风电制造企业（共8篇）
风电制造企业 篇1
1我国风电装备制造企业发展现状
目前世界风电装备制造业发展稳定, 涌现出一批优秀的风电装备制造企业, 包括丹麦的维斯塔斯公司、西班牙歌美飒公司、德国安耐康公司等。截至2011 年, 维斯塔斯市场占有率20. 9% , 排名第一; 通用市场占有率为12. 5% , 排名第二; 安耐康市场占有率为10. 6% , 排名第三[1]。
目前, 我国发电机、齿轮箱等零部件制造企业本地化落实情况比较好, 已基本满足国内风电产业需求。但风机核心部件如风电机组主轴承、控制系统等自主研发能力不足, 对国外进口的依赖较大[2], 本文所研究的风电装备制造企业为风电整机制造商。
截至2011 年底, 中国风电整机供应商共29 家, 中国累计风电装机市场排名前五企业中, 内资企业总市场份额占60. 7 % 。其中华锐、金风、东汽三家合计占比为52 . 2 % , 形成了以华锐、金风、东汽三大龙头企业, “三足鼎立”的发展格局[3]。
2 我国风电装备制造企业发展存在问题
2. 1自主研发力量严重不足
虽然我国风电发展速度快, 但自主研发和创新能力弱, 技术更新赶不上市场需求。目前, 我国大多数风电装备制造企业选择的技术创新模式为: 以与国际知名风电整机制造企业联合创新的模式为主, 自主创新为辅的方式进行[4]。我国五大风电整机制造商在部分风机的研发方面基本都采用了联合创新的模式, 如表1 所示。
数据来源:行业数据整理
2. 2风电机组整机制造业缺乏宏观调控, 发展不协调
目前, 我国70 多家风电制造企业采用整机制造, 零部件制造企业较少而且比较零散。但是, 国家规定, 采用国外风电机组必须有70% 的零部件要在本地生产, 因此, 存在零部件配套满足不了风电发展需求的问题。风电制造行业缺乏宏观调控和生产计划, 导致行业发展不协调。
2. 3装机速度过快, 技术不成熟
从2005 年开始, 我国风电行业发展速度特别快, 装机容量也一路飙升: 累计装机容量增长了2 264% , 增长速度排名全球第一。但是, 装机容量大不代表技术先进, 只是一味追求数量增长而技术并未真正达到先进水平。
3提升我国风电装备制造企业发展对策与建议
3. 1提高对宏观环境的适应力
能够对本行业有关政策形势及经济形势有一个准确预测, 从而制定风险预警系统, 对风电装备制造企业在大的冲击来临之时, 从容应对具有重要意义。2011 年, 我国一些风电企业开始进入“冬天”, 出现减产、资金链断裂等问题。企业要对宏观经济形势、对政策变化准确把握, 降低发展过程中可能遇到的风险。
3. 2加大技术创新人员的培养与引进力度
一是完善专业技术人才开发、引进与培养机制。企业要善于发现和引进专业技术人才; 二是建立科学合理的人才激励制度。采用最基本的物质激励政策, 如技术入股、将科研成果与薪资挂钩措施, 提高技术人员的创新能力; 采取非物质奖励, 如将技术创新成果与职位晋升挂钩、提供更多培训机会、弹性上班时间等方式。
3. 3提高企业自主创新意识与自主创新能力
要想从根本上提高技术创新能力, 就必须坚持自主创新。虽然自主创新在人力、物力、财力上会消耗很多, 见效比较慢, 周期较长, 但是企业应该坚持自主创新与技术引进并重, 只有这样, 才能长足发展。
3. 4准确分析市场, 提高营销能力
首先, 对市场进行准确分析。风电装备制造企业受政策影响比较大, 因此, 在开发新产品之前, 必须做好市场分析, 包括市场现状分析、需求分析以及趋势分析。其次, 提高市场营销能力。加强对、营销团队建设, 提高营销人员素质, 提高服务水平。最后, 做好售后服务。建立完善的售后服务体系, 对客户的风机安装进行指导、风机日常运行进行维护, 定期进行安全检查、故障排除等。
摘要：我国风电装备制造企业是新能源行业中的科技型企业, 发展速度很快, 但在快速发展的过程中也出现了技术创新力弱、发展不稳定等诸多问题。通过对我国风电装备制造企业发展现状的分析, 找出存在问题并提出针对性建议。
关键词：风电装备制造,技术创新,建议
参考文献
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风电制造企业 篇2
1、南京高速齿轮制造有限公司南高齿是我国机械工业核心竞争力100强之一，国内风电传动设备的龙头企业，拥有变桨、偏航和增速等主传动核心技术。企业已经拥有年产700台1兆瓦以下风电主齿轮箱的批量化生产能力；1兆瓦和1.5兆瓦的风电主齿轮箱已试制成功，2兆瓦的已研制成功，3兆瓦的已着手开发。其建设的风电齿轮箱专业生产和全闭环加载试验流水线，是目前世界上第二条高水平的风电齿轮箱生产制造线。南京高速齿轮制造有限公司是该公司在科学园建设的风电传动设备及控制设备的研发生产总部，总投资30亿元，主要产品为FD2160型风力发电机齿轮箱、1660KW风力发电机齿轮箱、825KW风力发电机齿轮箱。2009年实现产值41亿元，增幅连续三年保持在100%左右。
2、南京金风科技有限公司是国内风电行业领先的从事大型风力发电机组研究开发制造企业金风科技于2008年9月在江宁投资设立，注册资本1.16亿元，总投资2.5亿元，主要生产1.5-2MW风力发电机组和风力发电电机。计划一期建设厂房2万平方米，打造电机生产基地、电控基地、研发基地和培训基地四大功能，建成后可年成200台风电机组和1000台发电机。
3、中材科技股份有限公司是我国纤维复合材料行业唯一的集研发、产品制造与销售、成套技术与装备于一体的高新技术企业，是中国特种纤维复合材料的技术装备研发中心和中国国防工业最大的特种纤维复合材料配套研制基地，拥有完整的非金属矿物材料、玻璃纤维、玻纤复合材料产业链，引领中国特种纤维复合材料的技术发展方向。目前该公司风电叶片项目正式进入产业化运作阶段，年产风电叶片200套以上。
4、南京金腾重载齿轮箱有限公司主要生产各种高速、重载、精密齿轮箱，系列鼓形联轴器，蜗轮丝杆升降机等产品，高速重载齿轮设计制造技术力量雄厚，装备先进。2009年实现产值1.8亿元，增长84.2%。
5、南京南瑞继保工程技术有限公司主要产品：（1）RCS-900
继电保护，市场占有率40%，国际领先。（2）RCS-9000变电站自动化，占有率30%，国际先进。（3）PCS-9500直流输电控制和保护，占有率50%，国际先进。公司在继电保护、数字化变电站、直流输电控制等领域拥有完全自主知识产权的核心技术。2009年，该公司共投入6000多万元用于电厂保护及自动化、变电站综合自动化系统、电力电子、工矿企业电力系统保护及自动化等产品的研发，完成销售收入19.2亿元。
6、南京南瑞继保电气有限公司主要从事电力系统保护和控制，为全球五大继电保护生产厂商之一。在继电保护、电网安全稳定控制和高压直流控制保护等技术领域实现了重点突破和重大跨越，打破国外技术壁垒和垄断，确立了我国继电保护和稳定控制技术和产品的国际领先地位。220KV-500KV线路保护占44.26%,500KV保护39%,变压器保护35.1%,均为全国第一。2009年R&D占销售比重8.3%，实现销售收入10.1亿元。
7、国电南京自动化股份有限公司从事数字式发变组保护、变电站所自动化系统的产品研发生产。所担纲的电力自动化技术拓展和产业化项目已应用在中国首条750KV变电站自动化系统西北电网工程以及华东电网动态监测分析系统，成为行业领域的技术先锋。主要产品为电网自动化保护设备和电厂自动化保护设备，市场占有率分别为21%、10%。核心技术：（1）基于Y/△变换磁通制动、波形跟踪比较和变压器同步识别饱和判据；（2）基于序分量方向电抗器黄疸保护和基于波形跟踪比较法的差动保护；技术水平国际领先。2009年实现销售收入18.5亿元。
8、南京菲尼克斯电气有限公司、菲尼克斯亚太电气（南京）有限公司菲尼克斯电气公司主要负责销售、开拓市场；菲尼克斯亚太公司是负责产品研发。主要产品：（1）工业用重载连接装置，市场占有率40%；（2）防雷分线模块，占有率30%；（3）Interbus，占有率为20%。电子接口、电力接口领域及工业自动化技术领域世界一流，核心技术为国际先进的连接技术。2009年两公司分别实现销售收入
8.7亿元、8.1亿元。
9、江苏方天电力技术有限公司主要产品江苏火力发电技术能
耗实施监控系统、节能减排统一平台，产品技术水平国内领先，主要用于火力发电厂，江苏地区市场占有率100%，2009年销售收入3.7亿。
10、中电电气（南京）特种变压器有限公司主要产品为矿用隔爆变压器、变频器等特种专业变压器，产品主要应用在矿山、煤矿、电力电子行业，市场占有率达20%以上，技术水平达到国际先进水平。2009年实现销售收入3亿元。
11、南京四方亿能电力自动化有限公司主要产品为CSC-2000变电站自动化监控系统软件、CSGC-3000/DMS配网自动化主站系统，应用于继电保护领域，市场占有率10%，技术水平国内领先。2009年实现销售收入2.4亿元。
12、江苏帕威尔电气有限公司、江苏帕威尔置信非晶合金变压器有限公司主要生产中、高压领域的断路器、中置柜、充气柜、环网柜、GIS和非晶合金变压器等，产品参数和性能均处于国际一流、国内领先水平，七项产品获省级高新技术产品。2009年两公司分别实现销售收入16.8亿元、2.3亿元。
13、西门子电力自动化有限公司主要产品为变电站控制、远程控制、电能质量控制、电力通信、能源管理以及信息系统，电力传输通信控制系统技术国际领先。2009年实现销售收入2亿元。
14、江苏宏源电气有限责任公司主要生产非晶合金变压器，产品在江苏省市场占有率33%。2009年销售收入2.5亿元。
15、南京大陆中电科技股份有限公司煤质成分在线检测系统、电站锅炉泄露报警装置、电站锅炉飞地位，成为该领灰含炭量在线检测装置。电站智能测控处于国内技术创新的核心域的技术带头企业，基于活化技术的煤质成分在线检测系统等产品在国内居于领先水平。企业建有博士后工作站。煤质成分在线检测系统等产品市场占有率达到90%以上；电站锅炉泄露报警装置、电站锅炉飞灰含炭量在线检装置国内市场占用率在50%以上。2009年销售收入1.3亿元。
16、江苏金智科技股份有限公司国内最大的电厂设备保护装置和监控系统供应商。主要产品厂用电切装置、系统集成，国内市场占有率第一。IPACS-5000变自站综合自动化系统、FGTS-1000光纤光栅
温度在线监控系统等15项系统集成技术处国内领先。2009年销售收入2.1亿元。
17、南京科远自动化集团股份有限公司主要产品：流程工业过程自动化产品——NT6000分散控制系统，热工自动化领域全国市场占有率5%。R&D投入占销售比重6.8%。系统软件技术、控制软件技术、嵌入式控制系统技术、工业网络和现场总线技术、数据采集与处理技术、管理信息系统技术等核心技术的技术水平国内领先。2009年销售收入1.7亿元。
18、南京大全变压器有限公司主要产品：干式变压器、电力变压器、矿用隔爆变压器，国内市场占有率约为5%，产品均属于国内领先水平，部分产品的主要指标处于国际先进水平。2009年销售收入1.8亿元。
风电制造企业 篇3
2011年12月15日, 总投资20亿元的华锐风电湖北综合产业基地项目落户湖北省赤壁市。
据了解, 华锐风电科技 (集团) 股份有限公司是国内风电行业最大的专业化高新技术企业, 能自主开发、设计、制造和销售适应全球不同风资源和环境条件的风电机组。
华锐风电湖北基地集风电机组研发、生产、销售、维护、服务、培训为一体, 位于赤壁经济开发区茶庵岭工业园, 占地面积约300亩, 项目总投资20亿元, 其中一期投资10亿元, 年生产能力100万kW以上, 预计年产值40亿元。
风电制造企业 篇4
中国风电产业自21世纪初诞生以来，经历了跨越式的发展，给风电装备制造业创造了巨大的发展机遇，且国内风电制造企业在国际上的影响力日益提升。然而近年来，国内风电行业大规模、高速发展的装机容量与并网消纳的矛盾得不到根本解决的行业背景下[1]，风电制造企业自身也一直饱受库存大、准时交付率低等问题的困扰，如何通过优化企业生产运作减少外界因素对企业运营效率的影响已成为风电制造企业亟待研究与解决的问题。
1 国内风电制造企业生产现状及问题
近年来，通过不断整合，我国风电行业设备制造商从数百家缩减到数十家，行业集中度逐步提高。从产能来看，可以满足国内市场每年20GW以上的装机需求。风电装备制造业具有技术密集、产业链长、吸纳就业能力强等特点，然而随着风电产业发展速度放缓，处于产业链中上游的风电装备制造环节竞争日益激烈，同时，由于风电机组结构的复杂性和风电项目建设的长周期、不确定性，供应链和应对外部需求的变化已成为风电制造企业提高生产运作水平的瓶颈所在[2]。
1）风电场建设进度具有较高的不确定性，影响风电制造企业生产计划的准确性。风电场建设过程中存在诸多影响项目按计划运行的因素，包括核准等手续的办理、拆迁赔偿的协调、场内道路建设、气候因素等，这些因素牵扯面广且部分属于难预测、不可控，对风电项目进度的影响较大[3]，而风电机组的制造从采购到生产、装配均需要一定周期，现场进度变化直接影响生产计划的准确性，导致风电制造企业同时存在整机库存高和准时交付率低的问题。
2）原材料库存大，但齐套率低。某些原材料是影响风机制造的瓶颈材料，如国内风电制造企业常因叶片原材料供应紧张导致部分项目的叶片生产不能按期完成，由于风电机组的主要构成设备须向现场齐套发运，叶片与主机套数不匹配导致大量主机转为成品库存积压在厂，风电设备价值高昂，由此产生的库存浪费对企业利润的影响不可忽视。
2 风电制造企业的生产模式和特点
上述问题的解决不仅受限于风机产品的特殊性，由于风机制造属于整个风电场工程建设中的一环，风电制造企业的运作属项目型制造且更为复杂如图1所示，对不同的生产模式，在设计、计划、生产、采购方面的管理特点也不同，如表1所示。
上述三种项目型制造模式（ETO、ATO、MTO）的特点给风电制造企业的经营管理带来了多重挑战：
1）产品定制化。按客户要求定制的个性化产品，重复性低，非通用件多，结构复杂；对设计和技术能力要求高，既要满足客户的个性化要求，同时又要降低产品的复杂性，实现标准化、模块化、系列化，降低总体经营成本，以保障合理的利润。
2）销售是龙头。获得足够的客户订单是公司生存和发展的基础；销售报价比较复杂，需要多部门共同配合，以BOM信息、采购成本信息、制造成本、服务成本及其他经营费用信息为依据，准确估算出项目成本，保证合理的项目利润。
3）项目为最小经营和管理单元。项目是风电制造企业最小经营和管理单元，涵盖公司价值链所有环节，项目盈利能力和管理水平是公司整体盈利能力和管理能力的缩影；项目组织与职能部门形成矩阵式管理，沟通、汇报、协调复杂。
4）对供应商配套能力要求高。产品零部件成千上万，必须将更多的制造业务外包出去，借助于外部力量来增强企业的制造能力和对市场的快速响应能力，对供应商、分包商、外协商的管理已成了采购管理的重要内容。
5）准时、齐套难度大。准时、齐套是生产管理的重点和难点，物料齐套、成品成套、现场设备成套难度大，一旦失控极易导致生产进度和项目进度失控。
6）极易形成呆滞库存。项目定制物料的可替代性比较差，一旦有了库存积压，极有可能成为呆滞品；而且极易让供应商也形成呆滞库存，对库存呆滞品的控制和处理和项目之间的库存调拨处理较为棘手。
要应对这些挑战，核心是优化风电制造企业高效运行的核心——生产指挥体系，形成以为客户创造价值为导向的生产指挥体系。
3 生产指挥体系失灵的原因分析
如图2所示，风电制造企业生产指挥体系失灵，多是由于计划失效，不能有效指导生产、采购与发运，各业务板块之间缺乏协调不仅导致公司自身运营混乱、准交率低、库存高、缺货严重，还传导至供应商致其利益受损，进而降低了企业供应链的稳定性和可靠性。
造成计划失效的原因主要有四个方面：
1）计划集成性低。以某大型风机制造企业为例（如图3所示），企业生产运作的计划职能分散，且各自站在部门立场而非全局角度考虑，一定程度上存在立场冲突；计划时间节拍不一致，无法同步编制计划；整个公司层面缺乏产销协调及平衡部门。
2）计划准确性低。来自业主、供应商和企业自身的诸多因素都影响到计划的准确性，以某大型风机制造企业为例，业主项目工期的不确定性、销售预测的准确性低导致交货需求从源头上不准确；各类计划编制时的输入信息不准、不全、得不到及时更新，尤其是作为基础信息的库存数据、BOM信息不准，加之缺乏IT系统的支撑，信息无法充分共享，进一步降低了计划的准确性、可靠性。
3）计划的可行性低。计划制定时未进行充分的资源和能力验证，包括对关键生产资源（如产能、设备、人员、模具等）、物料齐套性、供应商供应能力、资金保障、采购提前期的综合评估，未考虑可能存在的风险，并制定有效的应对方案。
4）计划严肃性低。计划不能被严格执行，受发电行业格局的影响，尤其对国有风电制造企业而言，容易存在人为干预或干扰，同时对计划执行缺乏严格的绩效考核和奖惩兑现机制；供应商利益受损也可能导致其对企业缺乏信任，不按备货要求备货或不按期按量备货。
因此对风电制造企业而言，健康的生产指挥体系的关键是构建以集成性、准确性、可行性、严肃性为基础、以高效为目标的“一套计划”管理体系[6]。
4 我国风电制造企业优化计划管理的对策建议
从风电企业订单交付的流程来看，优化计划管理的关键是提高计划统筹能力、提高销售预测的准确性，强化对物料齐套、工厂成套等主要死点的管控，从而构建高效的计划体系，提升公司运营效率和效益。具体来讲，可从以下四个方面入手：
1）提高计划集成性。一是统一计划语言，在企业内部统一计划语言，规范计划定义、目标、范围，明确责任部门。二是统一计划逻辑，可参照SAP计划运行逻辑统一企业的计划逻辑，根据一般风电项目的供货周期拉长计划周期，如某风机制造企业将计划周期由3个月滚动调整为6个月滚动，其中第1个月计划为生产执行计划，原则上不得调整，第2、3个月计划用于指导生产准备和采购准备，后三个月用于指导长周期备件备货；此外，物料需求计划应作为采购备货计划唯一的正式源头，并合理设置安全库存。三是统一计划职能，建立产销协调委员会，负责产销协调及决策，设立统一执行叶片主生产计划、物料需求计划管理的职能部门，强化对销售发货预测计划的审核、主生产计划和物料需求计划的平衡职能，整合物流发货计划管理职能；此外，应统一对BOM、提前期、物料分类等基础信息的管理，保证信息的可靠性。
2）提高计划准确性。一是提高信息的全面性，通过SAP等信息系统实现库存信息在企业范围内的共享，建立项目管理系统，实现项目信息公司范围内的共享。二是提高基础信息的准确性，及时获取业主项目计划和进度分析，并作为交货预测的主要依据，从源头上提高机组交货时间和数量的准确性；提高库存数据、BOM、提前期的准确性。三是提高信息的及时性，及时提供业主需求变更、供应商供货变化、生产进度变化等信息并知会计划部门。
3）提高计划可行性。计划编制时，应开展对企业粗能力、细能力和供应商供货能力的验证及平衡分析；分析供应链风险，制定应急预案。
4）提高计划严肃性。严肃计划执行的纪律，强调任何人不得进行干扰，确保刚性执行；强化计划考核及奖惩兑现，优化绩效考核指标，企业主价值链前端部门适度分担后端指标，前后端部门相互考核。
5 结束语
风电制造企业要实现生产运营的根本改善和优化，必须对生产指挥体系进行系统重构，实现整个计划体系的全面统筹和统一资源调配，确保计划编制合理，加强计划执行考核，才可能从根本上减少浪费、提升运营效率。
参考文献
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风电制造企业 篇5
1内容与方法
1.1内容以该建设项目为评价对象, 针对试运行期
间职业病危害防护设施及控制效果和职业卫生管理措施等进行评价。
1.2方法根据本项目职业病危害的特点, 本次评价依据 《 建设项目职业病危害控制效果评价技术导则》[1]的要求,采用现场职业卫生调查、检查表分析、按照 《 工作场所空气中有害物质监测的采样规范》[2]采样、按 《 工作场所有害因素职业接触限值第1部分化学有害因素》[3]和《 工作场所有害因素职业接触限值第2部分物理因素》[4]检测、评价,并对劳动者进行职业健康检查。
2结果
2.1工艺流程及职业病危害因素时空分布工艺流程为将外购的铝合金材料下料,按照规定尺寸裁切、钻孔, 部分需要焊接的部位根据产品的要求进行氩气保护焊。 本项目生产环境及生产过程中职业病危害因素的时空种类与分布见表1。
2.2职业病危害因素检测结果连续3 d按照相应的国家标准检测方法对该项目工作场所空气中有毒有害物质浓度进行了检测,同时,对工作场所中物理因素高温进行了测定。
2.2.1粉尘经检测2个岗位铝合金磨尘职业接触浓度不符合相应限值要求,1个氩弧焊岗位空气中电焊烟尘时间加权平均浓度( CTWA) 不符合接触限值的要求,其他岗位电焊烟尘的职业接触浓度均符合要求。 见表2、表3。
2.2.2锰及其无机化合物经检测工作位空气中的锰及其无机化合物检测结果浓度均符合接触限值的要求。 见表4。
2.2.3臭氧、 二氧化氮和一氧化碳经检测焊接间2个焊接工操作位空气中的臭氧的浓度不符合接触限值的要求, 其余工作位空气中臭氧的浓度均符合接触限值的要求。 见表5。
注:CTWA—时间加权平均浓度;CSTEL—短时间接触浓度;PC-TWA—时间加权平均容许浓度。
注:CTWA—时间加权平均浓度;CSTEL—短时间接触浓度;PC-TWA—时间加权平均容许浓度。
注:CTWA—时间加权平均浓度;CSTEL—短时间接触浓度;PC-TWA—时间加权平均容许浓度。
注:生产情况及工人累计时间均为焊接时,8 h。 CMC—最高浓度;MAC—最高容许浓度;CTWA—时间加权平均浓度;CSTEL—短时间接触浓度; PC-TWA— 时间加权平均容许浓度;PC-STEL— 短时间接触容许浓度。
2.2.4苯和甲苯、 二甲苯经检测6个工作位空气中苯、甲苯、二甲苯的浓度均符合接触限值要求。 见表6。
注:CSTEL—短时间接触浓度;PC-STEL—短时间接触容许浓度。
2.2.5丙酮、 乙酸乙酯和环巳酮经检测包装区包装喷涂工作位空气中丙酮、 乙酸乙酯和环巳酮的职业接触浓度均符合接触限值要求。 见表7。
2.2.6噪声在检测当日生产情况下,测量了车间10个岗位,每周工作5 d、每天8 h等效A声级,生产车间2个打磨抛光操作位及机加工锯床工作位、数据钻床工作位工人接触的生产性噪声一天8 h等效A声级不符合接触限值的要求; 其余工作位工人接触的生产性噪声一天8 h等效声级符合GBZ 2.2-2007 《 工作场所有害因素职业接触限值第1部分物理因素》 中工作场所噪声职业接触限值的要求。 见表8。
2.2.7高温由测量结果可见,焊接间在正常生产、设置并开启两组排风系统排风,在每个氩弧焊工作地点均设1台电扇局部送风的情况下,4个氩弧焊岗位平均湿球黑球温度(WBGT)指数为25.2~25.4℃,均符合工作场所不同体力劳动强度WBGT限值的要求。见表9。
2.2.8振动打磨间打磨工位4 h等能量振动加速度符合工作场所手传振动职业接触限值的要求。见表10。
2.3生产车间焊接区局部排风防护能力和控制效果检测检测当日,根据手工氩弧焊工作岗位距离排风糸统风机及焊接间2个门口距离的远近,及检测当日实际的生产情况,选择并检测有代表性的手工氩弧焊岗位进行测定,见表11。
注:CSTEL—短时间接触浓度;CTWA—时间加权平均浓度;PC-STEL—短时间接触容许浓度;PC-TWA—时间加权平均容许浓度;a为超限倍数。
注:9#、12#、5#、6#、8#打磨抛光或焊接操作位均佩戴个体积分声级计。
注:WBGT—温球黑球温度( 指数) 。
注:接振时间为8h。
3讨论
3.1排毒和防尘设施评价
3.1.1焊接间防尘、排毒设施防护能力分析与评价该焊接间面积较小,由表11数据显示,在排风系统正常使用时, 各焊接点尘毒发生源的控制点风速均为0.1 m/s,不能将电焊烟尘和毒物吸入排风口内、排至高空[5]。 且离呼吸带近,电弧温度高,产生的电焊烟尘和臭氧浓度高,电焊间自然补风时风量不均,防护能力差[6]。 长期生产对劳动者存在职业病危害。
3.1.2打磨间的防尘设施分析与评价该项目未设局部吸尘、除尘设施。 打磨间冬季未设采暖设施,温度较低,若各打磨工作位都不配置电风扇局部送风,工作地点铝合金粉尘的职业接触浓度可能会更高。
3.2整改后防尘排毒防护设施的评价根据《职业卫生与职业医学》第5版“工业通风系统的测定与评价”的方法要求,建设单位根据整改建议进行了整改,严格控制手砂轮打磨产生的铝合金磨尘飞溅方向[7]。 经局部通风防尘排毒设施整改后, 焊接间和打磨间超标点位的危害因素浓度均符合GBZ 2.1-2007的要求,整改后的通风防尘排毒防护设施基本可行。 该项目防尘排毒设施基本符合国家职业卫生标准要求。
3.3噪声防护设施调查与评价打磨间、 焊接间噪声强度较大,与其他作业隔开。 选用低噪声的空压机、远离检验包装等非噪声作业区。 按照GBZ/T 229.4-2012 《 工作场所职业病危害分级第4部分:噪声》[8]的规定, 其中打磨抛光操作位工人接触每日8 h等效声级为96.3 d B( A) ,噪声作业分级为Ⅲ级、重度危害,会对劳动者的健康产生不良影响, 按噪声分级管理原则应做好噪声作业职业健康监护。
3.4高温防护设施调查与评价在正常生产时, 通过检测, 焊接间的4个氩弧焊岗位不同体力劳动强度平均WBGT指数值均符合国家高温职业接触限值, 但炎热季节综合防暑降温措施不符合职业卫生要求, 存在发生职业中暑的风险。
3.5紫外辐射防护设施评价该项目为手工氩弧焊工人配备带滤紫外线护目片的电焊专用防护面罩, 接触的电焊弧光紫外辐射的有效辐照度可符合国家职业接触限值; 在每个工作位区域周围均设置活动式防电焊弧光屏障,可减少对周围人员的影响。
注:CMC—最高浓度;CTWA—时间加权平均浓度。
3.6手传振动防护设施评价 《 工作场所物理因素测量-第9部分:手传振动》[9]手传振动测定方法的规定,对打磨间工位产生的手传振动进行测量,打磨间打磨工位4 h等能量振动加速度符合工作场所手传振动职业接触限值的要求。
3.7个人使用的职业病防护用品调查与评价建设单位根据生产需要和相关规定为员工配备了相应的防护用品,基本符合个人防护用品要求。
4结论
本项目生产工艺和设备布局、职业病危害防护措施、个人防护用品、应急救援措、职业卫生管理等方面符合《 中华人民共和国职业病防治法》 和《 工业企业设计卫生标准》 等国家法律及职业卫生标准规定的要求, 该项目在生产建设中职业病危害防护措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用现场调查和检测结果显示建设项目职业病防护设施和措施的运行效果基本达到工业企业设计卫生标准的要求。 该建设项目职业危害分类属于制造业中专用设备制造业,为职业病危害较重的行业。
作者声明本文无实际或潜在的利益冲突
参考文献
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风电制造业国产化问题的思考 篇6
在可持续能源中风能装机技术相对成熟, 装机容量较大, 具有重要的作用, 但是目前国内风电设备制造业还无法承受可能掀起的风电开发热潮。我国风电产业要健康发展, 更重要的是通过风电的发展带动整个风电设备行业的发展。近期发展风电的目的是培育风电设备制造产业, 尽快掌握先进机组的制造技术, 形成批量生产能力, 降低成本, 同时促进经济发展。风电设备制造业是个产业带动力极强的行业, 核心部件有电机、齿轮箱、叶片、电控设备和偏航系统等等, 这些都是现代制造业的重要部件, 风电设备业的发展可以带动国家的整体制造业上一个水平。
二、国有风电设备制造企业崭露头角
2006年起正式实施的《可再生能源法》, 为中国可再生能源的发展提供了一个积极的政策框架。为加快我国风电装备制造业技术进步, 促进风电发展, 2007年初国家发展改革委颁布了《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》是《可再生能源法》的配套法规之一。《办法》明确了中央财政安排风电设备产业化专项资金的补助标准和资金使用范围。同时也明确了产业化资金的支持对象方式及支持条件。
三、风电设备制造业重大利好
根据财政部通知, 以进口申报时间为准, 自2008年1月1日起, 对国内企业为开发、制造大功率风力发电机组而进口的关键零部件、原材料所缴纳的进口关税和进口环节增值税实行先征后退, 所退税款作为国家投资处理, 转为国家资本金, 主要用于企业新产品的研制生产以及自主创新能力建设。
据了解, 此次调整共涉及到风力发电机组中发电机、叶片、主轴轴承等53种零部件和原材料, 自实施之日起, 将可享受到1~3年不等的暂定退税。有市场人士分析认为, 风电产业未能形成大批量生产主要原因在于进口部件多, 价格贵。而此次对关键零部件进口关税和增值税先征后退, 可有效减少生产成本。另一方面, 由于我国有新建风电场必须达到70%的国产化率的要求, 已有不少国外风电设备公司在国内合资设厂, 新的财税优惠将可以在一定程度上提高国产机组的市场占有率。
四、我国风电设备制造企业的优势
(1) 适应性强。我国幅员辽阔, 南北气候差异较大。根据市场调查, 国外进口风电机组对我国一些特殊气候条件很难适应。造成较高故障率。而国内厂商则可以根据不同气候、风况条件。研制出适合不同地区风电场用户要求的机组。
(2) 运输优势。风电机组单机容量向兆瓦级发展是必然趋势, 其风电机组风轮叶片长度大于30m, 机舱质量大于50 t, 如果跨国界、长距离运输这些庞然大物, 不仅运输时间长。而且风险很大, 因此我国企业具有运输方面的优势。
(3) 售后服务。国内设备生产厂家还能为风电场提供可靠的技术支持和快捷的售后服务。进口设备在过了保质期后, 其维护成本相当高昂。国外维修维护人员的费用约为每人每天4 000元。
五、发展风力发电需注意的问题
(1) 迫切需要提高国产风电装备制造能力
我国的风能资源十分丰富10m高度以内可开发利用的地表风电能源约为10亿k W, 其中陆地2.5亿k W, 海上7.5亿k W。因此, 风力发电是我国能源可持续发展的现实而重要的选择。国家可再生能源发展十一五规划》提出到2010年.风电总装机容量达到1000万千瓦。同时, 形成国内风电装备整机制造能力达到年产500万千瓦, 零部件配套生产能力达到年产800万千瓦, 为201 0年以后风电快速发展奠定装备基础。
(2) 风力发电装备制造国产化的难点是供应链国产化
风力发电装备制造业是供应链产业, 成功与否取决于供应链是否成功。风力发电装备由风轮叶片、变浆距轴承、轮毂、主轴、主轴承、增速齿轮箱、联轴器、发电机、偏航系统、塔筒、控制系统等部件组成, 由于零部件体积和重量大。制造工艺复杂, 生产周期较长, 价格高, 库存少所以对于风力发电装备整机制造企业来讲, 构建有效的供应链系统是准时生产和交货的保证。所以, 风力发电装备机组的国产化不仅要实现技术的国产化还必须实现供应链的国产化。其中, 供应链国产化是最关键的, 供应商做风电的关键零部件国产化工作最长需要7年, 最短也需要2年。
摘要：目前, 我国的风电装机容量还不到全国电源的0.5%, 根据我国能源发展规划, 风电到2020年风电的发展目标为3000万kW。届时风电成本将“十分接近”常规电源。按此规划计算, 从2009～2020年平均每年装机约190万kW, 投资约152亿元人民币, 其中购买风力发电机组的投资约95亿元人民币。而3000万kW占当时全国总电力装机的3%, 风电电量只占1.5%。据有关单位的初步预测, 我国2030年风电装机容量将达到1亿千瓦, 风力发电将在能源供应和减排温室气体方面起显著作用。
风电制造企业 篇7
关键词：风电装备,技术创新能力,太原
风电是中国电力的重要组成部分,目前,我国风电装机容量增长迅猛,风电装备产业体系基本形成。2004年全国风电装机容量只有764 MW,到2008年已达到12 000 MW。2010年中国(不包括台湾地区)新增风电机组12 904台,装机容量18 927.99 MW,与2009年新增13 803.2 MW相比,年同比增长37.1%;累计安装风电机组34 485台,装机容量44 733.29 MW,年同比增长73.3%,两项指标均居世界第一位。在风电装备制造方面,风电装备是风电建设的重要的环节,占投资的70%。目前我国已经能够批量生产具有自主知识产权的1.5 MW机组和3 MW机组,5 MW机组已进入试生产阶段,海上风电进入5 MW机组时代。其中,由华锐风电科技(集团)股份有限公司自主研发拥有自主知识产权的国内首台5 MW风电机组已正式出产,由湖南湘电风能有限公司制造的全球首台5 MW永磁直驱海上风力发电机组已成功安装。在数量上,生产企业从2004年的6家猛增至现在的70多家,2011年受国家政策调整,整机制造企业存有60家,风电设备制造产业基本形成,目前国外风机生产厂商占据了我国70%的市场份额。2005年我国风电产业快速启动,当年风电装备新增市场份额中,国内产品占28%,进口产品占72%。截至2011年底,我国已有部分风电装备出口到国外,实现国产风电装备出口的突破。尽管我国风电产业和装备制造业发展取得了很大成绩,但目前我国风电装备制造业依然存在着技术上自主创新能力不强,产品的技术水平和质量水平不高,装备标准检测认证体系不健全等问题,同时,还出现风电装备企业盲目投资、重复投资等现象。
装备制造业是山西省战略性支柱产业,也是山西省最有发展潜力的重点产业,对于作为传统老工业基地的太原而言,装备制造业是全市仅次于冶金、能源的第三大经济产业。在山西省重点发展新能源装备制造业的形势下,以能源化工等传统重工业为主的太原市借机大力发展新能源装备制造业,提高装备产品的质量、水平、性能,激发创新潜能,对围绕建设一流自主创新基地,对标一流省会城市,建设一流省会城市,提高太原市乃至山西省的国民经济的运行质量和竞争力具有积极的意义,对实现太原率先发展,把太原建设成为国家重点装备制造业基地具有重要意义。
太原风电装备制造业技术创新能力现状
从地域分布来看,太原市占全省装备制造业比重最大,超过全省装备制造业销售收入的1/3,占到37.46%。截至2010年7月,在全市485家规模以上工业企业中,共有装备制造业企业197家,占规模以上工业企业总数的40.6%;就业人员115 295人,占全省规模以上工业企业从业人员的36.3%;实现利税138 434万元,占全省利税的16.2%[1]。
近年来,在国家大力支持可再生能源发展和重大装备研发政策的推动下,山西风电装机容量迅速增长,风电装备制造业快速发展。目前,山西风电装备产业已形成风电电机、发电机控制装置、增速器、主轴、叶片、法兰、塔筒及整机等制造能力,特别是在风力发电机、风电增速器、风电法兰、风电主轴方面具有较强的技术优势和研发优势,相关产品在国内具有较强的市场竞争力。其中,太原市风电装备是山西风电装备产业的重要组成部分。
太原市为贯彻落实《山西省新能源发展“十二五”规划》,重点推进风电装备成套化发展,通过引进技术和自主研发相结合,突破大功率风电机组成套技术瓶颈,全面提升本市风力发电装备制造业水平,带动风电配套产业发展和产业规模的提高,装备由零部件国产化向整机国产化方向发展。目前,太原市已形成了一批包括太原北方重工机械有限公司、太原重型机械集团有限公司(太重集团)、山西汾西重工有限责任公司(汾西重工)、太原市金鸿利机械制造有限公司、太原清徐县正友邦机械厂、太原重工股份有限公司和山西合创电力科技有限公司等在内的底子好、发展快、效益强、潜力大的特色风电装备骨干企业,产品涵盖了风电机组、控制系统、风电装备关键零部件等。
“十二五”期间,太原市重点在以下方面展开技术攻关。在风电整机方面,重点发展兆瓦级以上成套机组,提升1.5 MW以上陆上风电机组设计制造水平,扩大规模生产能力;加快2.0 MW以上陆上风电机组、兆瓦级以上海上风电机组的研发和产业化;积极推进大功率双馈式发电机组、垂直轴风电机组、直驱式永磁发电机组和液压式主传动发电机组的开发研制;加快研发并突破1.5 MW以上的风电整机、新型机组,并掌握了关键部件生产技术,重点突破叶片载荷、轴承传动变速、永磁发电、控制系统等关键技术难点。在关键零部件方面,鼓励、引导、支持重点骨干企业,重点突破发电机、回转支承、叶片、控制装置、电缆、高速齿轮箱等目前紧缺的技术开发和产品研发。
在现有技术创新水平方面,汾西重工开发和引进生产的船、陆用系列西门子无刷同步发电机产品,已形成1FC2/1FC3/1FC4/1FC5/1FC6/1FR6系列数百种电磁规格,在国内中小型发电机制造行业中占据较强的技术和规模优势,具有当今世界先进水平。汾西重工自主开发设计的1.5 MW和0.85 MW风电发电机,技术达到了世界先进水平。太重集团下属的太原重工股份有限公司从2005年开始就进行风力发电增速齿轮箱产品的研发,在引进德国5 MW风力发电增速齿轮箱设计、工艺及标准等全套技术的基础上,通过消化吸收再创新,已经具备了自主进行各类规格、由陆上到海上等各类风电增速齿轮箱系列产品的开发能力,在国内处于领先地位;还成功开发了1.5 MW,2 MW,3.6 MW风电齿轮箱,并网发电稳定,具备了批量生产条件;其研制的具有自主知识产权的1.5 MW风电增速器齿轮箱已获中国船级社(CCS)认证,标志着太重风电增速器具备了参与国内外竞争的能力,该发电机组已在大同新荣风电厂成功并网发电,实现了山西省风电整机制造零的突破,研制的3.6 MW风电增速齿轮箱在2011年底首次批量出口美国。山西创奇实业有限公司在线材、风冷线、集卷站设备研制方面处于国内领先水平。山西交城东昌锅炉有限公司拥有国内一流的蛇形管生产线,并已取得国家质量监督检验检疫总局颁发的“A”级锅炉部件制造许可证。榆次液压有限公司是国内最早生产液压元件的厂家,公司高性能液压元件(叶片泵、齿轮泵、液压阀、液压缸、蓄能器等)产品在国内具有很高的影响力。
太原风电装备制造业技术创新能力发展趋势
“十二五”期间,山西省以太原、运城为中心重点打造“风电制造—风电站—服务业”产业链,形成以太原、运城为中心的风电装备制造基地,全省风电企业累计投资29.68亿元用于风电零部件改造建设,建成后可实现销售收入101.9亿元。
太原市抓住机遇,优先发展具有地域特色的新能源产业,重点发展本地风电装备制造业,提高本市风电装备制造业的技术水平和制造能力。在关键零部件方面,重点以太重集团、山西合创电力科技有限公司、太原北方重工机械有限公司等企业为主体,逐步完善风电装备研发制造体系,掌握发电机组核心技术,提高增速器、塔筒、联轴器、液压配套装置等关键零部件技术水平和制造能力,重点发展发电机、塔筒、法兰、联轴器和液压配套装备等关键零部件。在叶片生产加工方面,以交城华田复合材料公司为依托,重点研发叶片制造生产工艺和玻璃纤维增强树脂、碳纤维复合材料等叶片用新材料,加强气体动力技术、气体弹性技术研究,加快兆瓦级风机叶片的研制和产业化。在风电机组方面,重点发展太重集团、汾西重工等骨干企业,通过切入兆瓦级风电设备实现设备的国产化,研究2.5 MW以上陆地风电成套机组及3 MW以上海上风电机组研发和产业化,提升风电机组设计及关键零部件设计制造技术水平,形成具有自主知识产权的核心技术。在控制系统方面,重点以山西合创电力科技有限公司等龙头企业为主体,充分发挥科研院所和研发中心在技术研发等方面优势,重点开发变频、变浆控制系统,风电场监控系统,并网控制系统,风电场综合管理系统等关键技术及成品,并实现规模化生产。
“十二五”期间,太原市风电装备制造企业技术创新投入、技术创新产出和产业规模如下所示。
山西汾西重工有限责任公司将投资3.5亿元进行海洋工程装备产业生产线项目改造,实现年产180万k W发电机,改造后实现销售收入4亿元。投资2.8亿元风力发电机生产线建设项目,实现年产兆瓦级风力发电机200万kW,改造后实现销售收入7亿元。
太原重工股份有限公司投资7亿元进行兆瓦级风电设备国产化技术改造项目,可实现年产500台1.5 MW以上风电机组,销售收入50亿元;投资1.9亿元进行兆瓦级风力发电设备增速器技术改造项目,实现年产1.5～5 MW的海、陆两用风电机组增速器500台,实现销售收入3.8亿元。
山西合创电力科技有限公司投资1.2亿元进行年产200套多功能风力发电机控制装置项目,实现销售收入4.4亿元。
太原北方重工机械有限责任公司投资9 600万元,建设年产2 000台风力发电联轴器及增速器项目,改造后实现销售收入3.5亿元。
太原市金鸿利机械制造有限公司投资2 986万元研制风力发电增速机配件,实现年产4 000套风力发电增速机配件,改造后实现销售收入1 780万元。
太原清徐正友邦机械厂投资3 000万建设风力发电机铸件生产线,实现年产5 000 t发电机铸件,改造后实现销售收入6 000万元。
山西创奇实业有限公司2010年实施风电配套技术改造项目,总投入5 880万元,实现销售收入20 580万元,改造后风电配套产品总产能达1万t/a。
山西交城东昌锅炉有限公司投资4 000万元建设1.5万t/a的风电塔筒项目,建成后实现销售收入10 000万元。
榆次液压有限公司投资5 000万元建设年产风力发电液压配套装置1 000套技术改造项目,建成后实现销售收入15 000万元。
“十二五”期间,太原市累计投资约19.65亿元用于风电装备制造业技术创新能力改造,改造完成后实现销售收入约77.98亿元,及时解决太原市风电装备制造业发展中面临的问题,建设以太原为中心的风电装备制造基地,初步建成“风电制造—风电站—服务业”产业链,形成多元化的风电产业格局。
提升太原风电装备制造业产业技术创新能力的对策
对企业而言,技术创新能力是企业技术能力的组成部分,技术创新能力不仅体现了技术创新产出能力、技术的升级和企业的创新经营管理,更体现出政府创新政策、创新体系建设等利于营造技术消化吸收再创新环境的能力。在装备产业方面,工艺装备的国际化比例、技术的先进性程度、装备的国产化水平、申请专利数、科研技术人员的研发能力、研发经费投入、企业和研究所的研发实力、产学研结合程度是技术创新能力的重要要素[2]。
虽然太原市发展风电装备制造业资源条件良好,发展潜力较大,但是太原市风电产业目前还处于初级发展阶段,存在风电产业规模小,市场开拓不足,产品档次较低,发展缓慢;企业数量少且弱,产业链条不完善,企业发展后劲不足;研发投入水平较低;企业自主创新能力弱,尚未形成创新主体;科研院所发展滞后,专业技术人才缺乏等一系列问题,对于提升太原风电装备制造业技术创新能力方面,需要进行各环节有针对性的突破[3]。为实现太原装备制造业的快速发展,2012年《太原市政府工作报告》中提出“全力建设一流的自主创新基地……建设一批国家级科技创新平台,攻克一批关键技术,加快成果产业化步伐,形成一批具有核心技术的高科技企业,成为全省科技创新的领先区。……设立新兴产业发展基金,大力发展新兴产业,切实提高新兴产业占比率。”提升科技创新能力,开展“产业技术创新工程年”活动,建设一批重点工程中心、企业技术中心、重点实验室,以此来支持太原市的新能源产业发展和装备制造企业的发展壮大。提升太原风电装备制造业产业技术创新能力主要对策包括以下几方面。
以制度创新来保障技术创新
在技术创新过程中,制度创新为技术创新提供保障和支持。针对新型产业的技术创新建立积极、有效、完善的政策环境是构建技术创新能力的重要途径。在构建技术创新体系时,政府的政策在技术创新能力建设方面起推动和引导作用。
在制度建立方面,突破既有管理体制机制约束,根据太原国民经济发展远景目标,围绕风电产业,研究制定、出台和推动新能源产业发展的政策,完善相关法律法规,对与新能源产业相关的技术、企业或项目,在投资、税收、补助、低息贷款、价格、土地使用、加速折旧等方面给予政策扶持和激励[4]。
在新能源产业项目管理上,组建成立由市主要领导担任的全市新能源装备技术组织领导机构,成员包括市经济和信息化委员会、市发展和改革委员会、市财政局、市国土资源局、市环境保护局等领导,集中全市力量,统筹协调,加强风能产业规划、项目审批、资金筹措等方面的协调服务工作,不断加大企业技术攻关力度,同时市政府各部门要进一步转变观念,树立服务意识,简化审批手续,开辟审批绿色通道,建立一站式服务审批流程。
建立完善以企业技术创新需求为导向的立项机制,加强新能源产业和战略性新兴产业技术的创新,努力营造良好创新环境。
此外,加强风电电网建设,通过制定发展规划和相应政策支持风电发展,从根本上解决并网发电难的问题。
加大科研投入和健全创新机制及增强创新动力
研发投入是技术创新的基础,在国外,研发投入年均占企业销售收入的1/3以上,目前,太原市风电装备制造企业自主创新研发投入占销售收入的1.23%,远低于国内平均水平,且从事科研活动的人员数量偏低,针对上述问题,企业需不断完善技术创新体系和加大创新研发投入力度[5]。
建立风电装备制造业专项发展基金。建立专项发展基金用于风电装备制造业的关键技术突破、技术引进和消化吸收,同时可吸引国家、山西省科技专项的投入,重点支持企业技术创新资金的投入和自主研发。鼓励风电装备制造龙头企业建设示范工程,以吸引、引导专项技术能力的投入。对于产业推广示范应用项目、围绕本市重点产业发展引进的国家级或国内外重要科研机构,其资金支持上特事特办、优先安排,并做好规划、土地、投融资和税收方面的保障。支持各企业拓展多类型的研发资金渠道,保证各企业的基础性研发投入。成立创新研发资金领导机构,负责研发资金的分配和监督,保证研发投入资金运用到研发创新活动中去。
突出企业主体地位,建立健全创新机制。提高自主创新能力、加快经济转型升级,深入强化企业自主创新主体地位。加快完善现代企业制度,重视创新文化建设,通过宣传、学习和政策落实,培养广大科研工作者“企业是创新主体”的创新意识,建立起各种创新激励机制,无畏失败,更求失败之后的成功,让创新成果不断涌现,营造创新环境。把企业研发投入作为项目审批的重要依据,把技术创新能力作为考核企业的重要指标。在知识产权保护方面,加大对创新成果获取知识产权的扶持力度,促进创新成果及时形成相应的知识产权,加快创新成果转化成实际效益。
发挥中央企业的科技创新优势。驻并中央企业和军工企业是太原市风电产业的重要组成部分,历经几十年发展积累了丰富的技术,发挥驻并中央企业和军工企业在装备研发和技术攻关方面的优势,开展与驻并企业的广泛合作是加速推进太原风电装备制造业技术水平提升的重要举措,同时,鼓励和支持其他中央企业和军工企业在本市设立分支机构,转化高新技术成果,搭建军地融合的技术、市场信息双向交流平台,实现军地科技资源共享,推动军工技术民用化,带动太原市新能源企业,推动太原市新能源装备制造业的发展。
实施技术创新与人才建设战略,坚持人才引进和培养并举
留住人才,用好现有人才,稳住关键人才,引进核心人才。提倡科技人才入股,通过人才战略做大做强太原市新能源产业[6]。大力引进一批高端管理人才和创新型技术人才,加快风电装备制造产业人才培训基地建设,建立一支高素质的新能源产业人才队伍。2012年5月9号,在太原市第十三届人民代表大会第一次会议上,廉毅敏市长在《太原市政府工作报告》中提出太原市在人才层面要“加快科技进步与人才引进,……加大高端创新创业人才的引进培养力度”,“实施科技人员服务企业专项行动和新兴产业‘百人千项’专利工程。”
搭建产学研平台,加快风电相关人才培养。以研究院所为核心,以产业化平台为纽带,支持有条件的大学开设风电专业,尽快培养本省的风电相关专业人才,鼓励科研机构、企业与高校联合建立风电科技人才培养基地,搭建产学研合作平台和关键技术研发平台。坚持引进和培养并举,为新能源产业发展提供强有力的智力支撑,努力打造一支高水平创新型人才队伍。
资本市场融资改革,完善创新金融服务体系
拓宽融资渠道,加大财税支持力度。利用山西省已搭建融资平台,积极建设太原市融资渠道,多方融资为企业做好服务工作。财税方面,结合国家现有的优惠政策和山西省优惠政策,利用山西省风电产业专项基金和新能源示范工程财政补贴制度,山西省对风电企业实行的增值税减免政策,以及山西省开展环境保护税试点的便利条件,制定太原市财税支持政策和优惠政策,对本市能源企业投资风电产业的予以政策倾斜,优先推荐进入储备上市名单[7]。
建立产业集群,发展壮大装备制造业
作为传统老工业基地的太原,能源、冶金、装备制造、电力、电子等众多行业,“十二五”期间,太原市打造重大技术装备基地,建成“装备制造—产品—电站—服务业”产业链条,形成了“四大基地”和一个“专业化产业园区”的发展格局,逐步吸引风电相关产业供应商的进驻,既有利于降低服务成本,又提高服务水平,同时加强完整产业链的建设,实现垂直一体化的生产能力,更好地控制成本、质量、产出率、产品研发、循环时间,提高竞争能力。新型产业的发展依托传统产业优势,新型装备制造体系结合传统工业体系构成了新型装备的产业集群。风电装备发展方面坚持陆上优先、海上示范发展策略,可适时建立风电产业标准体系,借鉴国内外风电装备制造及产业化方面的先进经验,采用区域联合或重组方式,以终端整机企业为龙头,通过风险投资、股权重组、企业上市、地区总部引进、科技孵化等途径,组织企业进行产业协作配套对接,构建本土装本制造业产业集群,提升太原市风电产业的品牌效应,构建一批以品牌产品为龙头的企业群体,推动太原市风电装备制造业的健康发展[8]。
总之,风电产业作为环保型新能源产业,近年来已成为全世界可再生能源中发展最快的产业之一,也是太原市重点支持发展的新兴产业,大力发展风电产业是山西省“国家资源型经济转型发展”的重要内容,也是“国家综合配套改革试验区”改革发展的重要内容,对调整太原市能源结构、降低能耗、实现太原市经济跨越发展具有重要意义。作为山西省风电产业的重要部分,太原市的风电产业主要集中于风电装备制造业。“十二五”期间,太原市将重点打造“风机制造—风电站—服务业”产业链,实现产业集群发展,发挥产业集聚效应和地域集群效应,形成以太原为中心的风电装备制造基地,这对太原市打造成国内最有影响力的风电装备产业研发中心和生产基地具有重要意义。
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风电制造企业 篇8
近年来中国的风电产业蓬勃发展,2011年全国新增装机容量达18GW,居世界第一。以华锐风电科技(集团)股份有限公司、金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司为代表的一批本土风电装备及关键零部件制造企业正在迅速崛起,推动我国发展成为世界上最大的风电装备制造基地。但我国自主风电装备制造仍然面临着一些深层次的问题,值得深思,且直接体现在以下两方面:一是中国区域气候特点明显,北方具有沙尘、低温、冰雪等恶劣工况,东南沿海具有台风、盐雾等恶劣工况,这与欧洲的标准风况(IEC61400-1)差异明显,使得在引进技术基础上制造的风电装备的可靠性不足,故障率较高。我国北方的大型陆上风场普遍存在的长时间干燥扬尘的低温气候,对风电机组正常运行的影响非常大,会导致叶片表面损伤乃至脆断,而且液压系统密封不良、污染、液压油黏度增大等会产生工作不良及安全问题,齿轮箱密封润滑系统功能退化、低温停机较长时间后变速箱内油温低、黏稠等都会降低系统寿命[1],而西欧的海洋性暖温带气候则要温和得多,对风电设备的性能影响也小。二是当前国内的风机开发与欧美发达国家还存在着明显代差。欧美风电装备制造企业已经跨域了5~6MW的水平,正在大力推进10MW级风电装备的研制工作,而国产主流机型还处于1.5~3MW的级别。更重要的是我国风电制造企业在核心技术上基本处于引进吸收和模仿阶段,尚未具备系统性的装备自主研发能力,引进的是产品线及部分生产技术,但是没有形成系统的设计开发能力和生产技术开发能力。这也是我国在风电装备开发、生产和应用上与国际先进水平差距显著的重要原因。分析近年来我国风电装备产业的发展历程,多数风电装备制造企业的技术能力与实际的设备可靠运行要求之间还存在着显著的差距。从风电装备服役运行中的主要技术问题做起,探究相关的设计制造科学理论与先进技术方法,提升自主设计能力及制造技术能力,已成为我国风电装备制造产业健康发展的重大课题。因此,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(2010)中都明确提出了“重点研究开发大型风力发电设备”、“提高风电技术装备水平,有序推进风电规模化发展”等要求。
总体上说,因主传动链机械故障导致停机的时间占据了风机故障停机时间的40%~60%甚至更多,是影响系统性能和可靠服役的关键问题(国产风电齿轮箱的问题更显著一些)。导致这些机械故障产生的主要外在因素可以归纳为极端气候条件、长期交变载荷作用、恶劣工作环境与复杂载荷的综合作用等,而主要的内在原因则可以追溯到传动系统的结构及装配质量技术等问题。目前新一代风机随着单机容量的增大,部件的尺寸、质量、系统复杂程度都在增加,同时包括海上风机在内的装备发展对系统可靠性的要求在进一步提高,因此对传动系统的相关问题如果不给予更大重视,必然会增加系统的故障率,降低服役可靠性。
本文从近年来风电装备批量投入运行之后出现的技术问题入手,重点讨论了国内外在风电齿轮箱的关键失效规律研究与相应的新型设计制造技术方面的进展,对目前风电齿轮箱设计制造方面国内外的技术差距提出了一些看法。
1 关键零部件的失效问题调查与分析
根据国内外近年来的风电装备故障统计数据,MW级风电装备的故障主要集中在齿轮箱、发电机、低速轴、高速轴、桨叶、电气系统、偏航系统、变桨系统、控制系统等关键部件(图1),传动链特别是齿轮箱系统中由关键零部件失效引发故障而导致停机的时间占机组总停机时间的比例居高不下,成为影响机组可靠性的主要原因之一[2]。
LWK:Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein WMEP:The Scientific Measurement and Evaluation Program
1.1 风电齿轮箱中存在的主要技术问题
齿轮箱系统作为整个风机系统的核心部件,受到通过叶片系统传递来的低速强载荷的扰动冲击作用,同时承载齿轮箱的机舱系统在阵风作用下也有较大幅度的摆动,再加上内部的温度及润滑状态的变动,因此,关键零部件(齿轮、轴承、主轴等)的失效等问题是目前最主要、影响最大的装备故障。近几年来,国内外学者们围绕着风电装备传动系统的失效问题,开展了一系列的调查研究[3](图2)。根据国内外关于风电齿轮箱质量问题的统计,常见故障主要有以下几类[4]:
(1)齿轮轮齿损伤。
轮齿的损伤是目前比例大且影响相对较大的损伤形式(图3~图5)。风电增速箱上承受的载荷变化比较大,特别是由极限风速或湍流工况引起的系统过载以及由调距或机械制动等引起的瞬时峰值载荷,尽管瞬时峰值载荷在整个运行周期中作用时间不长,但是却对齿轮特别是齿面损伤有极大影响。轮齿齿面损伤的常见规律可归纳为“点蚀—剥落—断齿”三部曲。考虑到润滑不良、热处理和安装调试等状况,由于齿面在交变载荷下承受过大的接触剪应力、过多的应力循环次数,因此齿面容易发生胶合、点蚀、齿面剥落、表面压碎等损伤。比较典型的是行星轮系,行星轮在运转过程中总是双向受力,受齿轮精度、强度的影响,容易出现疲劳断齿现象;太阳轮具有结构小、载荷大的特点,其精度保持性低,易诱发失效。
(2)轴承问题。
轴承是齿轮箱中另一个重要故障源。在载荷作用下,由于安装、润滑、污染和工作环境等因素,轴承出现了磨损、超负载、过热、腐蚀、导电、疲劳等现象,使轴承产生点蚀、裂纹、表面剥落等问题而失效,从而使齿轮箱发生损坏(图6~图7)。例如在低速输入端,低速重载情况比较典型,良好的润滑条件难以形成,这是造成主轴轴承损坏的重要原因。目前比较典型的是高速端的轴承,它更容易出问题,因为发电机轴和齿轮箱高速轴连接中通常存在角度偏差和径向偏移,它们随输出功率的变化而变化;这会产生一定频率的轴向和径向的扰动力,从而引起轴承温升而使轴承损坏。
(3)密封与润滑相关问题。
齿轮箱漏油问题大多可归结为原有结构缺陷在恶劣工作环境影响下的结果。齿轮箱的接口端和管接头处由于存在密封结构的设计不合理或者密封质量问题(包括低温和振动载荷情况下的油封老化等),均有可能发生漏油,同时漏油处也容易造成外部灰尘进入箱体而污染润滑油。传动系统的润滑问题也非常突出,传动链及齿轮箱中各类由润滑不充分导致的问题出现得也较多。润滑不充分非常容易导致传动副的关键接触区的干磨,这是齿面、主轴、轴承等磨损的根源之一。例如,在低速重载的齿轮传动中,要求润滑脂黏附性强、承载力大,一般采用添加二硫化钼或石墨的高黏度润滑脂进行润滑;国内有时把用于主轴轴承的润滑脂(低黏附性、高流动性)用来做齿轮的润滑脂,造成齿面润滑脂流失过快从而形成少润滑状况。又如高速端的圆锥滚子轴承承受了一定的轴向力,润滑条件较差时就会出现高温过热情况。另外,长期运转之后在接触部位出现了磨损,润滑油质会包含杂质污染,引起过热等故障。此外,我国北方寒冷的气候条件也会影响到润滑系统,比如气温较低时润滑油黏度较高,机组启动时可能导致油泵过载。
(4)总的结构与装配方面的问题。
大型风电传动齿轮箱区别于普通齿轮箱的最大特点就在于所承受载荷的无规律性(风速多为3~25m/s),当前主流的1.5~3.0MW齿轮箱的最大功率幅值可能达到名义功率值的3~4倍(反转可以达到2倍左右)。这对风电传动系统中刚度较低的空心低速中间轴、行星轮系等零部件的影响相当显著,因为主流3MW齿轮箱的长和宽通常在3m以上,总质量在20t以上,输入力矩在2MN·m左右,在这个尺度上,材料加工问题、输送和组装过程中的损坏、转子的不对称导致产生弯曲现象,而连接部件的轴偏心、轴承和支撑部件的组装有误等各类技术原因[5]导致的零部件制造、装配误差的绝对值相对较大。风电齿轮箱中传动系的装配偏心误差、齿距误差及平行度误差等,在复杂载荷(特别是在超过设计负荷下工作时导致扭矩过大)下会进一步恶化传动件的配合接触状态,扩大轮系结构的偏心误差等,从而诱发振动问题,进而导致应力集中加剧及结构失效等现象的出现(图8)。张立勇[6]认为,内齿圈偏心误差对齿轮箱中的载荷分布不均匀的影响最大。
受无规律变向载荷的风力乃至于强阵风的冲击作用,风电装备常年经受酷暑严寒和极端温差的影响以及风沙和近海盐雾的侵害,因而传动系统关键零部件的故障——齿轮、轴承、主轴的失效以及油液等问题目前影响最大,其失效机理研究已成为长寿命、高可靠性风电装备制造中的世界性难题。在我国,由于材料、制造等基础工业上的落后,传动系统的失效故障问题非常突出,更需要从引发系统失效的科学规律方面进行深入研究。
1.2 传动系统失效的规律研究
最近20多年来,欧美国家的风电装备基础研究取得了很大的进步,他们通过广泛而持续的故障调查,系统研究失效的过程与故障发生的规律。一些著名的研究机构,如美国可再生能源国家实验室(NREL)、Sandia国家实验室的风电研究所、丹麦技术大学可持续能源国家实验室(RisDTU)等所完成的研究成果为世界风电装备的大发展提供了关键的理论基础。NREL在2007年开始的齿轮箱可靠性协同研究(gearbox reliability collaborative,GRC)项目[7,8]是近年来所开展的最具影响的风电齿轮箱技术调查和研究工作之一,该研究从广泛的齿轮箱失效数据库建设开始,对当前风电齿轮箱及关键的齿轮、轴承等的分析方法与模型的有效性做了大量的评估,在一系列风机齿轮箱系统的故障调查和技术研究后,指出约10%的风电机组传动系统故障来源于齿轮制造过程的缺陷和质量问题,而多数源于疲劳失效,其基本规律如下:初期源自承受恶劣外载的轴承安装位置,在交变应力的作用下产生接触疲劳裂纹及表面磨损,出现剥落现象;表面磨损、残屑、间隙超差及错位等因素相互促进并放大,影响到轴承的配合;进而导致齿轮的运转产生偏差,发生磨损、疲劳、胶合乃至裂纹,最终导致齿轮失效。美国Timken公司的调查认定[9],影响主轴滚动轴承磨损的主要原因不是传统的转动接触疲劳,而是低周微点蚀磨损(low-cycle micropitting wear)。由于主轴轴承的转速为10~20r/min,不足以长期形成稳定可靠的润滑油膜厚度。因此,下风(down wind)条件下在较大的载荷、较高的应力循环以及过小的油膜厚度等情况下,滚子滚道接触表面发生了滑动,摩擦剪应力导致粗糙表面接触应力的增大,并在表面附近产生了最大值。更广泛的调查研究还表明,除了主轴调心滚动轴承以外,这种微点蚀现象也是齿轮箱轴承以及传动齿轮本身失效的重要原因之一。赵玉良等[10]所做的经验性质的工作也佐证了低速齿轮系统中微点蚀的发生发展机理及其对齿轮传统的性能损害,进而指出了系统润滑条件对微点蚀的抑制作用。
笔者所在单位近年来与中国国电集团“风电设备及控制国家重点实验室”在风电制造技术基础科学研究工作方面合作较多,对我国多家骨干风电设备整机、齿轮箱制造企业进行过广泛的企业调查。近期对国产风电齿轮传动系统进行了一些地面全尺寸试验,对主流MW级风电装备的齿轮-传动轴-箱体系统在耦合振动条件下的动力学特性进行了全面分析,理论分析和应用实践都表明,国产风电齿轮传动系统与国外技术成熟的产品差距明显,装配工艺及技术质量(尽管部分最终体现为零件的加工质量及材料技术性能问题)是导致零部件失效和系统故障的直接技术根源,主传动链在结构性能上具有明显的刚柔耦合特点,在恶劣载荷条件下,装配误差(及结构变形)与长期服役过程中零件的磨损等具有双向加剧的作用,最终会导致关键传动零部件发生疲劳失效。
不过,目前对传动系统失效原因及规律的研究还有很大的发展空间,例如大多数研究都是从各自接触到的实际情况和部分实验出发归纳出零部件失效的规律,但对风电传动系统主要零部件的失效原因及其作用规律的认识不一,部分原因在于零部件在复杂载荷条件下的失效规律研究仍然面临一些关键性困难:
(1)从叶片到低速输入轴、轴承、齿轮、高速输出轴、发电机等构成了主传动链,加上偏航系统、变桨系统、液压系统、润滑系统等,形成了非常复杂的强关联强耦合体系。这给零部件的损伤演变规律分析带来了较大的挑战。
(2)外部交变载荷与极端载荷,以及大惯量机组系统对外部变化的响应,极大地增大了关键零部件的损伤概率,也增加了其失效规律研究的复杂性。
(3)还必须考虑到在服役过程中零部件随着材料老化与结构性能退化,体现出不同于早期服役时缺陷扩展、损伤演变的新特点。
此外,已报道的研究更多的是基于失效案例的分析,而关于复杂外载荷条件与内部结构的动力学响应关系以及对关键零部件的疲劳、磨损及断裂等失效问题的作用机理的研究仍然缺乏。在我国,还鲜见系统性论述风机传动系统关键零部件失效机理和规律等基础科学问题的研究报道。
2 提升关键零部件可靠性的设计、制造技术研究
为了实现复杂工作环境下传动系统的长服役周期及高可靠性,对传动系统特别是齿轮、主轴、轴承等关键零部件的结构设计、制造工艺(包括材料加工工艺及表面处理工艺等)都提出了严格要求。基于大量的实验、理论分析及仿真研究,国外许多学者针对传动系统关键零部件在复杂载荷条件下的结构、材料性能及表面物理特征等的变化规律方面进行了大量科学研究工作,力图以零件的“载荷状态—材料性能—接触连接条件”的一体化分析研究为基础,找出零部件裂纹扩展、表面微粒磨损脱落等失效过程与零件载荷、应力分布与变化的关系,从而通过结构优化设计来改善零件的载荷、应力状态,提高系统可靠性。Kapelevich[11]指出,考虑到风电齿轮长期承受非对称载荷的典型特点,设计非对称齿形的齿轮能够优化齿轮所受应力的分布,即通过对齿面进行非对称修形或直接加工非对称齿形所制造出来的新型齿轮,能够显著改善齿轮承受的应力情况:弯曲应力比当前最好的对称齿形齿轮减小10%~15%,从而显著提升齿轮的可靠性和安全服役性能(图9)。
通过对零件表面物理特性的理论研究,找出零部件表面的材料宏观失效与微观结构变化的关系,从而广泛开展保持零件表面机械物理性能稳定的先进制造工艺技术研究[12,13],对于通过制造工艺的改进来提高风电齿轮的可靠性也有重要意义。美国开展了以40年系统服役周期和5年关键零部件质量保证期为目标的大型风电机组关键部件长寿命抗失效的材料处理技术的研究工作,LaPlante[14]介绍了能够显著改善大型风电齿轮表面的机械物理性能,采用高铬钼钢(如4320、4820、9310或18CrNiMo7-6等)材料,直径60.96~91.44cm(24~36inch),重272.155~1360.777kg(600~3000磅)的直接渗碳淬火(integral quenching,IQ)工艺(图10)。邢大志[15]针对内齿直径大于1.5m的大型风电用内齿圈的强化热处理问题,从工艺实践经验出发,对比普通渗碳淬火、感应淬火、氮化等工艺在畸变、齿根圆强化能力、工艺稳定性、设备成本等方面的特点,指出了将激光淬火技术应用于大型内齿圈热处理的技术优势:激光淬火的硬化层深度、工艺稳定性能居中,但是它能较好地解决齿根圆的强化问题,并且零件淬火后的变形程度也大大优于感应淬火;激光淬火与感应淬火的抗冲击能力接近,数据的离散性也比感应淬火小。从整体上看,强调材料热处理的重要原因是要保证齿轮的疲劳强度和加工精度。在风载频繁变化下,齿轮(特别是齿面)失效与接触精度和硬化表层物理冶金因素有关;由于齿轮箱变速比大,为了提高齿轮强度、传动平稳性及可靠性,同时减小尺寸和质量,表面强化工艺也至关重要。因此,在美国ANSI/AGMA/AWEA6006-A03《风力发电机齿轮箱设计规范》的52项质量控制项目中,材料热处理就占20项[16]。
改进轴承的设计制造技术以抗击疲劳点蚀磨损从而提高系统的性能,也是一个非常重要的研究方向。如采用新的材料和耐磨涂层可以在暂时性的润滑失油期间对黏着磨损形成有效防护,以抵制黏着磨损机制所导致的擦伤、微点蚀及微动磨损等;滚子经特殊设计制造能降低套圈滚道的表面粗糙度;将套圈滚道抛光,能减少滚动力矩,提高效率。美国Timken公司在表面抗磨技术上的研究成果使得新型耐磨轴承比一般主轴和齿轮箱轴承的寿命延长了3.5倍[9]。另外,针对8~10MW风电机组,Siebert等[17]研究了高性能润滑油对齿轮传动系统关键润滑点的表面保护作用,以提高传动系统的抗疲劳性能、承受多变载荷的能力、热稳定性,延长服役寿命。
此外,由于传动系统的制造、装配误差对多数机械疲劳失效的发生有着直接的影响,在恶劣外载的作用下,传动结构的变形和偏心等误差与零件的损伤、磨损之间存在着明显的双向加剧作用,因此,提高传动结构的精密制造及装配技术水平也具有极其重要的现实意义。结合风电传动系统的复杂外载条件,深入研究实际结构的刚柔耦合特性和系统装配误差(偏心、侧隙、交错等)的传递与积累规律,就能通过准确的装配质量分析、评估和规划为高性能风电传动系统的设计制造服务。林腾蛟等[18]研究了齿轮啮合中载荷、表面粗糙度、残余应力及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律,为改进齿轮啮合结构的制造工艺,改善表面精度与制造,进而提高齿轮副的疲劳寿命提供了启示。李明[19]指出,风电装配中常用的过盈连接对轴心弯曲的影响较大,因此在鼓形修整时需要考虑过盈连接引起的变形,分析并探讨了过盈连接各参数(外载、过盈量、摩擦因数)与连接强度间的关系。再如,近年来国内外针对行星齿轮的装配结构偏心问题发展起来的柔性销轴技术(如MAAG[20]、重庆望江等风电齿轮箱制造企业都使用了相关的技术),更是在考虑结构弹挠性的基础上对行星轮系的装配偏差(及变形)进行精确定量分析与研究的结果[21,22],即通过销轴—套筒构成的悬臂梁结构在载荷下的偏斜抵消它们弯曲时形成的偏心,以实现行星齿轮的自我调节(既抑制偏心误差,又均匀分配负荷)的目的(图11)。
3 国内外在风电齿轮传动系统设计制造技术领域的差距
自20世纪90年代开始,在引进吸收的基础上,我国风电装备制造业迅速崛起,目前已经发展成为世界上最大的风电装备制造基地。与先进国家相比,我国在自主的风电装备特别是核心零部件的研制技术方面有较大的差距[23],主要表现在以下几方面:
(1)欧美风电装备制造强国已经针对本土风场环境建立了比较完善的技术标准(如IEC、GL等),并以此为基础形成了适合其特点的载荷分析、结构设计及制造技术体系。我国风场环境较欧美国家恶劣,目前却仍然没有建立起具有本国特点的风场环境载荷谱;在风电装备的系统动力学建模、载荷分析与计算等方面的研究与国际先进水平差距相对较大;本土企业大多直接购买国外的软件(如GH等)进行装备设计或者购买图纸甚至于借助逆向工程。这是目前我国本土风电装备开发能力显著落后于国际先进水平的直接原因之一。
(2)在风电装备关键零部件的失效机理和全寿命安全评定方面,目前国际风电装备普遍设计的稳定运行周期至少为20年,欧美国家目前正在开发能支撑装备25~40年服役周期的关键技术。借助于欧美国家在材料的机械物理性能研究上的优势及其长期工作积累,欧美国家在风电装备关键零部件的失效问题上做了大量的工作,从宏微观层面深入研究了零部件失效的规律,形成了较为实用的可靠性分析方法,并建立了大型的设备—材料可靠性数据库等。比较而言,国内风电装备通常在运转5年之内就会出现关键故障。这主要是因为我国在风电装备基础设计制造科学方面与国际先进水平存在着明显的差距,本土风电装备制造企业虽然发展迅速但自主研发能力不足,研究积累更为欠缺。
(3)在满足复杂环境下安全服役需求的大型风电装备制造技术方面,根据欧洲风能协会(EWEA)2011大会披露的未来10年风电装备发展路线图,欧美国家已经制定了在5年内开发测试10~15MW的风电装备,未来10年将开发测试20MW的超大型风电装备,这涉及了包括多尺度结构热冷加工和处理在内的关键零部件成形控性理论及其制造工艺方法等多方面的工作。目前我国基本掌握了3MW以下风电装备的主要制造技术。由于我国在关键零部件加工及处理技术上还比较落后,装备的质量亟待提高。要在未来10年追赶欧美国家在超大型(10~20MW)、长寿命(20年甚至更长)风电装备关键技术上的研究步伐,仍然是一个巨大的挑战。
(4)近几年来国内大型风电装备制造发展迅速,产业界多将注意力放在国外产品图纸的消化和零部件加工上,对装配工作的重视还不够,对装配精度及质量分析等的深入研究工作就更少了,这就造成国内风电设备零部件加工的设施及质量已经达到一定的水平,但由于装配技术瓶颈,风电装备的总成性能和可靠性却比较低的现状。另外,还明显存在诸如高强连接螺栓断裂、螺栓力矩不足或超标、齿轮啮合间隙超差过大、关键零部件在装配时发生损伤破坏(如轴表面存在凹坑、对中精度不足)等技术质量问题[24]。装配是风电齿轮箱制造中的重要环节,花费时间长,对最终性能影响大,必须深入研究大型风电齿轮传动系统的先进装配技术,提出适应风电设备的技术特点、具有可操作性的理论和方法,为产业健康发展服务。
国内风电装备的产业发展(包括传动结构的设计制造中存在的隐患)近年来已经广受关注,例如张立勇等[25]指出,国内大型风电齿轮传动系统的发展必须解决基础载荷数据及载荷处理方法、齿轮早期点蚀、轴承早期损坏、大型斜齿内齿圈制造及密封等方面的迫切问题。其实,隐藏在我国风电装备制造企业自主开发能力弱这一表象下的实质是复杂工作条件下大型化、长寿命、高可靠性风电装备关键零部件的制造科学研究的不足以及系统运行监测控制与寿命安全评估领域的显著差距。因此,在“大型化、长服役周期、高可靠性”已经成为未来10年世界风电装备发展方向的大背景下,研究传动系统的损伤故障机理,探索先进设计制造工艺已成为提高我国风电传动系统自主设计制造技术水平的必由之路。
4 结语
近年来世界各国在“超大型、长服役周期、高可靠性”风电装备制造技术的研究正走向一个高潮。这些研究工作也为我国通过6~10MW乃至以上的大型风电装备的研制,突破关键零部件的损伤规律、关键零部件制造工艺与技术等挑战,形成自主的风电装备制造理论,指明了重要的研究方向:必须从基础做起,牢牢把握风电装备外部交变载荷的作用特点,以复杂载荷下齿轮传动系统中结构动力学的响应机制为基础,深入探索关键零部件损伤的演变与性能的退化规律,从结构设计、材料工艺等方面提出能够确保复杂工作条件下关键零部件性能稳定的理论方法;进而针对目前困扰国内大型风电齿轮传动系统设计制造的几个关键技术问题,特别是齿轮的失效与制造工艺改进、轴承损坏、行星轮系的均载设计与制造工艺改进、装配工艺的优化与质量提升等问题,开展应用技术研究以改善大型风电齿轮箱的可靠性。这对于推动我国大型风电装备传动系统研制技术的跨越式发展,提升我国重大工程装备的先进制造水平与竞争力,促进我国整个新能源产业的发展,都具有十分重要的意义。