《近工况环境农机入土部件可靠性评价系统首台套销售》

  • 来源专题:农机装备
  • 编译者: 江浩
  • 发布时间:2025-08-19
  • 近日,新材料所分别与辽宁省辽阳市众维成套激光智能科技(辽宁)有限公司、浙江省永康市星源新材料科技有限公司签订了近工况环境农机入土部件可靠性评价系统的销售合同。
    该系统是在国有资本金项目支持下由新材料所主持研制完成的。系统面向科研单位及企业对采用新型材料及表面增材技术制备的高性能犁铧、旋耕刀、圆盘耙等入土部件可靠性评价周期长,成本高、数据采集难等迫切需求,开发设计出的可模拟新疆、黑龙江、河南、河北等不同地域土壤种植条件与水肥环境的装备系统,该系统可实现入土工作部件全参数、全天候的可靠性考核,并提供加速考核模式。
    经商定,用户采购该系统后会将获得的材料试验数据同期传输存储在我院已建成的材料及部件的全寿命周期质量检测和服役性能数据库(PLM系统)中,为我院构建高质量农机材料性能数据库提供更丰富的数据源。
    后续,新材料所将服务用户提升该系统的数字化AI赋能水平,结合数字仿真与数字孪生技术为用户提供多种模式的高质量数据技术支撑。
  • 原文来源:http://www.caams.org.cn/zxzx/qydt/cjxw/2025/07/88107.shtml
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  • 《海上风电机组的可靠性技术》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-04-24
    • 风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术,陆地风电场建设在快速发展的同时,占地面积大、噪声污染等问题逐渐显现出来,使得陆上风能的开发受到一定的限制。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,海洋将成为一个迅速发展的风电市场。相比陆上风电,海上风况明显好于陆地,渗流较小,空间较大,空气污染和噪声污染小,利于开发设计。但是,海上风电的前期投资较大,在选择实施风电机组的基本结构模型,风电机组的运输及其中后期维护方面的技术难度较大,因此,积极探讨海上风电的技术问题对于海上风力资源的开发、设计和应用具有重要的现实意义。 海上风电技术 1可靠性的重要性 海上风电机组运行环境复杂、严酷,高运维、成本竞价、平价上网竞争环境使得业主期望海上风电设备的更高可靠性、更好发电性能;风电设备制造商渴望产品少维修、终生免维等;电网希望不停机,同时输出稳定。因此,可以看出,提高产品质量可靠性成为行业的共同愿望和追求。 一般来说,海上风电在运行过程中失效的形式有很多种。叶片在极限、疲劳载荷下变形损伤、裂纹扩展、拆斯坠落、风机倒塔;电气设备在高温、低混、湿热、盐雾、砂尘等环境下短路、斯路、失效、失火;齿轮箱、轴承、螺栓等关键件的振动、过载、开裂等。以某风电场在四年间出现的失效和故障为例,如图所示,可以看出电气系统、叶片/变桨装置和传感器出现故障次数最多;控制系统、齿轮箱和电气系统故障时间最多。   图1 某风电场故障统计 2风电可靠性设计 一般来说,海上风电可靠性设计过程大概是:明确产品研制阶段的可靠性工作的内容、制定可靠性设计准则及要求(标准、规范等)并建立可靠性模型;进行系统可靠性指标的预计和分配(可靠性建模、预计、分配);进行各种可靠性分析(故障模式影响及危害度分析、故障树分析等);进行整机及子系统的可靠性设计。 在进行可靠性分析时,一般会将风电机设备划分为三个部分分别分析: 塔架、叶片、齿轮箱、变桨装置、偏航装置等机械结构; 控制柜、发电机、变频柜、电抗器、传感器等电气设备; 保障风电机组高效运行的硬件、软件控制系统。 对于结构设计,从工程角度来说实际相当于裕度设计,对于海上风电来说主要针对零件磨损和断裂。 图2 裕度设计流程 结构可靠性设计中常用的物理量为:载荷、材料力学特性参数、工况变化、几何尺寸、其他不确定因素(载荷简化、力学模型简化等)。据统计,机械结构破坏80%是由疲劳引起的,因此,必须重视机械结构的疲劳可靠性,充分开展疲劳可靠性设计和试验。   图3叶片强度试验 风机基础下部钢管桩直径大、入土深度深、承载力要求高,这种大直径钢管桩的承载力试验经验较少。为确保工程设计和施工的安全可靠,工程实施前需要在工程海域进行桩基承载力试验。通过现场试验,确定钢管桩的竖向和水平极限承载力,并获取土层的侧阻、端阻力和桩身的应力及变形数据,为桩基设计提供可靠的数据。海上风机桩基础承受的荷载通常都很大,如果采用传统的堆载静载法或锚桩反力静载法进行试验,需要很大的堆载量和锚桩数量,试桩成本很高。近年来出现的自平衡法为海上桩基承载力试验提供了一种新的手段。自平衡法的试验原理见图5,该方法采用在桩身内部某位置预埋加载设备,通过加载设备将桩身的一部分往上顶,另一部分向下压,同时测量桩侧和桩端的阻力。该方法利用桩身上、下两段阻力的相互平衡互为反力,免去了传统方法中的堆载或锚桩,试验费用相对低廉。 图4 自平衡法实验原理 对于电控系统的可靠性而言,具体要求如下: 在自检、启动、软切入、并网运行、停机、维护状态时,控制系统能准确、有效并及时发出指令; 在故障情况下,控制系统应能及时保护停机并显示相应的故障类型; 具备主要数据的监测功能; 机组与中心控制室应当有安全稳定的远程通信功能,中央控制室能够得到机组所有的数据,机组能够得到控制室的所有指令。 集电系统可靠性研究中常用失负荷概率、失负荷频率、失电量期望等指标描述电力系统稳定且充裕地提供所需电能的能力。但在海上风电系统并网分析中,并未有明确意义的负荷,所以海上风电集电系统可靠性分析更侧重于研究海上风电系统为主网提供有效出力的水平及出力波动水平。考虑到风机出力还受环境因素影响,若仅分析系统的故障情况,采用可用容量描述更加适宜。因此,停运表更适宜描述集电系统的故障状态。停运表是系统可能出现的容量值对应的概率频率参数的有序集合,包括确切概率(系统为某容量事件的概率)、累计概率(系统小于等于某容量事件的概率)和累计频率(系统小于等于某容量事件的频率)等等。以某停运表为例,如下图所示。 图5 集电系统可靠性分析流程 海上风电对恶劣天气的防护 海上风电场大部分工程都是离岸施工,工作场地远离陆地,受海洋环境影响较大。在建设过程中和建成后的使用期间,自然灾害风险都是其不可避免的影响因素。所以,在建设初期应充分收集海上目标风电场的自然条件资料,包括风、浪、流、潮汐、气温、降雨、雾等的历年统计资料和实测资料;根据统计和实测资料,分析影响施工的自然条件因素;通过分析统计影响施工作业的时间制定合理的施工窗口期。同时,一般海上风电项目对设备和选址具有较高的要求,在选择设备时,选择质量可靠、技术成熟、有批量运行业绩的适合机型,机型和厂家必须要有第三方认证机构技术认证,从而确保风电设备的质量。例如,当选址在浙江、广东、福建等易受台风影响的沿海区域时,风机应采用抗台风机型。在设备生产时聘请专业的监造团队,保证设备的出厂质量。最后,在可行性研究和设计阶段,需对项目建设条件进行深入细致、长期的调查、勘测、分析和方案比较。详细勘察时对每个机位采用较先进的海上孔压静力触探试验技术,提高土壤参数的准确性,保证风机基础设计安全的同时,使基础设计达到最优化。同时采用第三方认证单位对设计进行认证,保证设计的合理性。 海上风电防火预案 目前,已经并网的海上风电场在运行期间,已经发生了几起风电机组的火灾安全事故。一般来说,海上风电火灾可能发生在机舱、塔基、风场及风机变电站。目前,大多数风电机,开关装置、逆变器、控制柜、变压器等部件通常安装在发动机舱内;因此,火灾风险显著增加。同时,机舱内技术设备的高度集中和易燃材料的使用,火灾会迅速扩散,塔体上部也有被损坏的危险。如果机舱完全损坏,修复费用可能会达到风机本身的价值。而且海上风电场,由于使用特制船只、浮式起重机或电缆铺设船,相关费用相比陆上风电场大大增多。 1海上风电机组火灾的特点 通过国内外部分风电机组火灾案例加以分析研究,总结出海上风电机组火灾具有如下基本特点。 (1)大量高价值的设备高密度地集中在一个狭小的机舱里,潜在的着火源也比较集中。 (2)海上风电场一般都处在离岸10 km以外的海上,均为无人操作和值守;同时,风场塔台较高,一旦发生火灾,几乎不存在进行消防扑救的可能。 (4)随着近几年装机容量不断增加,单机容量也越来越大,转运船舶、安装浮吊船舶的调遣周期一般都较长,海上风电机组及部件的成本以及发生火灾后恢复运营的成本均在不断增加,中断运营导致的损失也越来越大。 2海上风电机组火灾预案 在设计机舱结构时,应尽量避免在机舱中使用电线和电缆连接(电缆端子通常是导致电缆着火的罪魁祸首),不可避免的电缆接头要用阻燃剂包封。对于发动机舱中的塑料电气设备,应尽可能将其放置在铁质文件柜中,即使塑料组件着火,也只能在铁制文件柜中点燃,不容易将火灾事故延伸到其他地方。在发动机舱中,可以将经过专业设计的自动灭火系统安装在发动机舱的顶部,该系统带有多个火灾事故传感器和泡沫灭火剂打印机喷嘴,一旦发生火灾,可以自动打开火警系统,自动操作灭火系统,迅速喷洒泡沫灭火剂扑灭大火,从而将火灾事故的危害降到最低。 结语 在现阶段,我国的风电厂基础建设正在积极推进,不可避免地存在很多专业性和稳定性问题。这种问题不容忽视。一个小问题很可能会导致毁灭性的安全事故。与陆上风电相比,海上风电运行环境更加极端,始终必须在潮湿、寒冷、海上、强风和耐腐蚀的条件下进行工作,并且安全系数和稳定性要求更高。因此,这显然为海上风电机组设计及其风电场选址,工程建设和运营人员提出了更加严苛的要求,有必要额外考虑海上风电场在独特环境中的稳定性问题,从而确保海上风电健康发展,真正确保在问题发生之前就进行预防,着眼于长期。
  • 《农工两部印发关于加快农机创新产品中试验证和熟化应用的意见》

    • 来源专题:农机装备
    • 编译者:江浩
    • 发布时间:2025-09-05
    • 农机发〔2025〕1?号 各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团农业农村(农牧)厅(局、委)、工业和信息化主管部门,北大荒农垦集团有限公司: 中试验证和熟化应用是指农机创新产品从样机性能工厂验证优化到田间可靠性适用性熟化提升的过程,是由样机转化为定型产品的关键环节,是促进技术与产品加快迭代、提升研发效率的重要举措。为切实解决当前农机装备研发进度慢、验证周期长等突出问题,加快创新产品定型和产业化应用,推动农机装备高质量发展,制定如下意见。 一、总体要求 以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实党的二十大和二十届二中、三中全会精神,完整、准确、全面贯彻新发展理念,以有效缩短农机创新产品研发周期、加快量产应用为目标,坚持以用促研发、以用促制造、以用促转化,坚持农机研发产业化导向,坚持中试验证和熟化应用同步推进,加快提升中试验证能力,全力打造熟化应用场景,持续夯实支撑保障体系,构建完善研产推用一体推进的工作机制,加力推进先进适用农机装备一线部署应用,为推进乡村全面振兴、加快建设农业强国提供坚实有力的装备支撑。 到2027年,聚焦大型高端智能农机装备和丘陵山区适用农机装备,建成一批农机中试验证平台,打造一批农机熟化应用中心和试验场,农机装备中试验证能力快速提升,熟化应用场景持续拓展,以产业化为导向的农机研发创新机制模式进一步完善。到2030年,农机装备研发周期明显缩短,科技成果产业化能力显著增强,高水平中试验证平台体系基本形成,种养加全产业规模化熟化应用场景基本覆盖,农机中试验证和熟化应用体制机制高效运行。 二、坚持农机研发创制产业化应用导向 (一)聚焦生产需求确定攻关清单。围绕粮食和重要农产品稳产保供,立足农业生产急需急用,对标国际先进技术水平,组织行业相关生产企业、科研单位、鉴定推广机构、应用主体力量,编制形成并动态更新国家及省级农机装备短板目录,排定研发优先次序,确定机具攻关清单。 (二)突出产业化评价指标。建立以产业化应用为导向、以技术进步为引领的农机研发专项评价指标体系,将实现关键技术突破和小批量生产销售作为攻关目标,突出整机可靠性、技术先进性、产品创新性以及研发机具销售台套数、推广应用面积数等指标,不以发表论文数、申请专利数作为硬性要求,积极推动市场、用户检验评价科技成果。 (三)组建研产推用攻关联合体。坚持全产业链抓农机研发,打通产业链上下游,鼓励农机生产企业、科研单位、鉴定推广机构、应用主体组成研产推用联合体,共同申报实施研发项目,一体化参与项目设计、样机试制、田间性能试验、熟化改进和示范推广。支持鉴定推广机构、应用主体全程参与机具研发,及时发现和反馈机具问题,形成“问题反馈—改进完善—田间应用”良性循环。鼓励科研单位人员通过科技特派员、科技副总、进驻企业等方式深度参与农机研发。 (四)推动机、艺、种、田匹配适应。将农艺、品种专家共同纳入农机研发攻关团队,推动农机结构设计主动对接农作制度、栽培模式、养殖工艺和品种需求,主动适应不同田块大小、土壤类型作业需要,同步推进农艺宜机、品种宜机、农田宜机,加快形成集机、艺、种、田各方要求于一体,可复制、易落地的农机研发设计方案,扩大农机宜用适用范围。 三、加快提升农机中试验证能力 (五)建设中试验证平台。开展全国农机中试验证能力摸排和规划布局,依托各领域头部企业、科研单位和鉴定推广机构,分区域分产业布局建设重点产品中试验证平台和性能检测中心,支持开展整机及零部件试验验证、工艺改进与放大、产品型式试验、性能测试、小批量试生产等专业化服务,形成系统化解决方案。支持有条件的地方打造辐射范围大、转化能力强、发展机制好的区域性中试验证平台和性能检测中心,开展多品目农机装备关键工艺技术及产品质量性能检测。鼓励农机头部企业自主搭建中试验证平台,在关键领域率先落地应用。 (六)开展中试验证关键技术研发。支持企业与科研单位、鉴定推广机构协同开展中试验证关键技术攻关,重点突破复杂环境试验、可靠性适用性仿真分析等关键问题。推进人工智能(AI)、数字孪生、大数据等信息技术应用,开展试验设备及流程数字化、网络化、智能化改造,持续提升中试验证质量,促进农机制造装配水平和加工工艺优化升级。 (七)完善中试验证设施设备。支持中试验证平台建设主体完善试验场地,配备样机试制、技术熟化、工艺验证、放大试产所需的试验设备、测试仪器、基础软件和工业软件,以及安全、环保等配套设施,完善复杂工况和关键部件测试设备,加强研发、试验、故障等综合数据统筹管理与应用,提升中试验证能力。建强国家农机装备产业计量测试中心,为创新产品提供鉴定检测计量服务。 (八)推进中试验证公共服务。推动已建成的中试验证平台和性能检测中心通过市场化运营方式,面向行业系统提供整机及零部件试验验证、产品型式试验、性能测试等服务。鼓励仪器设备、试验场地等对外开放共享,发展设备租赁、远程运维、共享试验等新型服务业态,促进试验验证数据共享共用、第三方采信。鼓励工业系统中试验证平台参与农机中试验证。利用好制造业中试数字化管理服务平台,加强中试资源共享对接和先进经验推广。 四、全力打造农机熟化应用场景 (九)建设熟化应用中心及试验场。支持生产企业、科研单位和推广机构,布局建设大型高端智能农机装备、丘陵山区农机装备、设施农业装备等综合性熟化应用中心,以及各领域、各产业分中心,促进创新产品在应用中不断迭代升级、提升性能。指导各地依托大型国有农场、农机合作社、区域农机社会化服务中心等,针对不同地形条件、土壤类型和作物品种建设一批熟化应用试验场,为农机创新产品提供充足的田间性能测试和可靠性适用性验证场地。 (十)突出多场景规模化熟化应用。增加不同场景熟化应用试验场建设数量,扩大样机投放量和试验验证作业面积,通过多季多场景反复作业验证,充分采集田间性能测试数据和样机用户评价情况,确保精准快速发现问题、优化性能。支持农机装备研发制造推广应用先导区探索建设规模化熟化应用场景,推进丘陵农机熟化应用规模化试点,支持有条件的地方建立一批综合性、全环节、大面积熟化应用试验场,推动农机创新产品在县域及更大范围内加快规模化应用。 (十一)发挥农机推广机构重要作用。支持各级农机推广机构全过程参与农机装备熟化应用,依托熟化应用试验场,组织开展农机创新产品田间性能测试活动,联合研发人员、企业技术人员,收集整理试验数据和使用问题,提出机具性能优化改进建议。针对即将成熟定型的机具,组织现场作业、田间演示等示范推广和技术培训活动,提高农民群众对创新产品的接受度认可度。支持引导农机使用一线“土专家”参与熟化应用相关工作。 (十二)创新拓展熟化应用渠道。以农机合作社、区域农机社会化服务中心为重点,支持引导其试用租赁或购置应用农机创新产品,及时反馈机具使用效果,示范带动新机具推广应用。鼓励各地通过政府购买服务、作业补贴等方式先行先试先用,加力拓展创新产品应用市场空间。支持通过开展公益性质的农机创新产品年度推介发布活动或举办供需对接会,促进研发成果与地方需求有效对接。鼓励通过直播视频平台加大创新产品宣传力度,引导用户购机用机。 五、加强资源要素支撑 (十三)推动技术规范制修订同步联动。支持相关单位和机构共同制定中试验证技术规则标准。指导各级农机鉴定推广机构及时跟进农机创新产品研发进展,对于即将定型的产品,提前做好试验鉴定大纲和相关标准编制计划;对于急需急用重点产品,在样机中试验证阶段适时启动大纲标准制修订工作,组织起草单位深度参与样机田间性能测试。 (十四)优化创新产品检验检测服务。推进国家农机试验鉴定中心建设项目实施。加强农机鉴定检测机构与企业、科研单位动态协同,支持合作开展鉴定检测技术装备研究,创新鉴定检测方法,开发专用检测装备,优化技术评价手段,持续提升鉴定检测工作质效。开辟急需急用创新机具鉴定“绿色通道”,最大程度缩短鉴定检测周期,做到优先受理、优先实施。探索建立机具应用效果追溯体系,保障应用主体权益。加强农机鉴定检测事前事中事后全过程管理,有效防范化解风险。 (十五)加快创新产品纳入补贴范围。强化农机购置与应用补贴政策导向作用,加快将生产急需、群众欢迎的农机创新产品纳入补贴范围,实施“优机优补”。用好创新产品补贴渠道,对短板机具目录范围内取得研发突破、亟需熟化定型的创新产品,根据有关规定给予3年以下的特定补贴支持。对于农机鉴定机构参与熟化应用的创新产品,推动简化鉴定流程。对于农机试验鉴定能力暂无法保障的农机创新产品,支持通过“有资质第三方检测+田间(场院)试验验证+农机服务组织评价”等方式获得补贴资质。 (十六)强化政策支撑。积极将涉及建设内容纳入“十五五”有关专项规划,支持地方建设中试验证和熟化应用平台,支持企业开展技术改造,建设数字化、智能化、绿色化车间(产线)。落实研发费用加计扣除、增值税留抵退税等政策。优化首台(套)、首批次应用政策,将具有重大应用前景的农机创新产品纳入《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》,通过保险、采购等政策推动相关装备推广应用。 六、组织实施 各级农业农村部门、工业和信息化部门要充分认识加强农机创新产品中试验证和熟化应用的重要性,统一思想认识,细化完善举措,形成工作合力,抓好贯彻落实。要建立工作推进机制,加强统筹协调,集聚各方资源力量,会同有关部门结合各地农业资源禀赋、农机装备产业基础等条件,制定有效的落实举措,对中试验证和熟化应用给予政策保障。 农机研发制造推广应用一体化试点省份要先行先试、主动创新,探索出台针对性工作举措,切实打通从研发制造到推广应用中的堵点。强化区域协同,鼓励优势应用省份和研发制造省份联合开展农机中试验证和熟化应用工作,提升效率效能。及时总结农机中试验证和熟化应用的成效做法和创新经验,加大宣传推介力度,努力营造良好社会氛围。 农业农村部 ??工业和信息化部  2025年8月25日