上海电气赵大文做：“海上风力机的可靠性设计—借鉴西门子G4平台经验”的技术演讲

　　西门子G4平台就是3.6兆瓦到4.0兆瓦机组共用的平台，简单回顾一下西门子海上风电的历史。全球第一个风电场就是西门子的前身，这个风电场是一个450千瓦的机组，现在还在运行。全球第一个兆瓦级的海上风电也是西门子前身建设的。包括到2003年丹麦当时的最大的风电场166兆瓦的风电场也是用西门子的机组，机型有2.2兆瓦平台，2.3兆瓦平台。英国的最著名的风场也是用西门子的风机。目前世界最大的“伦敦支链”海上风场也是用的西门子G4平台。直到两个月前，一个荷兰的风场，用的就是G4平台最新的产品4.0130。
　　上海电气和西门子合资公司就是想利用西门子的海上成功的海上经验更好的服务中国的市场。G4是目前最成功的平台，也是海上装机容量最大的平台，而且它有持续的升级，截至2013年底G4平台装机容量已经到了902开，主要是英国的一些工厂，丹麦的一些风场，还有德国的风场，上海三年前也装了一台，上海的一个3.6兆瓦的120的机组是西门子第二代的产品。
　　第一台G4机组是2004年推出的，通过中间5年的经验的积累，到2009年第二代，升级了两款产品，分别是3.6107和102的机组。对于这一款平台的第一次升级，主要是设计上进行经验教训的积累，还有就是风能增大以提高发电量，最新的一款平台是2002年到2014年推出的，这个平台的升级就是融入了更多的技术含量，包括平台整个升级，风能增大，发电量的增加。
　　4.0130产品是最新的，上海电气和西门子合资公司引入中国的产品。这一产品有些基本的升级和创新，包括叶片的气弹定制设计，包括状态监控系统预测功能，预测故障的升级，齿轮及发电机的设计，轮毂设计的优化。
　　新一代产品130风能的叶片，是完全创新的设计，是以借鉴自然理念的，气弹定制设计。对大叶片来说气弹不稳定是很大风险的，造成机组非常大的振动，通过气动结构，耦合的一些设计优化。西门子新推出的这一风机，就是气弹耦合设计来降低载荷，基本的原理就是它通过气弹耦合，在遇到阵风，高产流的时候，它可以实现被动的扭转，这样让整个叶片疲劳载荷，极限载荷有很大幅度的下降。这个叶片的重量和第二代产品重量是一样的，但是扫平面积，风能直径都增加了很多，发电量提高了10%以上。此外新叶片还有很多的设计亮点，它的叶型设计，已经靠近叶跟了，把叶跟这部分的风能也加以利用。
　　西门子状态监测系统已经有十几年的历史了，国内叫CMS，它在2000年在一个风场批量装机，4.0兆瓦的机型都标配了这一系统。目前世界上有2000台风力机安装了此系统，这个系统最先进的亮点就是可以做一个预测的运维的预警，它相当于十几年的大数据积累，通过大数据的分析，可以提早三四个月把未来的预期发生故障判断出来，然后做维护准备。比如说它内部齿轮箱有一个缺陷，某一个运行了一段时间，但是外面看不出来，这已经可以通过它状态评估，可以预警到两三个月之后会出现比较大的裂纹。在这个两三个月前就可以提前做维护工作。
　　这一机型的机舱也是根据海上多年的经验积累，做了很多优化设计，包括支撑机构的优化，整个支撑机构更简洁了，包括机舱内的连接螺栓的数量，支撑杆件的抒情，焊接的位置，也都进行了优化。它还有易维护的设计，液压寨和再现滤油器的位置都进行了重新的整合，包括机舱，轮毂和卡桶的设计，这一设计方便了海上安装，机舱和轮毂的安装还有整个机舱和卡桶的安装相对比较简单，缩短的施工周期。整个机舱封闭式设计也进行了升级，保证它环境控制的监视器，盐分过滤器，也保证了整个机舱是一个密闭的微环境。对防腐起到了较大的作用。
　　齿轮箱和发动机同样也进行了升级，基本上齿轮箱和发电机还是基于3.6兆瓦的一些成熟设计。齿轮机做了优化改进，比如说齿轮箱承载能力的提升，疲劳测试的验证也已经验证好了。其一体化设计更提高了可靠性，还有发电机的改良，包括综合料率的提升，温度的降低，这些都是大部件的提升。轮毂也做了全新的设计，G4平台4.0最新的轮毂，采取了直驱式的，整个轮毂外形进行了拓股结构一块。西门子整个设计理念，轮毂的设计理念都是直驱的设计理念，包括它轮毂本来大家看到图片本来有一个鼻子的，现在扁平化了。
　　 三、G4平台设计可靠性的保证