一片磁针石,铸剑甘为风
文/《风能》杂志 王芳
“6415”的灯光
“6415”,这组数字深深地烙印在欧阳华脑海里,那是15年前中车株洲所风电事业部初创时的办公区代号。
2006年,中车株洲所风电事业部成立。刚从中南大学机械电子工程专业硕士毕业的欧阳华,一入职便承担起翻译机械相关资料的重任。这些资料的内容包括机组的设计过程、技术规范、部件要求等,且涉及大量标准,需要一点点“啃”出来。为了抢时间,2007年春节期间,整个翻译团队几乎都在主动加班,每天从华灯初上直至万籁俱寂,“6415”的办公室总是灯火通明。
为确保翻译质量,他查阅国内外文献,请教支援专家,记录了约5万字的技术笔记。那些密密麻麻的笔记,那些挑灯夜战的日子,铺就了欧阳华技术和管理的底色。经过不断摸索,他与设计团队最终顺利完成了部件的图纸设计、工艺文件编制等基础性工作。
2007年11月,中车株洲所首台风电机组在湖南永州江华县成功并网发电,开启了这家央企的风电元年。
“高海拔”设计磨炼精品
随着中国风电的快速发展,风电市场开始从“三北”向中东南部地区转移,“高海拔”地区因风能资源储量丰富,成为开发的新热点。为迅速占领市场,2009年,中车株洲所适时组建高海拔型风电机组研制团队,欧阳华担当项目执行经理。在执行过程中,项目组通宵达旦,针对高海拔地区的气候和环境特点,通过反复计算、分析及试验,掌握了大量宝贵的一手资料。
低温高湿给机组运行带来一系列挑战,欧阳华顶住压力,带领团队不断试验,首创了机舱内优先关键部件、附带整个机舱空间的除湿防凝露构造设计。此外,设计团队还创新完成了一批专项技术验证和应用,如抗紫外线性能好的胶衣材料、防雷设计、电气系统关键技术研究与应用等。
如今,机组已运行十多个年头,这些系统依然稳定可靠,机组故障率明显下降,获得了客户的高度认可。“高海拔”机组使中车株洲所在风电行业“一战成名”,迅速成为该细分市场的销售冠军。高海拔风电机组也成为中车株洲所的一张“名片”。
“大兆瓦”设计赢战市场
设计也需要市场思维。在实践中,受环境和容量限制,不少风电场的机位难以选择。欧阳华迅速捕捉客户的潜在需求,向部件商提出设计开发更大兆瓦机组的设想,“当时,各厂家都不太相信,认为市场没有那么快,经过一番努力,终于打消了他们的顾虑”。而后来市场的迅猛发展,也验证了他当初的判断。
2015年起,陆上3.x MW级风电机组研制被正式提上日程,欧阳华率领科研团队开展预研,确立产品定位,明确设计指标。历时3年的技术论证、方案设计、技术设计优化迭代,最终设计定型,多项设计理念和创新技术应用均处于行业领先地位。
2018年6月,在昆仑山下、青海湖旁,中车株洲所新一代“巨无霸”风电机组WT3600D146H100完成吊装,成为当时西北地区单机容量最大、风轮直径最大、安装海拔最高(3000米)的风电机组。该平台机组采用防风沙、抗紫外线的全新设计,在荒漠、高海拔地区都有良好的环境适应性。
为提高发电量,降低成本,团队将风轮直径的设计提高到160米;设计安装叶片涡轮发生器,捕风效率提高1%~1.5%;在国内率先实现箱变顶置集成技术,并实现完全国产化;双轴承传动系统的设计,首次实现了国内风电机组的分体式运输和吊装。同时,为对接低风速市场,机组采用了自然风冷的水冷散热器设计,既大幅提高冷却效率,减少自耗电,又显著降低噪音,为机组在人口密集区域的应用创造了有利条件。
捕捉市场需求的前瞻性、敢为人先的设计优势,为中车株洲所赢得了巨大的市场回报低,产品设计开发取得重大成功。
平价设计“三张牌”破局
2020年,陆上平价上网的压力迅速传导至风电产业的各个环节。机械部件占风电机组的80%以上,如何从机械设计系统着手,指导设计研究方向,在提升部件运行质量的同时降低成本,成为这位任职近10年的机械技术部部长的心头大事。对此,欧阳华着手从协同设计、核心技术国产化、基础研究“三张牌”破局。
在实践中,欧阳华深感产业链各环节存在的“黑箱”给设计带来的困扰:上下游之间不清楚载荷、预留冗余、成本等边界条件。为解决这一难题,他指导设计团队与部件企业展开精细联合设计,做到传动成本最优、系统成本最优,并将这一设计思想扩展到所有其他部件以及生产、吊装、运维等环节,从全局统筹考虑,优化全系统设计。在进行传动系统设计时,他采取“分化瓦解、逐个击破”的战术,即培养齿轮、轴承、螺栓、振动、流体等领域的专业人才,指导他们将各自研究领域做精、做深、做透,再串联起来,提升整个传动系统的设计水平。在此基础上,设计团队完成国家重点研发计划——风电机组传动系统精益设计方法研究的申报和实施,实现了提升设计水平与自主创新能力的目标。
在持续推进核心部件技术研究工作方面,欧阳华强调掌握设计原理,推动偏航变桨轴承、齿轮箱联轴器等部件的国产化开发与试验工作。他建议,一方面,可以将有实力的科研院所引入风电行业进行培育,加快国产化替代;另一方面,将设计与加工工艺、测试结合起来,从而更大幅度降低成本。
面对客户快速交付的要求,欧阳华带领设计团队采用参数化设计建模思想、模块化设计理念,实现了塔筒模块化与标准化设计。以往用4个月才能完成的设计工作,现在仅需20天。
面对机组的质量问题,欧阳华寻根究底,他带领机械团队,与高校、科研院所深度合作,在挖掘问题根因,发掘专业技术的同时,形成标准化机制。例如,机械设计团队与广研所、西北工大、清华大学天津高端装备研究院等多方开展“密封、润滑”的机理研究工作,解决了“轴承漏脂”等行业共性质量难题。
15年来,欧阳华似一片磁针石,剑指风电不肯休。是什么环境让他能够心无旁骛地醉心于设计,并在挑战面前横扫困难?在“责任成事”文化的主导下,中车株洲所对于想做事、做成事的员工总是给予最大的关爱。除了对技术本身的热爱,领导的开明开放、同事的志同道合,都是欧阳华孜孜以求的动力源泉,这样的环境,也是研发人员梦寐以求的。
“盛年不重来,一日难再晨。及时宜自勉,岁月不待人。”欧阳华感慨盛年之时,人生能有几回搏?作为一名风电行业的设计老兵,唯有只争朝夕,让风带来更多美好、更多希望。