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新能源点滴创新 风中匠心

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发布时间:2019-04-28 12:41:37

新能源点滴创新 风中匠心


  “咱走吧,你这拆了装,装了拆,都拆了多少天了?”风场烈日当空,机舱内挥汗如雨,小李边擦汗边问。


  “没事,百分百能赶上饭点,你要相信咱们熟练拆装工的速度。”张波笑着说道……


  饭否


  为了测试IGBT好坏,张波带着检修班的兄弟们,在风机机位将变频器模块装了拆、拆了装,有时候还真的会误过饭点,吃口泡面对付一下是常有的事情。最多时,他们一天要进行了数十次试验。大伙开始还对这种高科技核心部件还有点兴趣,但时间一长,就觉得这挺枯燥的,不过终究还是拗不过张波的执拗,和他一起在机位反复试验研究。


  IGBT即绝缘栅双极型晶体管,俗称电力电子装置的“CPU”, 是能源变换与传输的核心器件,简单讲,就是一个非通即断的开关,导通时可以看做导线,断开时当做开路。在风机上的重要性易为人所忽视,但在风电等新能源装备领域应用极广。


  七月流火,由于气温较高,风速较大,国电电力山西新能源开发有限公司卧牛山风风电场风机也是随风起舞,处于满发状态,但此时对设备的考验,也如期来临。由于风机使用率与气温的双重原因,导致设备薄弱环节——变频器故障频发,最高纪录一天多达10多台风机由于变频器故障停机,变频器上关键设备IGBT损坏呈递增趋势,价格昂贵,大量更换IGBT,无论从设备采购、物流、安装,都直接增加了风场运营成本。


  上火


  看着一台台风机,由于设备更换与缺少IGBT备件导致电量损失,该公司风电场全体看在眼里急在心上,却又束手无策,风场场长广发“英雄帖”,正在一筹莫展之际,突然想到检修班张波,以前读研时做过“高压断路器永磁操动机构”,灵机一动,就想让他试一试,看看能不能做出一点东西来。


  IGBT为整体封装,驱动电路极为复杂,变频器报IGBT故障后只能更换全新的IGBT。为了搞懂IGBT及驱动原理,张波查资料、找专家,研究检测方法,和厂家技术人员沟通,了解IGBT的详细技术参数。


  当时张波一回宿舍,就开始研究桌子上放着的两块拆下来的IGBT,看着如老僧入定的张波,时间长了,同宿舍的舍友也好奇,这个电路原件咋就那么大魔力呢?


  在风机机位,张波实地进行仿真试验,多次的对比试验,观察并记录模块运行数据,分析并总结了IGBT不同损坏程度下的输出电压、电流等电气参数的变化特性,从而积累数据,达到可以根据不同的现象判断其损坏程度的方法,还需要搭建检测平台,对损坏的IGBT进行检测、并对驱动板进行维护。


  通过逐渐的摸索,张波他们班组几乎是完美还原了设备的结构图,通过自主购置的相同型号的电阻、电容、二极管等器件,对驱动板上的损坏器件进行焊接并更换。由于驱动板上的电容、电阻、二极管等电子器件较多,判断哪个部件损坏,需要多次反复的测试和排查,


  最终,艰苦的测试与排查,“测试合格”,当权威认定的消息传来,张波的眼睛里绽放出了光彩,有兴奋、有疲惫,也有终于花开结果的踏实。


  由于一二期风机检修人员,属于兄弟单位在运维,在设备原理上,从专业和实际运用角度不可能做到张波这么专精,另外就是测试结果持保留态度,对维护后的IGBT处于观望状态,张波他们决定先在风电场三期自主维护的风机中优先使用,试点运用,也是经验的逐步积累,张波笑称“这属于风电人的——设备中试”。


  在大家的观望中,风电场三期风机很争气,在安装使用维护后IGBT的风机稳定长周期运行后,尤其是看到维护成本的极大降低,一二期检修人员最终放下戒心,跟随检修班组的步伐。


  厉害


  张波他们这个团队也没有浅尝辄止,没有忽视风机自主创新路上的质变效应,IGBT之所以开始没有引起重视,就是因为专业人员认为这不过是个分立器件(;Power Disceret);,都很瞧不上眼。然而这个小部件却和集成电路制造一样,是国家专项重点扶持项目。长期以来,该产品(包括芯片)还是被垄断在外国厂商手上,包括新能源汽车领域都有很广阔的运用。丰田在开发混合动力车时就认定IGBT管要完全控制在手中,丰田也是全球唯一能够自产IGBT管的汽车厂家(自产,而不是买别人的晶圆再做封装),旗下品牌普锐斯目前全球唯一的强混合动力车。同时IGBT也被称为新能源汽车领域,超越锂电池的杀手级应用。因为从成本上看,他约占电机驱动系统成本的一半,而电机驱动系统占整车成本的15-20%,也就是说IGBT占整车成本的7-10%,也决定了整车的能源效率。此外,高铁、电网都要用到这个小部件,不仅风电机组和相关储能设备多有使用,很多现代电气设备的发电机和空调部分都会用到IGBT。


  通过对IGBT频繁损坏原因进行研究分析,尤其是损坏原因的数据统计和分析,张波他们还对变频器散热滤网进行改进,并对冷却模块风扇提前进行预防性维护,“防患于未然”,这些措施都可以大大降低变频器故障的发生。


  看着一台台故障风机恢复运行,风电场人们有说不出的成就感。最终他们班组,全年累计共维修好18块IGBT,1块塔底屏、5个DP头、2块APOW电源板、1个塔底交换机的成绩,保证现场急需备件需求的同时,也为风电场节约了近百万的维修费用。


  当年IGBT维护项目还获得了工会创新项目奖,在公司的创新工作室展出。


  张波也感到很大的成就感,他说:“之所以取得一点进步,源自风的力量,也是公司和风场的支持,检修班兄弟们,一个个为绿色能源贡献自己的青春与匠心、热情,点滴汇聚起我们这些风电人的力量。”