基于SOP的风力发电机组研发设计

赵立业

摘 要：为解决目前风力发电机组研发过程中出现的设计不规范，人才培养周期长、成长速度慢等问题，提出将标准操作流程 （Standard Operation Procedure，在下文中简称SOP）应用于风力发电机组研发设计。本文以某公司塔架设计为实例展开讨论SOP在风力发电机组研发中的应用。

关键词：SOP 风力发电机组研发设计 塔架

一、引言

SOP（Standard Operation Procedure），即标准操作程序或流程。是在做某项繁琐工作时，为了使工作流程达到高效率、低成本、安全的要求，总结出标准的操作步骤和要求，并以统一的格式描述出来，用来指导和规范日常工作。标准的操作步骤是由资深工作人员凭借丰富经验总结出规范的、最优的操作流程。根据SOP要求，一定是经过不断实践总结出来的、在当前条件下可以实现的、最优化的操作程序设计；在相关的操作步骤中尽可能地做到细化，将细化的单个过程量化并继续优化。

二、风力发电机组研发特点及问题

风机研发是决定风电行业效益的基础阶段，拥有高效、经济、稳定的研发方案是决定企业在整个风电行业中致胜的法宝。

1.结构复杂。一套完整的风力发电机组主要包括风轮叶片、齿轮箱、发电机、轴承、塔架、机舱罩、变流器、偏航系统和控制系统等，其他辅助设备有液压刹车系统、散热器、联轴器、轴承等上百个器件，在风机运行中无论哪个部件稍微出现一点问题都会导致风机巨大故障。因此小至一个开关，大到发电机，型号、品牌、性能、经济性等都要靠研发人员凭借自身丰富的经验分析甄别。

2.涉及专业广。由于风机设计复杂，横跨机械、电控等领域，看似两者互不干涉，但在研发的过程中有许多部分需要协同合作才能完成，因此容易因分工不明，导致出现问题时的相互推脱。

3.研发周期长。由于风机参数众多，各种控制机制错综复杂，在系统的编写过程中，经验丰富的研发人员开发出来的系统也需要长时间的实验和优化才能应用于实践，增大了新产品的开发成本和周期，且在长期的设计过程中资料繁多且易丢失。

4.人才短缺。目前风力发电机组研发人员培养周期长、成长速度慢與亟待解决的专业人才匮乏构成矛盾。针对以上风力发电机组研发特点及问题，建立起工作标准化流程，对人员分工、设计流程提供合理的标准变得尤为重要。

三、SOP在风力发电机组研发设计中的应用

针对风力发电机研发设计中复杂的设计过程，从工作内容的细化、量化入手，通过运用标准化的工作流程，使得各个岗位上的设计人员工作能够更加地科学化、制度化、规范化、标准化。

1.明确岗位职责。风力发电机组设计包括机械、电气、测试三大设计部分。机械设计负责机舱、风轮、塔架设计，关于叶片、塔架的载荷、强度计算，以及后续装配、吊装等工艺设计；电气设计负责硬件电路和软件编程以及厂内调试和现场调试；测试部分负责低穿测试、高穿测试、电能质量测试以及评估报告。明确设计中每个部分的具体步骤，理顺每个过程之间的衔接，规范标准操作程序和方法，达到优化流程、量化细节，实现“一次做对，一次做好”的目标。

2.制定SOP 。SOP的作业程序由主要负责人按照规定的格式编写，由其他使用工程师与主管一起讨论通过。标准操作程序SOP编写完成后，由操作人员、各组工程师讨论、修订，由实施者模拟操作、修改后认定。SOP试运行后，根据运行结果进行修改之后再颁布实施。

3.评审SOP。在结合设计流程和规范后，还需要对制定好的SOP方案进行评审，达成共识后可进行试运行，再根据设计人员的反馈信息，编写人员对SOP进行修改完善，然后才能发布，以后遇到各种情况的发生，还要逐渐完善修改SOP方案。

4.研发设计中SOP 体系需注意的问题。

4.1注重各组间衔接。风机的研发设计中要全面覆盖风力发电机研发设计的各个方面，整项工作需要各个组之间的通力协作、协调配合，才能达到整体设计的最优效果。因此，在实施SOP 体系过程中，各个组之间要定期召开会议，协商各组之间该如何合作、相互影响，以保证SOP 的正常运行，提升整个研发设计的工作效率。

4.2建立流程持续改进体系。风机的研发制造本来就是创新型工作，科技发展日新月异，新的材料、器件层出不穷，新的控制方法、策略日渐发展，所以SOP体系也要经常根据实际情况更新，不断优化方案。SOP 体系建设过程中应定期对实施效果、系统改善等方面进行稽核，查找影响设计过程和效能的问题，并适时改进，提高SOP 运行绩效。

4.3SOP在塔架设计中的应用实例。下面依据以SOP在塔架设计中的应用为实例展开说明。

4.3.1首先，明确目标编写实施计划。在塔架设计中，研发部塔架组人员根据新项目要求设计塔架草图。

4.3.1.1塔架高度、各段钢板板厚、法兰及门框形式初选；

4.3.1.2各参数整合并出具塔架总图草图；

4.3.1.3出具塔架节位报告并提交计算组。

4.3.2然后，分析相关因素。

4.3.2.1研发部载荷计算组根据塔架节位报告出具载荷报告。包含：塔架静强度载荷、疲劳载荷、马科夫矩阵等；

4.3.2.2塔架小组对设计塔架进行载荷计算校核。包含焊缝静强度、疲劳计算，法兰静强度、疲劳计算，塔架屈曲，门框校核，稳定性分析等。

4.3.3其次，确定设计方案。

4.3.3.1如遇载荷校核不通过情况，调整钢板厚度或法兰尺寸重新计算；

4.3.3.2调整各段钢板厚度尺寸使塔架整体重量及结构达到最优；

4.3.3.3根据设计余量进行多次优化，进行塔架强度分析计算；

4.3.3.4确定最佳架体设计方案；

4.3.3.5塔架图纸细化，附件设计。此阶段包含塔架总图，塔架平台、内爬梯、电缆夹、安全装置、外爬梯、提升设备、防雷装置设计等。符合国家、行业及企业相关标准，并满足用户所提的特殊需求，细化整套图纸并作图纸自审。

4.3.4再次，做好意见反馈。

4.3.4.1完成附件及细部设计后对图纸进行校对审核。设计人员自行做图纸审核，若有问题会将意见回馈到细部设计步骤再做修改；

4.3.4.2需提供细部设计后的3D图等数据给校对人员做审查，若有问题会将意见回馈到细部设计步骤再做修改；

4.3.4.3项目负责人对整体设计图纸进行校对审核，如有问题将意见回馈到细部设计并做调整。

4.3.5最后，相关资料管理。

4.3.5.1根据具体项目内容及要求编写项目技术协议；

4.3.5.2图纸及技术协议审核完成并确认后下发并打印蓝图；

4.3.5.3所有资料整理、保存归档。

四、结语

大唐华创风能有限公司研发部门采用SOP后，各部分研发流程得到规范，各专业人员配合更加默契，人才培养速度迅速提高，工作效率不断增强，新人迅速接管工作任务遇到困惑时，有据可依，员工素质得到普遍提高。

参考文献：

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