2022年11月16日，電氣風(fēng)電海神平臺半直驅(qū)機(jī)組EW8.5-230一鍵并網(wǎng)，刷新全球已吊裝的最大風(fēng)輪直徑機(jī)組紀(jì)錄。截至目前，該平臺超100臺機(jī)組批量運(yùn)行1年有余，運(yùn)行穩(wěn)定，通過山能渤中B場址和國華渤中B2場址源源不斷地向齊魯大地輸入綠色電力。

在這一機(jī)組的優(yōu)秀表現(xiàn)基礎(chǔ)上，電氣風(fēng)電再造半直驅(qū)利器——海神平臺EW13.0-252機(jī)組。海神平臺EW13.0-252機(jī)組是電氣風(fēng)電自主研發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大容量、大風(fēng)輪半直驅(qū)機(jī)組。

海神平臺EW13.0-252樣機(jī)，位于廣東省汕頭風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地，自2023年12月9日并網(wǎng)以來穩(wěn)定運(yùn)行，截至目前平均可利用率高達(dá)99%以上。

可靠性打造Step 1

融合十余年海上風(fēng)電成熟經(jīng)驗(yàn) 鍛造風(fēng)機(jī)優(yōu)良DNA

風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)仿真與樣機(jī)運(yùn)行校核高度一致

源頭上保障可靠性

優(yōu)秀的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，是風(fēng)機(jī)的DNA，能從源頭上確保機(jī)組的可靠性。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)階段的仿真模型，與產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)越接近，說明設(shè)計(jì)結(jié)果越精準(zhǔn)。

EW13.0-252機(jī)組在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了充分的、高標(biāo)準(zhǔn)的仿真和校核。在深入理解EN、ISO、IEC、GL、GB等國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，基于電氣風(fēng)電自有的中國最大海上風(fēng)電樣本庫的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，額外針對高于標(biāo)準(zhǔn)條件的極端條件和故障工況，如實(shí)際風(fēng)場出現(xiàn)過的負(fù)剪切工況和高尾流工況等，進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)仿真校核并制定了針對性的控制策略。從樣機(jī)運(yùn)行表現(xiàn)來看，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)階段的仿真數(shù)據(jù)高度一致。

在整機(jī)環(huán)境上，除了標(biāo)準(zhǔn)的冷卻計(jì)算，還進(jìn)行了基于三維模型的整機(jī)流場仿真和溫度場仿真，并基于大量實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，修正了仿真模型和系數(shù)，保證了風(fēng)速測量計(jì)算和溫度計(jì)算的高保真度。

針對機(jī)組大型化特性，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了額外的整機(jī)模態(tài)分析和動(dòng)力學(xué)分析校核，如葉片有限元強(qiáng)度、變形計(jì)算外的整機(jī)頻率模態(tài)分析、阻尼分析、flutter分析以及大攻角振動(dòng)分析等，最大限度保證120米以上葉片的高效氣動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性；機(jī)組的驅(qū)動(dòng)鏈、整機(jī)結(jié)構(gòu)件不僅完成了有限元強(qiáng)度校核，還進(jìn)行了整機(jī)動(dòng)力學(xué)分析，避免了大型化結(jié)構(gòu)件在特殊工況下的異常振動(dòng)。

這些仿真結(jié)果均在EW13.0-252樣機(jī)的后評估中予以驗(yàn)證，以機(jī)艙振動(dòng)的后評估結(jié)果為例，如下圖，可以看出樣機(jī)的實(shí)測高頻數(shù)據(jù)結(jié)果與仿真計(jì)算結(jié)果有較好的一致性。

圖 / 機(jī)艙振動(dòng)加速度有效值最大值的實(shí)測與仿真對比

可靠性打造Step 2

全方位顆粒度測試：從材料、關(guān)鍵部件、車間到風(fēng)場

僅僅是經(jīng)樣機(jī)運(yùn)行校核的優(yōu)秀風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。電氣風(fēng)電通過從材料、關(guān)鍵部件、車間到風(fēng)場的全方位顆粒度測試，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量保障的關(guān)鍵一環(huán)。

在材料、關(guān)鍵部件端，電氣風(fēng)電通過產(chǎn)品保證計(jì)劃、制造工藝計(jì)劃，提前識別每個(gè)部件的關(guān)鍵控制點(diǎn)及工藝控制措施，制定檢測機(jī)制，同時(shí)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料、生產(chǎn)、測試、運(yùn)輸、服務(wù)等多角度提前識別潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并制定響應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施，最大程度消減對部件可靠性的影響。

·葉片 參考國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61400-23，開展全尺寸測試，對葉片頻率、模特、阻尼等物理固有特性，揮舞和擺陣方向累計(jì)載荷分別進(jìn)行前靜載、疲勞和后靜載測試，驗(yàn)證葉片承受極限載荷的能力以及全生命周期過程中的可靠性。

圖 / 葉片測試

·齒輪箱 作為半直驅(qū)機(jī)組的傳動(dòng)鏈核心部件，承受著復(fù)雜多變的載荷和惡劣的工作環(huán)境，其可靠性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。為了確保齒輪箱的設(shè)計(jì)和工藝可靠性，電氣風(fēng)電在整體可靠性設(shè)計(jì)過程中，充分開展了失效模式與效應(yīng)分析（FMEA），及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決齒輪箱設(shè)計(jì)中的潛在問題，從而提高其整體可靠性。除了FMEA分析外，電氣風(fēng)電還進(jìn)行了多項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)來驗(yàn)證齒輪箱的設(shè)計(jì)和工藝可靠性。這些試驗(yàn)包括效率測試、應(yīng)力LDM測試、密封性測試等。

圖 / 齒輪箱對拖試驗(yàn)

·發(fā)電機(jī) 作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的另一個(gè)核心部件，其性能及環(huán)境適應(yīng)性同樣對整機(jī)的可靠性產(chǎn)生重要影響。為了確保發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行的過程中都能夠達(dá)到預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)，電氣風(fēng)電與供應(yīng)商合作針對發(fā)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電磁性能進(jìn)行全面的系統(tǒng)優(yōu)化匹配設(shè)計(jì)，并進(jìn)行全方位的嚴(yán)格測試，其中，模擬惡劣工作環(huán)境下不同負(fù)載、容錯(cuò)運(yùn)行等運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測其內(nèi)部溫度分布，并評估其散熱系統(tǒng)的性能，規(guī)避機(jī)組超溫風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還進(jìn)行了絕緣系統(tǒng)熱老化試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)等耐候性試驗(yàn)確保海上高鹽霧環(huán)境下的絕緣長期穩(wěn)定可靠，規(guī)避電氣風(fēng)險(xiǎn)。

圖 / 發(fā)電機(jī)對拖試驗(yàn)

同時(shí)，為了保證一體化集成驅(qū)動(dòng)鏈技術(shù)的成熟應(yīng)用，除了上述葉片、齒輪箱與發(fā)電機(jī)的部件測試及匹配性優(yōu)化設(shè)計(jì)外，電氣風(fēng)電還對整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了多維度的測試，如：動(dòng)態(tài)響應(yīng)測試、振動(dòng)和噪聲測試等，以確保其在各種復(fù)雜環(huán)境下都能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

在車間生產(chǎn)端，電氣風(fēng)電對驅(qū)動(dòng)鏈、機(jī)艙、輪轂三大裝配體的上百個(gè)裝配工序進(jìn)行全過程記錄。整機(jī)裝配完成后，車間在每一臺整機(jī)出廠前對30多個(gè)零部件及系統(tǒng)進(jìn)行多達(dá)近500項(xiàng)測試，以驗(yàn)證車間裝配準(zhǔn)確完成、各部件運(yùn)行邏輯符合設(shè)計(jì)要求，最大程度減少風(fēng)場端的調(diào)試步驟，保障海上風(fēng)機(jī)吊裝完成后可一鍵啟機(jī)。

在風(fēng)場端，先進(jìn)的數(shù)字化智慧風(fēng)場解決方案為風(fēng)電場配置完善的智能主控系統(tǒng)、場控系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、智能終端，搭配云端的智能診斷平臺、遠(yuǎn)程聽診系統(tǒng)、故障預(yù)測及健康管理系統(tǒng)，為風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)一步保駕護(hù)航。

可靠性打造Step 3

100+智能傳感器，精細(xì)化監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)，

實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證閉環(huán)優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)化為可靠的產(chǎn)品

樣機(jī)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為批量產(chǎn)品的穩(wěn)定運(yùn)行

為了精細(xì)化監(jiān)測機(jī)組各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對開創(chuàng)性采用的各項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證閉環(huán)，EW13.0-252樣機(jī)上配置了上百個(gè)智能傳感器測點(diǎn)。

其中，除了機(jī)組的溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、轉(zhuǎn)速等機(jī)組常規(guī)狀態(tài)測點(diǎn)外，同時(shí)拓展涵蓋了各項(xiàng)針對風(fēng)機(jī)子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的測點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)超長葉片的葉片運(yùn)行驗(yàn)證，機(jī)組在葉身，葉根多處內(nèi)嵌應(yīng)變傳感設(shè)備，同時(shí)在每一支葉片內(nèi)部安裝了微型攝像機(jī)實(shí)時(shí)可視化監(jiān)葉片在旋轉(zhuǎn)中的亮度視頻和形變音頻，經(jīng)驗(yàn)證，葉片運(yùn)行與仿真結(jié)果高度一致。

上述測點(diǎn)的信號除了實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)變化狀況的監(jiān)測，其所形成的海量數(shù)據(jù)經(jīng)過清洗與分析，可進(jìn)一步對風(fēng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行后評估閉環(huán)，完整驗(yàn)證各項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)。

圖/葉片內(nèi)部攝像機(jī)畫面

可靠性打造Step 4

通過所有安全與功能性測試，獲得型式認(rèn)證報(bào)告

目前，EW13.0-252機(jī)組已經(jīng)成功通過包括安全與功能，機(jī)械載荷和功率曲線等測試，并獲得權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的型式認(rèn)證證書和報(bào)告。

電氣風(fēng)電在發(fā)展歷程中，積淀了中國最大的海上風(fēng)電樣本庫，以多個(gè)項(xiàng)目為依托，開創(chuàng)性地引領(lǐng)中國海上風(fēng)電步入3MW+時(shí)代、7MW時(shí)代、8MW時(shí)代、11MW時(shí)代……

EW13.0-252機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，意味著電氣風(fēng)電在海上機(jī)組大型化道路上再次踏出了堅(jiān)實(shí)一步，以實(shí)際運(yùn)行表現(xiàn)檢驗(yàn)了半直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的開發(fā)設(shè)計(jì)與測試驗(yàn)證能力，為電氣風(fēng)電大容量半直驅(qū)機(jī)組的批量應(yīng)用及下一代產(chǎn)品的優(yōu)化迭代打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

道阻且長、行穩(wěn)致遠(yuǎn)。電氣風(fēng)電仍將穩(wěn)扎穩(wěn)打地穩(wěn)步迭代，向客戶兌現(xiàn)“高可靠、可信賴”的承諾。