淺析提高風電設備制造效率的有效途徑

艾勇

(新疆龍源風力發電有限公司，新疆 烏魯木齊 830001)

我國風能資源豐富，可開發的風能總量約為10億kW，陸地風能占25%，海上風能占75%左右。風力機是風能轉變成電能的設備，風力機制造業的先進程度決定著風力發電機的運行穩定及效率。經濟全球化進程中，我國的風電制造業已躋身世界風電制造業前列，但與發達國家相比，我國機械設備制造業制造工藝陳舊、生產自動化技術落后、企業管理粗放、缺乏自主創新產品與先進技術，跟世界先進水平相比在很多方面有較大的差距。風電設備生產的機械化裝備水平高低和能否真正運用精細化管理手段對風電企業進行管理，已是生產企業面臨的一個重要課題。機械設備技術效率用于衡量生產制造行業在同等資料投入下，其產出與最大產出的差距。高效的機械生產率在提高企業的經濟效益的同時，還可增強企業的競爭力，因此，企業生產工藝人員應最大程度地提高效率，降低成本，推動企業的發展。本文主要從風力機葉片的機械設計、機械工藝及精益化生產管理三方面入手，探討我國風電設備生產企業提高生產效率的主要途徑，為我國風電設備制造企業提高思路。

1 基于機械設計提高機械生產率

風電設備的核心是風力機葉片，葉片在設計方面上進行優化以提高機械生產率主要從以下兩個方面進行：其一是葉片結構，其二是機械材料，從這兩方面進行不斷的優化，可以減小機械設備的制造加工成本，增加企業的經濟效益。

1.1 優化葉片的結構設計

在設計葉片時，葉片結構除應滿足額定發電量要求之外，還應具有良好的工藝性能，即所設計的葉片應具有較好的結構工藝性。葉片的結構優化設計主要從以下4個方面進行。

第一，提高葉片的標準化、系列化、通用化程度。要實現葉片的三化，需對風力機翼型聯軸器參數建立數據庫，當建立完善的數據庫后，可以設計數據庫與其他設備的接口程序，將其連接起來，這樣根據不同用戶的需要，來進行優化設計。

第二，提高扭曲葉片的制造和裝配精度。要想使扭曲葉片的精度達到合理的要求，其生產流水線必須具備較高的精度要求，現在高精度生產設備大部分采用智能控制，其控制原理圖如圖1所示。

圖1 智能控制系統圖

第三，在制造葉片和選擇與葉片結合的輪轂時，盡量采用先采用結構設計軟件，對葉片及輪轂進行前期的設計結構預選。為了使裝配簡單且機械零件間的契合度達到最佳，通常選擇簡單外形的輪轂。為了使所使用的機械零件在加工過程中測量方便，且數據準確，通常要求零件裝配布置在同一水平面上，圖2為利用設計軟件進行風力機葉片與輪轂結合連接處的設計。

第四，降低風電其他零部件切削加工法的使用。采用切削加工的零部件需要與其他的機械零件在進行裝配的過程中契合度將會降低，采用非切削加工的零件將減小因切削而產生的誤差，提高機械零件的工藝性能。

圖2 葉輪的三維圖

1.2 優化機械工件的材料工藝

機械工件的材料不符合要求，將會嚴重降低設備生產企業的生產率及產品質量。風電設備在的原材料應該具有較好的可塑性、軟硬度適中和韌性好的特點，長期處于轉動和摩擦部分的零件需要選用導熱系數較大的原材料。風力設備中的部分零件需要進行特殊的切削加工，需要考慮切削加工性能較好的材料，通過熱處理的機械零件表面其硬度將會降低，提高零件的切削性能及機械性能，從而提高機械設備的生產效率。機械零件結構工藝性優化設計是一個涉及諸多因素的綜合性問題，它與所選的制造零件材料的性能、毛坯成形的方法以及加工工藝方法和過程等密切相關，機械零件結構工藝性設計的全過程實質上是一個零件的材料選擇、毛坯成型方法的設計、加工工藝路線的安排和工藝設計的全過程。

2 優化機械生產工藝提高機械生產率

對機械生產工藝進行優化，可通過以下三種途徑來提高機械生產率：提供單件生產效率、應用自動化技術、應用先進生產工藝、實施多臺看管措施。

2.1 提高單件生產效率

風電設備的生產主要采用以下幾方面來提高單件生產效率：（1）增加風力機部分零件的切削用量，加快切削進給量和速度，采用高速強力的切削技術，縮短加工時間。（2）降低切削刀具的切入和切出時間，提高單件生產率。（3）采用精密鍛造工藝技術以提高毛坯件的精度，降低二次加工所用時間。

苦杏仁苷的三水合物為斜方柱狀結晶（水），可溶于水、乙醇，幾乎不溶于乙醚。藥典[15]中選用甲醇、甲醇/水或乙醇/水溶液作為苦杏仁苷提取溶劑，寇凱等[10]研究得出甲醇提取苦杏仁苷，提取得率約為乙醇的5倍。本實驗中研究了不同比例甲醇/水溶液（20%甲醇、40%甲醇、60%甲醇、70%甲醇、80%甲醇、90%甲醇、100%甲醇）對長柄扁桃粕中苦杏仁苷及其降解物的提取特性。結果表明，20%、40%甲醇提取液中未檢測到苦杏仁苷和野黑櫻苷（以20%甲醇提取液為例，如圖 5）。其它不同濃度甲醇/水提取液測定結果如圖6所示。

2.2 采用自動化生產技術

風電設備生產企業采用自動化生產技術，促使風電設備從設計—生產—加工等全過程實現自動化，其中，全過程的自動化技術主要包括以下三個層面：（1）柔性的自動化。現階段的柔性自動化，主要是生產高度柔性化的產品。（2）集成化。風電制造業由若干個緊密聯系的分系統組成，可分為制造自動化分系統、工程技術信息分系統、質量信息分系統，管理信息分系統。（3）智能制造。智能制造種融合了自動化技術、人工智能和制造技術，目前，風電制造業在智能技術上的應用主要有智能機器人、CAD、智能故障診斷及維護系統等。

2.3 應用先進生產工藝

風電企業要想在激烈競爭中得以發展，就應該以先進的生產工藝作為核心，常用的先進生產工藝有提高毛坯精度的爆炸成型、粉末冶金技術；采用特種技術對硬性、脆性材料進行加工，減少機械設備在對這些材料加工的使用，優化加工方法，降低人工成本的投入。

3 生產設備的精細化管理

生產企業設備和人員的精細化管理可確保設備的安全高效地運行，提高整體的生產效率。

3.1 設備的精細化管理

（1）日常維護。露天的風電制造業，制造環境相對較差，日常維護可較大程度的降低大問題、大事故的發生，降低維修成本。設備維修人員應定期對制造設備的傳動、轉動、電氣系統進行維護。

（2）定期維護。制造設備經過長期的運轉，需對其進行完備的檢查，并根據檢查的內容不同，可進行潤滑與緊固的維護、檢查與調整機械設備、機械設備進行集體清潔與更換等。

（3）特殊維護。當企業在引進新設備時，需對設備在磨合期、停駛期、封存期進行維護，在設備經過磨合期后進行全設備檢查、維護；停駛期維護是每兩周使發動機曲軸進行轉動幾次，每1～2月發動機開動一次；封存維護是在封存前要進行全面維護，每年啟動一次，然后再封存。

3.2 人員的精細化管理

（1）全面提升設備使用和管理人員的知識水平，對其進行定期或不定期的職業化培訓，組織一線操作人員深入學習其他先進企業的經驗。

（2）全面的機械臺班記錄，設備一線員工需要對自己負責的設備使用情況進行詳細、認真的記錄，并長期保存，方便維護查看。

（3）建立較完善的技術檔案。在實際生產中，作為一項不可或缺的工作來處理，機械設備中完善的技術檔案將機械設備的工作效率充分發揮出來，提高設備的利用率。

4 結語

綜上分析，要想提高風電設備制造業的生產效率需要從設計優化、工藝優化、人員精益管理三個主要方面入手，主要結論如下：

采用先進的扭曲葉片設計軟件，制造發電功率較高的新型葉片結構，提高產品的競爭性。

優化設備及工藝方法，在生產實踐中找到風電設備工藝存在的問題，并針對問題進行改良，提高風電企業的生產效率。

采用設備人員的精細化管理，提升設備管理的水平，降低設備故障率，提高設備運行的可靠性。