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CWPC2018设计优化运维:TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司风电认证项目经理扬·斯蒂恩——《通过评估材料测试增加计算准确性以降低叶片成本》

2018-03-31 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:841

第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。

   第四届中国国际风电复合材料高峰论坛(CWPC2018)于2018年3月30日上午在江苏省阜宁县天鹅湖大酒店隆重召开,来自海内外的200多个企业、600多余位风电行业、复材行业的精英参加了本届盛会。上午的开幕式结束之后,高峰论坛分别设置了新材料、新技术专场,设计运维优化专场,新产品发布会专场,技术工艺创新专场,产业链对话专场等多个专场,将呈现大量精彩内容。
 
  TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司风电认证项目经理扬·斯蒂恩在设计优化运维专场做了题为《通过评估材料测试增加计算准确性以降低叶片成本》的演讲。以下为演讲内容实录:



TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司风电认证项目经理扬·斯蒂恩
 
  我叫扬·斯蒂恩,工业工程学位,在风电行业大约有10年左右的经验。在过去六年中,项目跟踪已经超过了100个设计和认证。我主要做中国区的认证工作,我目前在上海工作。我们公司叫TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG,是在德国,源于工业实践的理念,当时是在19世纪末成立了区域协会。1869年DUV在德国汉堡成立,主要预防事故,后来我们更名为TUV。
 
  现在我们在全球范围内都有我们相关的业务。我们现在有超过14000人,我们营业额超过10亿5000万欧元,满足市场客户需求。我们现在关于风能的服务组合,全面提供服务商,我们有90多名工程师,子公司遍布70多个国家。当然并不是所有的国家都不是有风能的,当然我们有一些专门的对向城市地区的,所以我们涉及到领域是比较广泛的。
 
  讲到今天的主题主要是讲成本的降低,比如说像我们这个材料用料和制造成本,我们也看到了这样一个要求,就是关于效率的提高,包括叶片的效率。所以基于现有的标准,我们帮助客户去降低叶片的成本,每个叶片成本达到10%的降低,同时要减低耗材的消耗。它是基于单价每公斤50元人民币计算出来的数字。
 
  计算、测试、制造,关于制造、测试,我们都有相关专业知识。如果我们在做的三个领域当中,这三个领域涉及的知识和专业技能都是彼此相关的。如果对三个领域非常了解的话,我们就有相应的机会帮助我们降低叶片整体的成本。
 
  今天我们分享的主题主要包括风机叶片的认证,还有风机叶片认证的标准。然后我要给大家做一些建议和方案,关于设计过程的变更,降低安全系数。我们在新的指南当中给我们提供哪些新的选择来帮助我们在设计过程中减少成本。还有一些关于整个校准、材料容差等等方面的细节。
 
  当然我们也有一些非常知名的认证标准,我想像这个GL2010已经非常清晰地定义了相关要求,像计算、测试和制造已经定义了非常明确的要求。相对有固定的准则,所以自由度比较小,对安全系数的影响也比较小,所以定制化解决的方案比较少。对于DNV的要求有明确的定义,它具有较高的自由度和相对可变的准则,并且它的认证工作量,GL2010是中等认证工作量。还有它的灵活性可变,所以我们就可以更好地解读这个指南,我们这样的话也能够给我们更好的选择来介绍,比如说提高安全系数。同时我们也可以来不断增加需要验验证和测试的精度地包括准备性,包括材料生产的偏差,所以大家可以看到,我们可以在认证之前付出更多的投入,这样就可以达到更好的安全系数,这样也可以从中提高我们的效率。
 
  这边给大家分享一个例子,关于像材料容差。5%的偏差意味着钢度下降约3%,强度下降约10%,所以容差的误差会对设计产生非常大的影响。所以一个新的指南能够帮助我们减少安全系数大概降低1.3—1.1,所以通过这种技术和增加测试校验来验证结果,这样我们就可以达到0.2的安全系数。
 
  同样是对这种分层的材料定义的工差需要一些验证和额外的计算。通过对弯曲工差的改进可以把安全系数从1.1降到1.0。
 
  另外一个在载荷方向的定义。现在载荷定义成四个方向,现在不能满足行业的要求,这是一个比较简单容易的方法,但不是最好的方法。定义极端载荷的方向包括会带来一个更少载荷的计算量,而且产生很高的影响,计算量更小。
 
  关于疲劳载荷是同样的故事,载荷的方向通过非线性的有限元的分析,现在不再能够继续满足我们行业的要求,使用YM4—1.25,按照这个方法可以降低安全系数0.5。
 
  关于屈曲计算提高计算的准确性,可以通过应用更高的标准降低安全系数,你可以进行校核,这个测试不太容易做,但可以做到。你可以把安全系数降到1.0,如果通过了测试的话。
 
  另外一个有趣的议题,对中国市场,我们今天讲到很多的需求,更长叶片、更高的塔,这些确实带来了一些问题,关于一些塔净空的问题,钢度必须提高,叶片要提高强度,浪费材料。所以给了一个方案选项,可以减少塔的净空,减少5%。当串联的叶片安装的时候,另外5%如果得到监控的话,可以再减少5%。
 
  欢迎各位来问我们,向我们寻求帮助和支持。这是新的叶片家族可以考虑到的一种改进或者新的方案。
 
  这是一个概念、想法,在新的规范里面可以提供的方法,不是一个完整的内容、清单,只是一个提示、启发。现在因为认证机关和制造商一起合作,我们可以一起提供很多的优势,提供更有效率的叶片、更有效率的项目。
 
  我们的建议先从最容易的步骤开始,应用这些改进的验证方法。这种改进只是对设计有影响,对制造没有影响,而且对于项目顺利的实施,对制造流程没有影响,对FF的极限验证有20%的影响。
 
  对于屈曲验证我们建议从第二步开始,这是一个步骤。有些人的模拟和材料的节省,我们需要在这个界面方面做更多的工作,以便能够测试,你可以获得高达40%的正面的影响,对于屈曲验证30%的正面影响是可能的。
 
  我们把自己看作是你们的全力支持的认证机关,你们可以来找我们,我们会提供我们的经验,非常感谢各位的聆听!希望各位参加一次成功的大会,并且学到一些东西。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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