維諦技術(shù)有限公司研發(fā)總監(jiān)趙岷先生

 

　　趙岷：我的題目是“海上風(fēng)電變流器的設(shè)計和應(yīng)用”，我從一個方面來講解總體概況，總體表達的意思就是海上風(fēng)電蓄勢待發(fā)，后面有很多工作可以去做，有很大的市場，就是這么一個想表述的意思。

 

　　針對于海上風(fēng)電作為微逆技術(shù)，我們所承擔(dān)的心情是什么？首先肯定是高興，興高采烈。每一個風(fēng)電從業(yè)者都應(yīng)該是興高采烈，因為我們國家40%風(fēng)況最好的地區(qū)不新批項目的話大家得吃飯，這是最實在的東西，全部都擠在60%低風(fēng)速地區(qū)的話我們肯定都很艱難。海上是一個新的機會，但是又有一個新的挑戰(zhàn)，所以有戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢之感，要小心的對待海上風(fēng)電整個所面臨的新的問題和新的挑戰(zhàn)。所以最后我寫了一個是對市場保持敬畏之心，如果你不對市場保持敬畏之心，市場就會發(fā)飆讓你知道你要對它保持敬畏之心。因為我們市場太大了，幾十萬上百萬的設(shè)備，幾千塊的設(shè)備，就讓幾分錢的設(shè)備不當(dāng)導(dǎo)致批量整改，我們也不是沒吃過這樣的虧，肯定是有的，肯定我們在市場上始終對市場保持敬畏。

 

　　敬畏歸敬畏，還是要繼續(xù)往前走。還是要面對這些挑戰(zhàn)和困難，我們風(fēng)電從陸上進軍海上，變流器有哪些變化？從我們看來有很多很多，比如功率增大，功率增大因為我們基建成本比陸上高，所以功率增大對于單位瓦時的成本下降是有好處的。維護難度增大，陸上雖然比較辛苦，但是大部分還是能趕得到的，海上如果有個風(fēng)十天半個月上不去也是有可能的，當(dāng)然有炒的比較熱的電壓等級，到底用中壓還是低壓，中壓產(chǎn)品的話用哪些器件，有很多討論。我想說的就是環(huán)境變化，其實我們從陸上進軍海上，我們認為最大的變化還是環(huán)境。其他的因素引發(fā)的像功率增大、電壓等級，這個總體來講還離不開一個電的范疇，但是環(huán)境的變化是非常非常大的，完全不一樣的環(huán)境。像我們在西安內(nèi)陸地區(qū)，到海邊明顯感覺就不一樣，對人體感覺都是非常明顯的，對機器的話長年累月放在那里也是非常有挑戰(zhàn)的事情。

 

　　如何進行環(huán)境變化的研究？先說一個方法論，實際上就是四個階段。海上到底有什么需求？包括客戶需求，應(yīng)用環(huán)境需求，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格設(shè)計。需求識別以后就要去設(shè)計，你識別需求的話如何滿足這些需求？包括適應(yīng)性設(shè)計、可靠性設(shè)計，包括一些分析。設(shè)計完了以后是不是就能達到滿足你的需求呢？這個要去驗證，要去測試，做一些環(huán)境試驗，可靠性試驗，所有這些都做完了只是萬里長征第一步，最后要投入市場運營，要看一下前面需求收集是否合理，最重要的是你的設(shè)計是否滿足了這個需求，要跟蹤市場的表現(xiàn)。我們在很多新產(chǎn)品投入市場的時候往往會產(chǎn)生這樣的情況，但是不要緊，只要我們有跟蹤，有閉環(huán)，這些問題遲早都會得到很好的解決。這就是這四個部分，我的膠片，后續(xù)的膠片基本上就圍繞這四個部分進行。

 

　　海上變流器全生命周期遇到哪些環(huán)境條件，下面這全部都是指的從工廠一直到調(diào)試和運行等等，包括最后的報廢拆除，在每個環(huán)節(jié)我們變流器可能遇到的這個環(huán)境因素，包括溫濕度，淋浴、鹽霧，吊裝跌落等等。在這些環(huán)境下存在哪些環(huán)境因素？這些環(huán)境因素對人來講就是很潮，感覺潮濕、潮熱，身體不舒服。對于機器來講機器會有什么反應(yīng)？對于機器影響是什么？我們是第三步的分析。

 

　　需求識別這方面我們可以看一下海上風(fēng)電變流器面臨的需求，大概就是六個因素：環(huán)境因素高低溫、濕度、壓力、輻射、風(fēng)度、海浪、冰、霜等等。第二是微生物因素，我們包括微生物、動物、海洋生物，比如說牡蠣之類的。第三是化學(xué)活性物質(zhì)就是鹽霧。第四是機械條件一般就是沙、石，這些在海上來講會好一些。在水溫條件包括海水的溫度，包括鹽度，波浪、海冰。最后就是機械條件，包括振動、沖擊，包括在吊裝過程中可能會產(chǎn)生的傾斜，這是六大方面。下面再簡單看一下這六個方面大體上會對變流器產(chǎn)生什么影響。

 

　　像氣候條件，我們很多氣墊都會有曲線，在什么樣的環(huán)境下就有什么樣的條件，當(dāng)然要把所有溫度環(huán)境變化因素考慮在內(nèi)，包括輻射引發(fā)的高溫，因為功率半導(dǎo)體在高原上，在紫外線非常強烈的時候，受紫外線輻射也是有一定損壞率的，但是在海平面的情況下輻射會引發(fā)高溫。包括溫度變化引發(fā)材料的龜裂，包括溫度變化引發(fā)的凝露，這種情況下如果放在導(dǎo)電的設(shè)備上來講很有可能會引發(fā)短路。

 

　　化學(xué)活性物質(zhì)對產(chǎn)品造成的潛在影響，包括電化學(xué)腐蝕，可以看這是海邊的橋梁腐蝕，包括密封膠條老化，包括漆層起泡和脫落，包括機械引發(fā)的沙石，包括像內(nèi)部的斷路器方面的設(shè)備引發(fā)了機械不能及時的開通和關(guān)斷，或者反饋信號主電路工作是合格的，但是給你發(fā)了錯誤的信號，讓變流器做出錯誤的判斷，這個也是很麻煩的。像電解作用引發(fā)的漆皮的氣泡和脫落，而且霉菌會加速它的老化，一旦起了霉，霉菌是在濕度條件下產(chǎn)生的，一旦產(chǎn)生霉又加大它的濕度，因此加速了霉菌的變化，所以在霉菌方面我們最好的方式就是切除它起霉的條件。

 

　　機械條件對產(chǎn)品造成的潛在影響，包括跌落，還有傾斜等等這些如果設(shè)計不當(dāng)?shù)脑挾紩a(chǎn)生，我們可以看到主框架變形，器件松動，這些都會影響產(chǎn)品的性能表現(xiàn)。這就是簡單說一下我們的需求以及對變流器導(dǎo)致的一些惡果。

 

　　下面咱們討論一下怎么樣防止這些悲劇的產(chǎn)生，那就是恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計，舉個例子像我們水冷器件，散熱器，氣熱換熱器，這種就是說你為了適應(yīng)它的高溫條件下順利運行，就是把機器內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量非常充分的帶動，在機器內(nèi)部保持一個比較好的溫度環(huán)境。比如說水桶電纜，水桶電纜設(shè)計還是相對比較麻煩一些，但是它產(chǎn)生的水度有96%是被水度帶走了，只剩下4%的殘余熱量，這樣在機器內(nèi)部熱量快速被帶走，主要保持機器內(nèi)部比較低的相對溫度。還有在整機設(shè)計和布局也是很有考究的，因為布局的問題我把這個導(dǎo)了一下，實際上它應(yīng)該是立起來的。也就是說你在布局的時候?qū)岜容^敏感的器件就不要布到比較熱的地方，就布到藍色這些地方，還有就是散熱量比較大的器件盡量就不要影響其他器件，特別是對熱比較敏感的器件。本身整機溫度就比較高了，你就不要讓散熱比較大的器件再雪上加霜了，你的風(fēng)道，整個水路都是要整體協(xié)調(diào)和考慮。通過這樣我們達到比較好的滿功率的溫度，或者是比較好的降溫的溫度范圍，就是比較寬的工作范圍。

 

　　設(shè)計的話還有一些密封設(shè)計，在海上對于鹽霧、霉菌這些來講，對于內(nèi)部的設(shè)計影響，我們就把它拒絕于變流器外，做一些密封方案，過線密封、密封組件、門板密封、局部密封、密封接口等等，這樣實現(xiàn)整機機柜至少實現(xiàn)IP54的防護等級。左邊做的是IPX5的試驗，最低是IP54，我們按照IP55來做的。這是密封。

 

　　這個是像機械方面的一些設(shè)計，像機柜的隨機振動包括減振器，最右邊的軟連接我們看主要體現(xiàn)在上面的扭排，包括接插件，還有一些仿真，固有頻率仿真，這個在機械方面都要考慮，所有這些都滿足最后的機械應(yīng)用要求。

 

　　設(shè)計說完了下面就看看測試怎么測，怎么樣滿足需求，然后你的設(shè)計是不是滿足需求。測試總是有一個標(biāo)準(zhǔn)，我們的標(biāo)準(zhǔn)就是方方面面的，簡單搜集了一下有很多，現(xiàn)在推薦的國標(biāo)還有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等等，這里面還沒有說海外的IEC標(biāo)準(zhǔn)。舉例子，整個標(biāo)準(zhǔn)都是不一樣的，怎么辦？其實最簡單粗暴的方式就是把它全部合起來做個并級然后去做，這些我們都是用海上方向去用，海上有些整機廠賣到不同的國家，就根本不同國家的高低穿越的標(biāo)準(zhǔn)，就這個標(biāo)準(zhǔn)，我們在環(huán)境實驗上也是一樣的，把所有的標(biāo)準(zhǔn)合起來求個并級。

 

　　所以總結(jié)出來大體上有三種，一種是季候類，一種是機械類，一種是特殊類，所有的實驗基本上就和前面的設(shè)計相匹配起來。

 

　　我們看一下具體做的一些工作，一個就是機柜做的防腐實驗，因為這些實驗不太好做，都是到全國各地找資源，防腐實驗是我們通過了C5防腐等級。

 

　　這是霉菌，我們做了28天的霉菌實驗，這是霉菌實驗箱，這是我們選用的器件放了28天看它是不是長霉，右邊是報告。

 

　　鹽霧我們做得比較多，因為海上我們直觀感受就是鹽霧。分了幾個層次去做，第一就是做了一個迷你柜，里面把我們一些敏感的器件擺上去，然后也是同樣的做了28天的實驗，然后在小柜子外面有一些對比的器件，我們看一下28天以后的情況，上面是我們在迷你柜里面的器件，下面是我們放在外面的器件，可以看到整個柜體的防護還是非常有效的，整個對比也是非常明顯的。

 

　　整機怎么辦？整機不太好做，但是我們也做了。我們找個整機放在大的機柜里面，主電路上該有的電基本上都有了，這是做了28天的鹽霧實驗，這是做完了以后實驗現(xiàn)場下面那個就是我們的界面，就是說這個機器在運行著的，右邊的圖是我們做完28天以后看到里面的器件，基本上沒什么影響，最后面是出的報告。

 

　　第三個層面就是前面都是加速實驗，這一次我就自然放置，實際模擬海上實驗，我們也參加了中國電氣科學(xué)研究院作為項目主導(dǎo)方來做的實驗，他們主要是在三亞有一片實驗場地，把機器擺在那兒現(xiàn)場晾著，這是第一點。第二點在實驗室人工模擬，這個我們其實也做了，第三個就是防護技術(shù)研究，我們現(xiàn)在做的是第一點就是在三亞現(xiàn)場擺著，這是現(xiàn)場的一些圖片，現(xiàn)在已經(jīng)做了有大半年了，4月份開始的，每三個月我們會過去看一下結(jié)果如何。

 

　　接下來是機械試驗的代表，這個振動臺它是32噸，按照應(yīng)該是31094，因為這個標(biāo)準(zhǔn)是我們一個工程師牽頭寫的，所以標(biāo)準(zhǔn)相對比較嚴(yán)酷一點。

 

　　最后一點是問題閉環(huán)，我們現(xiàn)在在海上一個蓄勢待發(fā)的狀態(tài)，所以我們也是非常緊密的關(guān)注變流器的問題，只要有這種心態(tài)我相信最后的問題都會解決，這大體上就是我說的四個方面。

 

　　最后做一個廣告，維諦技術(shù)做得比較扎實，我們公司整個推薦的是海上變流器的項目，參加了深圳市科學(xué)進步獎的評審，我們也獲獎了，這個很不容易，在深圳獲獎的名單里面只有兩家是外資企業(yè)，包括我們，這個也是政府方面對我們工作的一個肯定。大概我的介紹就這么多，謝謝大家！