從退役風電機組到教學裝置的轉換

文 | 仝彩霞

（作者單位：錫林郭勒職業學院機械與電力工程學院）

隨著風電行業發展規模的擴大，傳統的實訓設備均為縮小版的仿真設備,已不能充分符合專業人才培養需求。為推進本專業校企深度融合，將實體風力發電機組轉換為培養專業人才所用，踐行“校企兩境、虛實結合、崗位遞進、雙師帶徒”的人才培養模式，構建學校教師和企業技術骨干對流的通道，形成“雙師”結構的教學團隊，整合資源，建立具有全區示范作用的教學、培訓、科研和服務等功能的真實風力發電機組檢修實訓中心，成為地方風力發電教育和培養共享的資源和重要平臺。

機組布置

經過前期調研，為保證HSW-250風力發電機組拆裝實訓項目的開展，必須將機組各組成部分吊裝出機艙，放于預先設計好的位置，進行結構學習，原理講解，完成維護保養，再吊裝回機艙并組裝。根據現有四套HSW-250機組，利用4個機艙，1套機組的3段塔筒，1套機組的葉片，進行布置利用。為進一步明確機組各組成部分的功能。現對風電實體拆裝實訓基地組成設備進行功能區劃分并立牌說明具體功能，將一個540平方米的空曠場地規劃成為實習、實訓場地，布置圖如圖1所示（比例1:260），用黃色虛線進行功能區劃分，四周為黃色實線，以標識牌形式展示各功能區學習內容。

圖1 布置圖

一、機艙支架的設計

機艙是位于風力發電機組最上方，支撐除塔架之外的所有風力發電機組的零部件在塔架以上高度，并對機座（底盤）上安裝的所有設備進行安全防護的裝置，風力發電機組的重要部件如主軸、變速箱、電機等均安裝在機艙罩內，HSW-250風力發電機組重12噸，為滿足教師授課，學員吊裝、拆裝、維護、試運行，需將機艙安全地固定于合適的位置及高度，為此教學團隊設計了專門的機艙支架，機艙底座槽鋼支架，高度50cm，塔筒平放，每段塔筒2個支架，采用鍍鋅槽鋼（100mm）噴漆，焊接成型，如圖2所示。

二、輪轂支架的設計

HSW-250風力發電機組輪轂由輪轂殼體、葉片鎖定裝置、指針、撞塊等裝置構成，是風輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件，所有從葉片傳來的力都通過輪轂傳遞到傳動系統，再傳到風力機驅動的對象。為實現輪轂的安裝、維護、調試，需將輪轂中心固定在與機艙安裝孔中心對應的高度，為此教學團隊設計了專門的輪轂支架。支架為移動支架，采用鍍鋅槽鋼（100mm），托盤為厚鋼板（100mm），地輪與架子采用螺栓連接，如圖3所示。

三、葉片支架的設計

HSW-250風力發電機組所使用的葉片是代表一個風電機組時代的定槳距失速型葉片。槳葉翼型要滿足失速效應，符合空氣動力學外形，風能轉換效率與空氣流過葉片翼型產生的升力有關，因此葉片的翼型性能直接影響風能轉換效率。為研究葉片氣動外形、葉片結構、幾何參數、靜力分析、葉片材料、生產工藝、機組設計標準等內容，需將葉片安全地固定在合適高度的支架上，為此教學團隊設計了兩個實用且外形美觀的葉片支架，支架材料為鍍鋅槽鋼，樓梯裝支架采用地腳螺栓固定，如圖4所示。

四、塔筒支架的設計

塔筒是支撐機艙和風輪的重量，并使機艙和風輪保持在風速較大的一定高度位置的部件，是風電機組的主要承載部件，必須具有足夠的疲勞強度，能承受風輪引起的振動載荷。HSW-250風力發電機組由3段塔筒組成，每段長度為9米，3段總重9噸。為研究塔筒結構、材料、高度，為實現美觀、適合研究和觀賞的高度，將3段塔筒安全地布置在塔筒中心軸線距地面1.5米高度，上水平擺放，為此教學團隊設計了一套機組專門的塔筒支架，塔筒下水平放置，采用2個支架，固定于距塔筒端面15cm處，地腳螺栓固定，鍍鋅槽鋼（100mm）。如圖5所示。

圖2 機艙支架

圖4 葉片支架

圖3 輪轂支架

圖5 底段塔筒支架

機組拆解

在實訓項目開發時，每個步驟貼近真實工作過程，利用專業教學團隊設計的工裝、機組配套工具，對齒輪箱、發電機、液壓系統、傳動系統、偏航系統、制動系統、控制與安全系統等部件進行拆解、吊裝、維護、安裝、調試。在此過程中學員可以更好地掌握風電機組的整體結構、內部結構以及裝配工藝的相關技能，能夠掌握風電專業核心技能。

結論

該教學裝置能夠滿足高校和職業院校風能與動力工程專業、風電系統運行與維護專業、風力發電工程技術專業的“風力發電原理”“風電機組設計與制造”“風電機組檢測與控制”“風力發電廠”等專業課程的實驗實訓教學。亦可承擔風電機組機械裝調工、風電機組電氣裝調工、風電機組維修保養工，風力發電運行檢修員等職業工種的培訓考核任務。

通過該教學裝置的學習，學員從實踐中熟悉了風力發電設備的組成，真正具備了風力發電維護、檢修，以及風力發電機組設備運行維護的能力，真正實現與企業專業崗位零對接。同時，幫助學員養成企業所需的職業精神和良好的安全生產意識，使學員能夠自覺按規程規范操作，達到職業崗位所要求的職業儀容、儀表和舉止行為。