PTC ASIA 2020隆重开幕

    由中国液压气动密封件工业协会、中国机械通用零部件工业协会和汉诺威米兰展览(中国)有限公司共同主办的国际动力传动与控制技术展览会(PTC ASIA 2020)于11月3日在上海新国际博览中心隆重开幕。为期4天的展会,同期举办了2020国际物流技术与运输系统展览会、2020上海国际压缩机及设备展览会、全亚冷链技术与配送展览会、国际电子商务包装技术展览会、国际特殊钢工业展览会和智能加工与工业零部件展览会。七大展会共吸引近2000家企业参展,总展出面积达19万平方米,预计10万专业观众将赴现场参观。

    本届PTC ASIA以“智能驱动”为主题,涵盖了液压、气动、密封、齿轮、电机、链传动、带传动、弹簧、轴承、传动联结件和工业分承包十一大主题展区,吸引苏强格、华液、恒工、优瑞纳斯、圣克赛斯、宁波华力、兴明、德国布赫、美国美特斯、中意、汉商、索诺、鑫潮、爱托普、神驰、尼尔森、司达行、埃雷特、意大利意氟等近1000家知名企业,在约7万平方米的展出面积上集体展示智能制造的创新成果。

    主办方中国液压气动密封件工业协会副理事长程晓霞表示:“在全球疫情常态化下,PTC ASIA展,作为国际具有影响力的品牌展会,有力地推动了世界流体动力产业共同进步,在加快构建国内国际双循环相互促进的新发展格局下,‘驱动未来’,助力智能制造与创新能力的提升,促进流体动力产业跨界融合,共同发展。汉诺威米兰展览会(中国)有限公司董事总经理刘国良表示:“拥有近30年发展历程的国际动力传动展,不断创新求变,而唯一不变的则是深耕亚洲市场,服务全球贸易。今年展会同期还将举办多场高端论坛和专业研讨会,主题涉及智能制造、流体动力传动元件创新技术、农业机械机电液一体化等热门主题,结合现状探讨疫情下工业互联网与智能控制应用解决方案。”

启动30周年庆预热宣传

    作为动力传动行业的风向标,PTC ASIA以“驱动未来”为己任,始终为行业提供专业的采供、信息交互的平台,为工业现代化建设添砖加瓦。2021年,PTC ASIA将迎来30周年庆典。为庆祝这一历史性的时刻,回馈合作方及客户的长久支持,主办方日前正式启动了“PTC ASIA 30周年计划”,启用全新主视觉及30周年LOGO,并联合媒体、忠实展商及观众就展会30周年共同发声、收集展会老照片成立特刊。同时还将陆续举办线下茶话会、产业集群拜访、线上直播等活动扩大展会作用,增加彼此联系。明年展会现场更将有30周年开幕式和颁奖晚宴等精彩活动,同时打造“PTC Week主题周”,加入私有小企业培训、金融服务咨询、社交互动休闲等元素,使PTC ASIA在作为产品技术展示平台之余,赋予多样性价值给展商和观众,成为国内外传动人的线下大聚会。而备受关注的高校展区及高新论坛也将在以往的规格上进一步升级,同期计划举办的海外协会峰会也将为展会30周年注入更多国际化的元素。

智能驱动—未来科技与智造论坛

    随着市场对人力资源要求的提升,智能工厂、智能制造将得到进一步发展,数字化转型及远程智能服务将被积极运用。为了紧跟这一趋势,本次展会同期举办多场高峰论坛和技术研讨会,涵盖智能制造、流体动力传动元件创新技术、农业机械机电液一体化等热门主题,探讨疫情之下工业互联网与智能控制应用解决方案。同时,展会品牌论坛“PTC ASIA智能驱动论坛”在往届的成功基础上,继续邀请业内知名专家、学者、企业中高层共聚一堂,分享真知灼见。主办方贯彻落实党中央十九届五中全会精神和新发展理念,共同努力搭建国际交流平台,组织举办PTC ASIA智能驱动论坛,以“未来科技与智造”为主题,围绕5G、人工智能与制造业结合,助力智能制造加速发展等理念,结合中国流体动力与传动技术产业发展,探讨和分享中国动力传动与控制的5G时代。

    论坛邀请到来自中国液压气动密封件工业协会副理事长程晓霞女士作欢迎致辞,向应邀出席的与会嘉宾、业界朋友们表示热烈的欢迎!同时感谢各位专家为中国流体动力产业发展、技术进步带来的精彩报告!她表示:本次论坛对新时期产业发展意义重大而深远,将以新的理念、新的思维、新的行动带我们走向5G新时代。她还表示:PTC ASIA将在2021年迎来她的三十周年生日,作为主办方,我们将继续搭建高新技术展区,继续为大家奉献更多的精彩主题报告,举办高水平的行业论坛报告会。让我们携手共进,共同学习,共同进步!

    本次论坛演讲嘉宾有:同济大学工业4.0实验室技术总监陈德基先生;中国液压气动密封件工业协会专家委员会副主任王长江先生;亚马逊AWS中国机器学习业务拓展和产品技术架构总监代闻先生;全球移动通讯系统协会GSMA大中华区战略合作总经理庞策先生。

    展期,由德国机械设备制造业联合会(VDMA)主办的“第六届智能制造论坛”将展现工业4.0领域的领先创新技术及其实践,包括数字化、连接性、通信、预见性维护以及OPC统一架构。同时,VDMA还将发布今年OPC统一架构的基础规范。来自博世力士乐、舍弗勒、诺德、倍加福、易福门、伦茨、魏德米勒、德国乐达、恩吉泰克等知名企业的高层将莅临演讲。
    鉴于目前疫情影响,为保证更多的国内外观众仍能安全高效地参与本次展会,展会主办方根据国内外疫情的不同形势,为海内外专业买家专门定制了两种不同的参观计划。针对国内专业买家,重磅推出“享见”计划,邀请更多具有采购和组团参观需求的专业观众,与展商们精准配对,确保采供双方享受这次见面,真正为促进经济内循环而做出贡献。针对无法到场的海外买家,首次打造了“匠心云之旅”,提供高效的网络参观之旅,在专业的向导和摄制组带领下,每两小时参观不同行业主题的知名企业。每家参展企业将采用15~20分钟的时段用英语为全球海外买家诠释展会现场最新产品与技术,使境外观众足不出国,就能与目标展商线上面对面,开发潜在中国零部件供应商,了解中国工业市场行情。
    
2020年11月3~6日,上海新国际博览中心——汉诺威亚洲工业展七展联袂,领跑智能制造创新发展,为新时期加速工业经济国内大循环、国内国际双循环新格局作出新贡献。

 

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2019年10月23日~10月26日,“PTC ASIA 2019高新技术展区国际技术交流报告会”成功在上海新国际博览中心举办。本届报告会得到行业知名专家曾广商、王玉明二位中国工程院院士,国际同业组织VDMA金斯利先生和来自于中国、德国、日本、英国、美国的国际知名企业专家,国内知名院校和科研院所的大力支持。在此,我们深表荣幸并衷心感谢!报告会现场观众认真聆听、积极互动,良好的效果让我们倍感欣慰,这一切都激励着我们继续努力,为流体传动与控制技术进步添砖加瓦,为世界流体动力产业发展贡献新的力量!

为了让更多的同仁了解本届技术报告会实况,我们应行业需求对专家的精彩报告进行编辑整理,陆续发表在2020年《液压气动与密封》杂志和微信平台上(公众号:chpsa-yqm),供学习分享。敬请关注!





PTC ASIA 2019 高新技术展区现场技术报告(之十七)

液压型风力发电机组基础理论与关键技术研究

——据燕山大学专家孔祥东报告录音整理

研究背景和思路

发展风电意义与潜力。风能作为一种清洁的可再生能源,是我国能源转型的重要支撑。肩负着支撑经济社会可持续发展的历史使命(十九大报告)。我国风能储量丰富(10%),发展潜力巨大。我国风电占比较低(5.2%),存在很多问题(见图1),技术进步潜力巨大。

图1  风电行业的问题

液压型技术优势。传统发电机型是双馈型和直驱型,传统机型存在传动冲击大,电能质量低,电网负担重等问题。液压型风电机组的特点是使用静液流体传动系统(无齿轮箱),使用励磁同步发电机,这样就可以舍弃整流逆变装置。从而带来液压型的技术优势:无级调速,控制灵活;柔性传动,电能优质;功率调控,电网友好。

液压型风力发电机组研究思路。针对风力发电的要求以及传统风电机型存在的以下问题:风能负荷随机波动、发电机并网要求高、传动链可控变量少、多源宽频激励谐振、电网高质电能要求等,提出了五项面临的挑战:发电机转速的高精度控制、功率追踪及平滑高精度控制、故障穿越高响应高精度控制、多源宽频激励机组谐振抑制、调控传输能量具有调频能力。

研究进展

目前,国外有查普驱动公司、阿托斯公司、亚琛工业大学以及美国的明尼苏达大学在这个方面做了一些基础的研究工作。在国内,实际燕山大学从2009年就开始做这方面的工作,浙江大学、兰州理工大学、上海交通大学等一些学校也在做相关工作。

在研究方面,燕山大学主要有5项研究内容。

第一个研究内容是液压型风电机组并网转速高精度控制。研究了流量间接反馈控制方法,解决了发电机准同期并网转速高精度控制难题,实现了发电机柔性并网。流量间接反馈的控制方法(见图2)是利用了闭式泵控的基本原理,同时又解决了它效率低的问题。这样控制的效果,能够实现输出的转速稳定在1500±6r/min,也就是能够满足电网50±0.2Hz的要求;发电机并网冲击转矩能够控制在5%左右,冲击电流控制在9%左右。

图2  流量间接反馈控制方法

在并网转速控制技术方面,我们还提出了双变量联合控制方法(见图3),实现了随机波动风速下,输出转速稳定在1500± 4r/min,也就是能够满足电网50±0.13Hz的要求。

图3  双变量联合控制方法第二个研究内容是液压型机组的功率追踪及平滑高精度控制。研究了复杂工况下多目标寻优的功率追踪控制策略,提高了风能利用效率,实现了功率高精度平滑控制。一定风速下,风轮的转速对应某一个转速下,它才能够吸收最大的风能,这是一个功率追踪的要求。再有就是发电的时候怎么能保证输出的电能最平稳,以克服风的波动,这也是一个要求。我们做了两项工作:一个是发电机组功率追踪优化控制技术,我们提出了功率追踪的控制方法(见图4),风能利用效率较传统机型提高了4%;另一个是提出了功率平滑的控制方法(见图5),功率平衡的因子较传统机型可以提高2~3倍。

图4  功率追踪控制方法

图5  功率平滑控制方法第三个研究内容是液压型风电机组低电压穿越控制。研究了低电压穿越分层控制方法,解决了电网故障工况下发电机脱网的难题,实现了机组故障穿越高响应高精度控制。一旦电网出现故障,电压跌落了以后,剩余的发电功率要能够要耗散或者存储,同时要求发电机不能脱网。所以我们提出了低电压穿越分层控制方法(见图6):有功功率响应时间较传统机型提升1倍;电流冲击抑制能力较传动机型提升1倍。

图6  分层控制方法第四个研究内容是落地式液压机型谐振机理及主动抑制。研究了机组谐振参数设计准则和系统模态主动调控策略,解决了多源宽频激励下机组谐振的难题,提高了机组运行可靠性。采用液压长管路,实现变量马达、发电机的落地安装,进一步降低了机舱重量,使设备便于安装维护,落地式液压机型构型(见图7)。但落地机型在随机风宽频激励下容易引起谐振。针对此问题,采用阻抗匹配理论,揭示了机组模态与可控参量之间的映射规律。提出宽频激励下机组谐振主动抑制方法(见图8),实现对系统模态的动态调整,避开即时激励频率。解决了宽频激励下,落地机型谐振抑制的难题。谐振峰值衰减50%以上。

图7  落地式新构型及谐振机理

图8  谐振主动抑制方法第五个研究内容是储能式液压型风电机组调频控制。研究了虚拟惯性补偿控制和自适应调频控制方法,解决了风电机组能量储放和调配难题,支撑电网稳定运行。三相电不能存储,电网频率稳定的本质是发电量和用电量的实时动态平衡。为了提高液压型风电机组的调频能力,在变量马达和发电机中间串联液压储能子系统,提高机组整体惯量。通过调整液压储能子系统能量的储放,使风电机组参与电网调频。提出了基于虚拟惯性补偿的调频控制方法(见图9),实现了风电机组调频控制。

图9  储能式新构型及调频控制方法基于这种构型,在功率闭环的基础上,增加储能子系统调频控制器。通过BP神经网络动态调整PID控制参数(见图10),实现了液压型风电机组调频能力优于国标要求。

图10  自适应调频控制方法

研究规划

经过十年的刻苦攻关,完成了上面一些基础研究工作。主要核心内容就是通过控制变量马达摆角,实现对系统流量的控制,进而实现对变量马达转速(发电机转速)的控制。完成这些基本工作以后,我们就要和电网去匹配,期望通过液压的方式,实现电网友好,为风电摘掉“垃圾电”的帽子。

下一步我们研究思路是向着智能风电迈进,期望风电机组满足智能电网的需求。智能电网是将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成新型电网,来实现高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、实现与用户间的互动、减小对环境的影响、为用户提供增值服务、高能源效率。我们的研究目标是将闭式液压传动系统、液压储能子系统引入风力发电装备,将人工智能控制技术和数字液压技术相结合,设计研发高电能质量、高寿命和高可靠性的风力发电装备,实现风力发电装备和机组集群的智能化。 研究内容为:①源网侧多源信息智能预测与感知;②液压型风电机组输出功率智能调控;③液压型风电机组负荷频率智能调控;④多发电机组之间集群多时间尺度协调控制。 

通过上述的研究,期望实现单一液压型风电机组智能化,进一步实现群网,以支撑智能电网建设。这里面核心内容是液压系统控制,那么如何把液压控制和智能电网充分地结合起来开发智能电源,也是我们要考虑的问题。


产业化推广

针对液压型风电机组的产业化推广,我们希望通过政府主导,与企业合作来推进液压型风电机组产业化。目前我们跟秦皇岛市的正时乐液压技术有限公司正在建设一个样机。目前已经把地基做完了,下面要进一步把装置做出来。依托燕山大学提供的技术支持和解决方案,利用液压型风能-液压能装置进行风力发电、海水淡化,以期达到创造良好的社会效益和经济效益,进而推进产业化,实现产品的推广。

通常海水淡化是通过电网为海水淡化装置提供电能,那如果不用电网而用风能来做呢?就是直接用风能去驱动海水泵等装置,有风就有能量,所以用风能做海水淡化就可以节约能源(见图11)。有助于绿色可再生能源的进一步开发和利用。

图11  风力发电和海水淡化框架



知识产权情况

我们在“液压型风力发电机组”这方面申请了十几项专利,授权9项,其中转化2项,发表了60余篇高水平论文,参与液压型风电机组相关研究的博士、硕士研究生共20余人。这里面我们也承担了很多企业的项目和国家自然科学基金、青年科学基金等。而且关于液压型风电机组的控制技术也得到了国家科学技术学术出版基金的资助,2019年底就可以由机械出版社出版,希望大家能够在阅读的过程当中,给我们提出宝贵的意见。



客观评价

在客观评价方面,浙江大学杨华勇院士、哈尔滨工业大学姜继海教授和南京理工大学李小宁教授都给出了很高的评价。一致认为“该成果代表了我国液压型风力发电领域的最新研究成果,达到了国际领先水平。对推动我国科学技术的进步具有重要作用,对打破国外技术垄断,形成自主知识产权意义重大”

应用和效益情况

针对液压型风电机组的应用效益方面,2010年与上海财宇投资有限公司开展了合作,然后在燕山大学实验室里面做了试验台,并跟正时乐液压设备有限公司进行产业化推广,我们也跟南京工程学院合作,所以,我们基础工作一直在往前走,希望能够有更好的转化成果展现给大家。这是经济效益(见图12)。

图12  经济效益

下面介绍一下这项技术的社会效益。第一、液压型的风电机组的环境适应性还是很强的,适用于海上、孤岛或偏远地区。我们现在在做样机,小的可以做到20kW、50kW,100kW、150kW,然后往大里做,大功率等级的液压型风电机组的优势是可以做模块化组合。当然这里关键的问题就是液压元件的效率和可靠性,在海洋、在高山,元件的寿命能否适应恶劣的环境。如果这些问题解决了,应该能够为当地的社会建设做贡献,改善人民的生活,尤其在偏远的农村、孤岛,可以就地取材,就地发电。第二、液压型风电机组的电网适应性好,电能质量高,有利于提高可再生能源的渗透率来保护生态环境。由于采用液压传动系统取代齿轮箱,不用整流的逆变装置,这就使得我们这个机舱重量大大减轻,实际机舱重量减轻以后使整个塔架的重量也减轻、地基的重量减轻、安装成本降低,尤其可以使电能质量提高,这是其他机型不可替代的。第三、液压型的风力发电机组易于推广和应用,我们想先在海水淡化方面做一些工作,可以有效降低能源消耗,降低成本,缓解水资源紧张。第四、促进上下游产业发展,在这个方面我们也在努力。开始我们实验室是选用了赫格隆的马达当泵使,后面选择了力士乐的变量泵当马达用,我们也希望国内企业能跟我们一起合作,完成关键元件的研制。当液压型风电机组真正变成产品的时候,一定要有我们国产元器件在这个系统当中,否则会受制于进口,所以在这个方面,我们希望能够跟有志于液压风力发电的高校、企业进行合作,来推进这项技术成果的应用。应该讲这项技术在促进行业进步和提高行业竞争力的作用和意义是很明显的,这项成果应该说解决了行业关键技术难题,达到了国际领先水平,支撑国家电网建设、国防建设、环境保护和经济建设,能够促进和引领行业产业与学科的发展。实际上我们有很多学科是可以相互渗透的,在这个方面我们希望再进一步地把这个工作做得更好。

该文刊登于我刊2020年第9期

本刊编辑  张婷婷整理

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