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CWPC2018技术优化运维:Nordex叶片技术中心(SSP)叶片技术总监王洋——《关于预制叶根的认证和介绍》

2018-04-02 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:1359

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。
 
  Nordex叶片技术中心(SSP)叶片技术总监王洋在设计优化运维专场做了题为《关于预制叶根的认证和介绍》的演讲。以下为演讲内容实录:



Nordex叶片技术中心(SSP)叶片技术总监王洋
 
  在这里要介绍的就是SSP的叶根技术。这个叶根技术实际上已经在行业里应用了17年,就是在这里介绍了,它是从2001年开始。我们可以看到,在第一页的幻灯片上面,叶根是18伏的预制叶根,也就是一个叶根分成两片,然后凑起来成为这么一个叶根。但是熟悉SSP的人也都知道,它的叶根现在只有4片,就是90度。甚至它做的83.5米的叶的时候是用了6片,现在为什么不用了呢?在介绍的过程中,我也会跟大家进一步地提。
 
  介绍是想以一种商务案例的方式向大家介绍,包括叶根本身的认证情况和检测情况、前期投资、开始上项目生产以及大概的时间表。这里就是SSP的叶根了,上面这一个,下面是我们原来比较传统的叶根。那么SSP的叶根有很多的优势,最大的优势就是它的螺栓的间距可以更小,也就是我在一定的直径下可以放更多的螺栓,现在也可以适应我们叶片延长,增加低风速的功率输出的特点。另外它在全球有超过一万支叶片运行的经验,没有一例失效。那么它也有一套细致周密的测试,所有的测试都得到了认证,所以它取得了高标准的验证。
 
  它也有包括工艺结构、设计、涂层改进、减少成本等等优势,包括全套辅助工具的开发,保证叶根本身的端面的平整度,以及螺栓的工差的位置的保证,保证不变形。最后它本身还能节省成本。
 
  这个是它获得DNV GL—ST—0376的认证,与GL2010标准。这里我只是把结论部分列出来。对于叶根来说,预制叶根这一种叶根形态,它的螺栓套、插件在静态的使用中,如果原来百分之百的话,现在是187%。那么疲劳强度原来是百分之百的话,现在是220%。所以对于整体强度方面,叶根的要求动态增长2.2倍。
 
  这两个图是测试的情况,这种测试可能国内也比较熟悉,给它横向切片拿到专门的机器上做实验,检测它的螺栓套和涂层之间的接合强度。我们经过了认证,很多时候甚至螺栓都断了,它本身的接合都不会发生变化。
 
  我们现在来正式介绍一个案例,假设我们现在有一个风机场,首先要自己有一个生产的布局,后面有一个演示图。除此之外SSP要负责其中的螺栓套插件,这也是它的专利的内容之一。
 
  最后这个叶根从0—1.5米以内是比较标准的圆柱体,如果这个条件具备的话,做这个项目还是比较轻松的。
 
  首先和打孔的方案做比较,它的涂层部分可以节省20%—40%,材料选择和其他部门都有现在的什么样的桨叶材料,可以从国内采购,除了非常少的材料以外,这个插件成本可能会比普通的螺栓套高一点,这里还有一部分专利的费用,最后算下来基本还是能够达到平衡,甚至可以减少成本。
 
  它本身的优势是可以在桨叶的制造过程中减少时间。我们也知道如果我们要做一般的螺栓套,要在桨叶涂层之间要在桨叶中占比时间比较长。也可以减少生产中的打磨时间,也可以减少生产空间的要求。最后也可以控制桨叶的作废,由于叶根引起作废的质量风险。
 
  那么它的前期投资到底都包括哪些呢?主要是靠一系列的相关的生产工具和专用工具来保证的。首先要给一个生产的模具,一般一只叶根是4个,除非叶根的BCD非常大的情况下,我给它分割成6个。这个是它的切割工具,切割工具也是要专门设定的,并不是4个都一样。每个切割工具对叶根,主要是通过反复比较,最后才能确定它的尺寸。
 
  这个是它在做预制叶根的时候,有一定的距离加入割具。这个在做预制叶根和桨叶生产的时候都有需要。
 
  下面还有其他的一些专用的工具,所有这些专用工具目的只有一个,就是要保证叶根生产出来之后,尺寸误差要达到我们设计所需要的。另外控制它固化之后的变形。这个实际上是一个非常严重的问题。就像我说的,以前的叶根是180度2片,现在之所以改成90度4片,也是为了减少涂层部分,实际上还是为了控制它的固化后的收缩引起的变形。除此之外在涂层设计方面,包括大量使用纤维、长纤,然后在短纤维方面有很多收益的分散点。这些都是属于SSP或者比较新的研究结果,目的也都是为了BCD在固化后的变形控制。
 
  经过所有这一套之后,SSP甚至现在跟它的客户就明确地说,我们的这个叶根在固化以后,在做出桨叶之后可以认为基本上不变形。
 
  接下来生产效率也证明了这个4部分的叶根比2部分的叶根效益要高,这也跟组装到桨叶的时候定位工具由于。整个这一套系统做出来之后,实际上保证了它虽然现在一个叶根被分成了4片,但是真正到了桨叶模具里面反倒很容易固定在桨叶模具中,也很容易吊装、操作,所以比2片的叶根还要好。接下来SSP自己研发了一款锣机,现在比国内的标准还要精确0.01个精确度。
 
  接下来它运输储存方面有设计运输割架,这些也作为它的辅助工具,在运输和储存方面。所有这些特殊的工具也好,模具也好,可以在中国生产。在国内做的基本上都是一些结构件或者辅助工具,这样投资可以控制在比较低的水平。
 
  下面就是如果项目启动的话,首先就是要和用户,比如说我们现在称之为E来进行设计集成,然后工程师根据要求进行叶根设计,将来可以提供跟叶根相关的文件。然后用3D和计算机处理过程进行评估,然后几个外形评估对应的4片叶根。
 
  现在要说一下的就是每一种叶片基本上都是要专门设计一套叶根模具,它的操作也很精细,同时对载荷的计算也比较到位。
 
  最后就是评估工艺的过程以及模具中的几个外形,最后形成一套文件,提交节桨叶厂。
 
  下面是它的生产,生产一般是两种方式,一种是可以用专业的做预制叶根的厂,可以根据特定的桨叶的型号进行供货。桨叶厂也可以自己来生产叶根,为了满足设计需要,所以要提供所有的内容列表,以及所有的计划设计所需要的知识性技术文件,专业方面双方的协议,另外还要有插件协议。
 
  说了这么半天,这个预制叶根螺栓套到底是怎么样的,实际上三部分组成。第一部分是压缩部分或者连接部分。这一部分实际上是一个普通的金属钢材。第二部分是最集中的部分,本身包括长度、强度,其实都是体现在这。第三部分就是材料,是叶根的螺栓套部分结束后有一个缓慢地释放的部分,这是由锌材组成。
 
  最后是生产周期,实际上他们可以根据用户需要很快地完成从叶根设计到模具设计,一直到最后的生产制造。那么生产周期这一块还有一点就是怎么来预测叶根的产量。一般来说一套模具,比如说4片模具完成一支叶根需要24小时。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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