近日，2024年遼寧黃海實驗室軸承論壇在大連理工大學(xué)成功舉辦，該論壇由遼寧黃海實驗室、瓦房店市科技局、大連理工大學(xué)、大連工業(yè)大學(xué)、金風(fēng)科技、瓦房店軸承集團(tuán)等單位聯(lián)合舉辦，會議共邀請了來自高等院校、研究機(jī)構(gòu)以及風(fēng)電企業(yè)的專家學(xué)者共同參與。金風(fēng)科技測試方向?qū)I(yè)總工程師楊炯明博士受邀參會并作《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸承測試試驗分享》報告。
軸承作為核心基礎(chǔ)零部件，其發(fā)展水平體現(xiàn)了一個國家在先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的綜合實力，是國民經(jīng)濟(jì)和國防安全重大裝備的基礎(chǔ)保障。對于風(fēng)電行業(yè)來說，軸承是風(fēng)電機(jī)組的“主心骨”，風(fēng)電軸承的質(zhì)量決定著風(fēng)電機(jī)組的可靠性。近年來，我國風(fēng)電行業(yè)軸承創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用加速，但“軸承失效”仍是影響風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運行的主要因素之一。“軸承失效”指的是風(fēng)電軸承出現(xiàn)滾動接觸疲勞、腐蝕、電蝕以及斷裂等失效模式，從而影響機(jī)組的穩(wěn)定運行，造成停機(jī)、過載等安全問題。而產(chǎn)生以上問題的原因頗為復(fù)雜，主要來源于復(fù)雜氣候環(huán)境；復(fù)雜地形、風(fēng)參造成的主軸承的載荷超限；預(yù)緊力不足、過大或尺寸鏈偏差；渦激振動產(chǎn)生的極端沖擊載荷等數(shù)十種因素的綜合影響，這就大大增加了軸承失效的問題溯源難度。
楊炯明介紹，由于影響因素繁雜，再加上機(jī)組已經(jīng)投入運行后，風(fēng)電軸承的檢修維護(hù)需要停機(jī)，將機(jī)組從高空拆卸進(jìn)行地面檢修，運維成本高、工程量大。因此“先污染，后治理”的模式，顯然不利于風(fēng)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而要從根源上解決以上問題，仍需加強(qiáng)實驗驗證體系的建設(shè)。在實驗驗證體系的建設(shè)方面，汽車產(chǎn)業(yè)就相對完善，它廣泛應(yīng)用的全域驗證體系涵蓋了包括設(shè)計、仿真、原型車制作、實車測試乃至市場反饋和故障召回等流程。楊炯明表示，“汽車的全域驗證精細(xì)化程度非常高，小到一本操作手冊上的一句話，都要進(jìn)行驗證。這看起來是增加了驗證成本，實際上形成標(biāo)準(zhǔn)化之后，將大大加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，當(dāng)今汽車行業(yè)的產(chǎn)能爆發(fā)就有著全域驗證的支撐?！?/span>
全域驗證的實現(xiàn)，需要對產(chǎn)品誕生的全流程進(jìn)行完整把控。楊炯明表示，軸承實驗驗證體系建設(shè)應(yīng)該“化整為零”。軸承常見的環(huán)境剖面應(yīng)力模型覆蓋生產(chǎn)制造、氣候環(huán)境、運行使用等場景的上千個條件因素。楊炯明表示，企業(yè)可以充分利用大模型技術(shù)，對以上模型形成數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行拆解分析，識別出高不確定度的風(fēng)險點，制定風(fēng)險規(guī)避措施及驗證措施；構(gòu)建高逼真度的多綜合應(yīng)力驗證環(huán)境，實現(xiàn)“消除不可測”、“可測更精準(zhǔn)”；開展基于仿真模型的仿測一致性驗證，并與魯棒性試驗相結(jié)合，形成適用于風(fēng)電軸承領(lǐng)域的全域驗證體系，踐行高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，將“中國智造”品牌做大做強(qiáng)，為全球客戶提供全生命周期更具質(zhì)量保障的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
該體系的優(yōu)勢在于，由于場景拆分足夠詳細(xì)，問題溯源也就足夠精準(zhǔn)，在運行數(shù)據(jù)積累到一定程度后，即可以形成專項辨識、模塊化管理，大大減少問題辨識、處理的時間精力成本，助力軸承方面的質(zhì)量、運維工作“快刀斬亂麻”。“而且，只要沒有顛覆性的工藝等變化，已經(jīng)定位的驗證點，就無需在新產(chǎn)品上重復(fù)驗證，這樣能夠降低實驗成本，縮短實驗周期，實現(xiàn)更高效的驗證。”楊炯明表示?！翱斓丁边€需“好鋼”磨，建設(shè)全域驗證體系，需要大量的前期積累。自成立以來，金風(fēng)科技始終堅持推進(jìn)實驗驗證體系建設(shè)，早在2008年，金風(fēng)就建立了國內(nèi)首個1.5MW傳動實驗臺，經(jīng)過多年發(fā)展，現(xiàn)已建設(shè)16MW六自由度傳動實驗臺、大兆瓦四自由度主軸承實驗臺等國際領(lǐng)先的實驗平臺，建成了零部件級、系統(tǒng)總成級、數(shù)字孿生、整機(jī)級、場網(wǎng)級五位一體實驗驗證體系。
其中，大兆瓦四自由度主軸承實驗臺可實現(xiàn)多自由度加載試驗，模擬主軸承現(xiàn)場可實現(xiàn)啟停工況、Idling工況、極限工況和急停工況的試驗，通過高加速壽命試驗快速驗證主軸承及軸系的設(shè)計準(zhǔn)確度及失效模式，最大可完成20MW級別主軸及軸系的壽命驗證。
在推進(jìn)自主創(chuàng)新的同時，金風(fēng)積極投身國產(chǎn)化軸承建設(shè)，已與多家國內(nèi)軸承廠商合作開發(fā)產(chǎn)品，并完成多臺次主軸承的壽命可靠性驗證，成功打破了國外主軸承設(shè)計“一言堂”的被動局面。主導(dǎo)主軸承試驗技術(shù)規(guī)范，偏航、變槳軸承試驗技術(shù)規(guī)范等中國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，助力行業(yè)發(fā)展。成熟穩(wěn)定的技術(shù)、高可靠的軸承產(chǎn)品，是實現(xiàn)風(fēng)電行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)。金風(fēng)科技將一如既往地堅持“風(fēng)電長跑理念”，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，進(jìn)一步謀求創(chuàng)新突破，積累成功經(jīng)驗，與行業(yè)伙伴攜手，推動中國風(fēng)電早日實現(xiàn)全域驗證體系建設(shè)目標(biāo)，實現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。