无缆化数字液压控制，大尺寸定日镜跟踪控制系统的新选择
发布者：walt | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 8264查看 | 2017-11-24 14:00:00
CSPPLAZA光热发电网报道：“在近16年的时间内，亿美博基本上都在解决传动控制上的一些国际难题。在国内，我们参与了许多国家级项目，填补了国内液压技术的空白。在国际上，亿美博与国外技术PK，推出世界领先的数字液压技术。”
在CSPPLAZA进行会员单位走访时，北京亿美博科技有限公司（以下简称“亿美博”）总经理杨涛如是表示。据杨涛介绍，凭借在数字液压技术上的优势，亿美博正在把目光瞄准光热发电市场，并已成功研发出无缆化大型定日镜数字液压控制系统。
跟踪控制系统是光热电站光场的核心，其直接影响光场的集热效率，进而影响电站的投资收益。目前塔式光热电站的定日镜多用电传动技术进行跟踪，采用“双回转减速机”和“回转减速机+电动推杆”的方案居多，但由于大面积定日镜所承受的负载较大，再加上经济性等因素考量，更适合大功率应用场景且性价比很高的液压技术开始成为定日镜跟踪控制系统一种新的选择。
对于光热发电的跟踪系统来说，跟踪精度无疑是最为关键的一项指标，很多传统液压技术供应商都无法满足，但这对于经过多年潜心钻研、成功研发出先进数字液压技术的亿美博来说似乎并不是难事。
一次偶然，完成似乎不可能完成的任务
亿美博进入光热市场的契机，杨涛用“偶然”一词来概括。“与一外方客户在机缘巧合情况之下相识，由于对方的定日镜尺寸越做越大，控制方式便考虑从电传动转变成液压控制”，杨涛解释道。
这对亿美博来说是一个难得的机遇。在沟通过程中，外方对液压控制提出了高精度、高可靠性的严苛要求。“数字液压技术是亿美博的核心技术，在这方面有绝对的优势。”杨涛难掩自信。
图：亿美博总经理杨涛
杨涛的自信来自于多年的积淀，自1998年成立伊始，亿美博始终以数字液压传动与智能化控制技术融合为核心，先后将数字液压第一、二代技术用于多项国防重点工程、第三代技术用于国家大型工程项目，并成功地将数字液压技术和智能化控制技术在冶金、军工、水电等领域。“将数字液压技术资料发给外方之后，对方快速反馈，给我们提出了具体的系统需求，其中包含了目前液压控制领域中的多项技术难点”，杨涛表示，“对方要求亿美博两个月内做出一台样机，从时间上看，这是一个不可能完成的任务。”
不过，从7月初开始接触了解，到8月底完成设计、制造并发货西班牙。在短短两个月的时间内，亿美博如期完成了这项任务。至此，依靠在液压技术方面的丰富经验，亿美博开始涉足光热发电领域。
精密控制，数字液压技术的竞争优势
2017年2月初，工业和信息化部部长苗圩、副部长辛国斌分别对影响我国装备技术创新发展的数字液压进行批示，希望能够推动数字液压技术快速实现产业化，带动我国整个装备制造业实现创新升级。
何谓数字液压技术？杨涛介绍，即液压执行器件（油缸、油马达）的运动特性与电脉冲一一对应，电脉冲的频率对应油缸的运动速度（油马达角速度），电脉冲的数量对应油缸的运动行程（油马达角度），执行器件的精度几乎不受负载、油压甚至是泄漏等影响而发生变化，精度已经做到微米级且具有极强的环境适应能力。
“经过多年的技术升级，在与东方电气合作的水电项目中，亿美博成功替代德国传统液压技术，打破了国外技术及市场垄断，提升了我国企业的产品竞争力。”杨涛说。
光热发电行业亦应如此，需要不断通过技术创新实现产业升级。目前，国内的电传动技术足以满足小尺寸定日镜跟踪系统的需求，但驱动大尺寸定日镜的国内传动技术还存在一定的问题。
在光热发电领域，电传动技术的应用比例远远大于液压技术，原因在于前者简单并易于控制，但它面临的最大问题是功率密度小。液压技术正好与其相反，其优势是功率密度大，基本上是电传动功率密度的5—10倍，但液压技术的短板是“受控性”不理想，难以实现精确的位置速度调控制。但在亿美博实现了液压技术的数字化之后，上述难题迎刃而解，可利用数字液压技术实现大功率、高精度的定日镜控制。
将数字液压技术创新应用到光热发电跟踪系统中上，巧妙地将定日镜运动通过计算机解算转化成电脉冲的频率与数量，并将其控制数字液缸或数字液压马达，从而实现定日镜的高精度控制。正如杨涛介绍，数字液压技术实现了控制方式从复杂到简单的转化，解决了大功率工业传动与控制的技术难题。
在定日镜跟踪系统中采用数字液压技术有哪些好处？杨涛介绍，采用数字液压驱动控制定日镜实现水平角与俯仰角的精密控制，数字缸可实现5微米的分辨率和0.01毫米/秒的精密运动控制；亿美博数字液压马达可实现0.5度的超高定位精度和最低匀转速≤0.05转/每分钟，与定日镜机构相结合，可实现定日镜优于0.8mrad的精度控制需求，是大幅面定日镜实现低速大扭矩转动运动控制最优秀的驱动器件。
视频：数字缸精密超低速运行
视频：数字液压马达超低速精密角度控制
同时，由于数字液压大大简化了液压系统的构成，对控制的要求也大幅简化，加之数字液压的环境适应能力（抗污染、宽温度范围、电磁兼容性）更好，因而原本液压维护工作复杂的问题得以大幅改善，减少了维修维护的工作量，系统可靠性和在线率可大幅提升。
降低成本，为光热电站赢得更多利润空间
在塔式光热电站成本构成中，镜场成本占比高达50%左右，其中跟踪控制机构投资占比很大，而采用亿美博无缆化的数字液压驱动控制定日镜不仅满足了控制精度的要求，相比电传动类驱动系统，还可有效降低镜场成本、工程造价与运维成本等。
无缆化是亿美博解决方案的一大亮点，亿美博采用了与以色列在建的装机121MW的Ashalim塔式光热电站类似的无线控制技术。
此外，数字液压驱动方案还可以降低整体装机功率，减少蓄能成本，从而进一步降低镜场成本。杨涛介绍，以150㎡定日镜为例，该公司设计制造的数字液压驱动系统的输入功率仅250W，只需要使用光伏自供电，不需要超级电容或蓄电池，不仅成本低廉，减少自耗电提升上网电量外，在快速响应时，利用液压蓄能器提供快速的功率输出，避免了对电网产生冲击。
数字液压传动系统更适用于大尺寸定日镜塔式电站的跟踪系统中，在杨涛看来，驱动小尺寸定日镜时，回转减速机等电传动技术的承载能力是完全没有问题的。但若驱动大尺寸定日镜，风载荷较大，导致成本上升，这时液压的优势大大地显现出来，“采用数字液压技术，除了可驱动更大尺寸的镜面，减少工程造价之外，还能抗受更大的外载荷，适应恶劣环境和强风。”
此外，低运维成本是数字液压技术的又一大优势。西北地区风沙大，系统设备常年裸露在外，在日常运行过程中更需做好维护工作。“与电传动技术相比，液压本身内部是高压密封的，环境适应能力更强，维护工作量少，降低了系统维护成本。”杨涛表示。
图：杨涛接受CSPPLAZA会员单位牌匾
“数字液压技术有利于提升跟踪传动系统的竞争能力与盈利能力，未来，我们希望我们的这款产品能够为国内的光热发电产业服务。”杨涛表示。
关于北京亿美博科技有限公司
亿美博科技致力于以工业4.0共性基础器件之数字液压为核心，为各类机械和系统设备提供精准、可靠、高效以及高性价比的数字传动与智能化控制产品及解决方案。公司融合众多行业的应用经验，研发创新为：冶金、军工、重型装备、能源、工程机械、机器人等每一个细分市场的客户量身定制系统解决方案及产品和服务，获得了“国家重点新产品”证书，两项国际先进水平鉴定，承担了“国家科技攻关计划”、“国家火炬计划”、“国防重点工程”、“863攻关”、“985”等项目。亿美博科技为客户提供精密液压、电气传动与信息化和智能化控制的集成技术。
自1998年亿美博创建以来，已在北京、天津、上海和江西建立了生产基地和子公司，拥有包括国务院特殊津贴专家和一批极具创新能力的中、青年专家学者和具有丰富经验的工程师团队。
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