠性可以计算出来，这个可靠性计算可以计算一些参数，比如说齿轮寿命，轴类的系数，我们通过这个系数来计算可靠性，海上我们可靠性是达到85%以上，这个是20年或者是25年，这个要看齿轮要求，如果是20年它的可靠性是85%。就是说我们考虑所有的部件，它的时效概率是15%，其实这个要求是非常高的。为什么这么说呢？就拿轴承来举例的话，一个轴承如果按照我们20的寿命来计算，他的寿命刚好20年，它是有一定失效概率的，这个概率是90%。我一个齿轮箱里面有十几个流程，这个是要把这些，如果你所有寿命都刚好是20年，把这0.9你要乘十四方，我只有百分之十几，首先我们要达到80%的可靠性我们轴承寿命是非常高的，至少要达到60万左右。甚至我们齿轮系数我们都是要标准的，IEC标准，我们有介绍规范，这个就是最低的规范，我们要达到一个高的可靠性这些系数都需要做一些放大。

海上风电齿轮箱它不完全跟陆上不完全一样，可以说是两个产品，为什么这样说，海上齿轮开发其实是有挑战的。这块儿我重点给大家说一句，第一个就是设计寿命的要求。设计寿命我们是25年，这个里面有很多东西是要研究的，因为我们IEC标准上面，包括轴承运力的计算。我们并不是简单把寿命从20年放到25年就行了，有很多参数是需要我们关注的。

可靠性要高，无论是任何企业对产品要求第一点就是可靠性，海上产品可靠性要求就更高了。我们知道海上风电电价是比陆上风电要高的，实际上我们海上齿轮箱的售价和陆上的售价是差不多，所以高可靠性我们是怎么实现我们要有新的技术，我们齿轮箱要做的更重一些，实际上就是变现带来的成本的增加，我们这块儿利润就会减少。首先来说这是很难的。

还有可维护性的要求，我们知道陆上要求高速流要维护，但是我们海上不光是高速级要维护，好多都需要维护。同时还有一个就是说维护成本非常高，刚才各位专家也谈到了船的问题，运维船。海上我们通过高做船维修，你要去吊装大的运维船，实际上一个是成本，一个是时间的问题。

还有一个挑战就是说目前在行业内实际上是没有对海上齿轮箱开发没有一个正式的一个标准，目前我们贯彻还是IEC继L标准，或者我们认证公司有一些认证的要求。实际上业内对海上齿轮箱的规范实际上是没有的。

储备这块儿我们是在技术团队内部挂了一个项目组，这个项目组是专门来做海上齿轮箱的研发工作，有几个要求：一个是要我们完成海上指标规范，使用维护是不一样的。包括我们海上项目开发一些支持的工作。

如何保障产品的可靠性？首先必须要有流程，我相信所有的企业所有的共都会有流程，但是有流程是一方面，同时我们必须要保证我们流程得到有效的执行。还有一个我们自己的流程是不是合理，流程是不是越精细化越好？也不一定，越精细化的话我们的效率越低，怎么制定一个合适自己企业的一个开发流程实际上是非常重要的。

整个流程链条里面每一个点怎么保证这个可靠性，首先我们要有专业的开发工具，这里面我只是列了一部分，列了一部分我们的开发工具，我们有分析软件，我们的齿轮计算软件，包括我们自动分析软件。实际上这个软件对一个企业是非常重要的，为什么这么说，我是深有体会的，在10年前我们去做一个产品，我们去做一个分析，我们当时是不具备有些分析能力的，但也要做这个任务，你必须要做结构链的计算，那个时候我们都是去比如说外部的机构去做，基本上都是国外企业在做。这个周期是非常长的。在10年之前我们是可以接受的，10年前我们一年开发的项目可能就只有一个。但是我们现在一年又60几个新品，你这时候再去外围做一些计算，实际上这个周期就非常长，但也不能满足我们齿轮箱一个交期。所以说工具是重要的。

有了硬件设施我们还要有自己的设计理念。这个就是技术人员去创新，去做一些新的尝试，这些尝试主要是针对我们遇到的齿轮箱的一些技术难题，比如说我们轴承问题，轴承损害，轴承打滑我们有很多措施，比如我们采用可靠性技术，还有轴承在外圈上面维修，这都有效解决的轴承打滑的问题。实际上油路问题是一个很大的问题，但是我没有当成很大的问题，其实这是一个非常大的问题。

再一个就是DFMEA，实际上每个企业都要建立DFMEA的数据库，DFMEA是什么？DFMEA就是时效分析及营养分析，我们齿轮箱可以看到一个系统，这个系统可以分成很多的子系统，很多部件，每一个部件下面还有好多零件，怎么做这个DFMEA，每一个零件时效模式我们都要识别出来，那么这样的话所有的时效模式同时还要对它进行一个打分。这个数据库建立是很重要的，对于我们高质量来说我们内部已经形成了这个数据库。在产品设计初期我们就把问题全部规避掉了。

产品设计好之后我们还要有好的效率，我们实际上对于齿圈加固来说，尤其是大环数的齿圈我们推荐用改造的技术。还有产品的试验这个是非常关注的，流量试验，这些流量是不是符合我们设计的预期。我们低温试验模拟低温环境下的性能测试。实际在在里面严苛的实验叫HALT试验，我们很希望是做这个试验，它其实是总结20年寿命的试验。这个实验目前我们也有很多业主或者很多客户要求去做这个实验，实际上这个成本是非常高的。

因为做了这个实验我们齿轮箱已经跑了20年了，相当于这个齿轮箱已经报废了，这块儿成本比较高。不单是齿轮箱，希望我们客户包括业主在这一块儿都要承担一部分的费用。

最后一个就是持续改善，我们齿轮箱会遇到很多问题，但是遇到问题我们有办法可以解决掉，比如说断齿、漏油、轴承打滑技术，实际上这些应对方案所有发生的问题我们都可以解决掉，再返过来直到我的新产品的设计。

最后讲一下产品平台。实际上产品润滑轴是非常重要的，这个能有效降低开发成本和开发周期。同时最大的一点就是它的可靠性是非常高的，为什么这么说？我们有的齿轮箱运行10年以上都没有问题，我们有很多齿轮箱做了HALT试验，我们有800多种、1000多种齿轮箱的型号，我们在里面有很多的优秀的产品，我们在做新产品的时候我们就可以在这些产品直接选用。实际上它是在封场，或者它是经过HALT试验过的。这样可以保证我们产品非常可靠。

最后一张照片结束我今天的发言，最后一张照片也是我在华能风场拍的照。预祝我们海上风电发展越来越好，谢谢大家。

（发言为北极星风力发电网根据速记整理，未经本人审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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