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CWPC2018技术优化运维:cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理Thomas Rische——《最佳叶片的校正及进一步优化的可能性》

2018-04-02 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:961

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。
 
  cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理Thomas Rische在设计优化运维专场做了题为《最佳叶片的校正及进一步优化的可能性》的演讲。以下为演讲内容实录:



cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理Thomas Rische
 
  首先我想给大家分享一下我们公司的简单情况。这边给大家分享一下我们优化的叶片校正的重要性以及额外的空气动力学的改进,最后我想给大家做一个总结。
 
  我们公司叫cp.max,是一家德国的公司,是1997年的创建的公司。我们主要是在现场应对转子叶片的修复、校准或者是优化等等。
 
  目前我们公司是非常专业一家公司,并且我们的业务也遍布全球各个国家。我们现在也在中国有相应的项目。
 
  一般来说我们主要的目标是什么呢?当我们在运行一个风机的时候,首先我们肯定要实现比较好的性能,关于这个转子叶片的话,我觉得肯定要有最好的设计,要有最好的生产。除此之外,我们也希望把叶片跟风机做最好的安装和校准。这个听起来非常简单,但我觉得其实这个过程是非常之复杂的。
 
  大多数情况下这种刀片或者叶片的调整,都是通过这样一个校准的机座,我们会进行相应的测量,然后应用这样一个校准的圆盘在叶片的底部进行校准,这是我们传统的方法。有时候会出现校准的容许量是加减0.2度,总共是0.4度。如果测量过程中大小是正负0.3度,对于校准的错误,一般来说没有任何限制。
 
  在这里如果我们当前的流程和问题,大家可以看到会出现一些校准的问题,它的最大角度偏差,大家可以看到我们有两个参考,一个是正负0.3,cp.max是正负0.1。在现场所有的风机30%的偏差要比这个差,大概80%的这些叶片相较于我们cp.max的标准,也就是正负0.1度的误差,都是比我们这个标准要差的。
 
  这里大家看到如果校准不足的话会带来的一些影响。首先会带来性能的损失,同时也会导致载荷的增加,这样就会减少我们的使用寿命。同时会带来比较多的磨损和功耗。
 
  像这里大家可以看到,这些就是如果角度偏差带来的负面的影响。大家可以看到对于我们发电的能源产能输出影响是非常大的,包括对底部的弯曲的影响。
 
  这边给大家分享两个方法,我们是如何实现比较好的校准的效果。首先第一个比较标准的,我们执行起来也比较简单的,就是我们会使用一个参考的方案。我们会定义一个参考方案,然后我们基于这样一个参考的参数来进行标准化。我们再基于这样的一个标准对三个叶片都进行调整。大家看这个照片的整个形状,然后可以找到偏差,这个是比较简单的一个方式。
 
  这里大家可以看到底部和尖端的角度偏差,但是还有另外一个更重要的问题就是针对整体整合的,如果我们有两个叶片的话,或者三个叶片的话,大家可以看到这些不同叶片之间可能会出现角度的偏差或者出现一些形状的偏差。这样我们就可以使用照片对比的方法,这样就可以保证一个确定的横截面的方案能够实现最大的优化。我们使用这个方法以后,如果要是出现这些角度偏差带来的结果就是振动水平会非常高,并且尽管能够实现比较优化的叶片的校准,它的负载、载荷仍然是非常之高。
 
  比如说像这里,我们的风机在旋转的过程中就会出现非常大的振动。大家可以看到在这个动画当中给大家展示的,前后振动非常之大。这就意味着我们的刀片尽管能够按照一个方案进行校准,但是不同的叶片之间的加冕度(音)是不一样的,所以针对这个问题我们就开发出一个新的校准的方法Text Pitch,我们对叶片调整,再做二次调整,再做振动校量。这时候我们就可以找到问题,所以大家可以看到这个示意图,振动基本上得到了免除,这样就可以实现最大的性能,把振动水平降到最低。
 
  这里给大家看一下我们其他的一些改进。当然最基本的要求就是转子的叶片必须要能够进行很好的校准,但是有时候尽管你校准了以后也可能会出现一些其他可以改进的地方。比如说有时候平均风速比较低的话,这个时候可能就会导致我们的能源输出会比较低。同时有时候可能现场的条件不太理想,可能会出现一些空气动力学的缺陷或者是叶片的设计导致空气动力学方面的缺陷。所以针对这些问题,我们会有一个涡轮的发声器和边界层的障碍物。通过这种屏障,就可以很好地实现表面风速流量的优化,同时也可以在这个横截面方向能够很好地改善风向流体的行为。
 
  另外一个比较重要的就是我们叶片表面,在这里面我们想改善的是空气动力学流量,尤其是在叶片转子底部的这个风流,它的潜力是通过这样一个方式可以在理论上将我们的能量输出改善0.5%—1.5%。扰流器的方式不好的地方就是零件比较大,并且比较重,安装成本比较高。大家可以看到它可以使我们的能源输出提高1%—2%,对噪声的降低的改善也有比较积极的影响。
 
  同时我们研究项目当中,也可以实现叶片尺寸地优化。像这里大家看到的是我们的横截面的叶板,一般来说我们也是希望能够对这个噪声的减少实现积极的影响。并且大家看到我们可以把噪声水平最高降低2个分贝。但是它对能源的输出方面没有比较明显的改善。
 
  延长叶片在这里,大家都觉得有最大的潜力。我们在执行一种研究,会实现10%或者是更多的能量输出、产出。但问题是,现在不止是发电量、不止是产出增加了,而且成本也上升了15%。
 
  所以另外一件事情是可以作为一种有趣的方法,我们有风场的风速比预计低很多,特别是达到了下限的极限值,我们可以使用这种方法。但是现在我们进行一些新的安装和组装的技术是比较复杂的,另外我们也是要找到对延长值进行调整,这个时候我们做了一个战略性的研究,34米长的转子,分四步延长了叶片的长度。
 
  最后我的演讲结束了,讲到未来到叶片,我们做了一些前瞻性的研究,包括配有主动的活动后缘襟翼的叶片,适用性非常大的叶片主动的后襟翼的叶片。我们的一个项目开展了5年,我们的原则是有一种活动的襟翼和永久的固定式襟翼,还有一个电动马达可以驱动它。我们开发了一些特殊的平台,专门进行测试。我们确实意识到有一些在特定的角度下,结果是非常好的。我们希望这个项目可以进一步地往下走,发展成原型机作为大型叶片的补充。
 
  最后我做一个简要的总结,我认为转子叶片的优化的校准是一种基本要求,能够实现风力发电机的运营、最大的风力输出、能量输出和最小的振动。叶片的精确校准应该是每一个转子进行更改的时候都要进行调试,同时都要优化和一体化的校准,可以使用特殊的测试方法、一种矩阵式的方法,和振动测量相匹配。
 
  另外其他的一些额外的空气动力学的改进是有道理的,如果是在风电场仍然出现效率的缺陷,虽然说转子可能已经调得很好了,可以实现涡流发声器已经证实,久经考验,功率的增益可以达到2%—3%,叶片的延长可以有更大的潜力,这种方法比较昂贵,而且现在执行实施比较复杂。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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