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CWPC2018技术优化运维:DNV GL可再生能源认证中国区总经理赵国彬——《DNV GL叶片行业创新项目》

2018-04-02 来源:东方风力发电网作者:御风者 浏览数:840

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。
 
  DNV GL可再生能源认证中国区总经理赵国彬在设计优化运维专场做了题为《DNV GL叶片行业创新项目》的演讲。以下为演讲内容实录:



DNV GL可再生能源认证中国区总经理赵国彬
 
  今天因为专家讲了很多目前叶片行业遇到的难题,比如说冰冻、腐蚀、维修等等。针对诸多难题,GL作为认证公司也从认证及标准的角度给出初步的研发和准备,今天我就和各位分享一些我们准备议题。
 
  今天可能分四个部分,我给各位介绍一下。首先是2050年能源展望报告分析未来的趋势。
 
  第二个是DNV GL联合工业开发项目,也就是JIPs项目,会针对叶片维修和叶片前院耐雨蚀测试的研究和叶片前院雨蚀机理研究
 
  第三个是创新项目,我们有四个点可以和各位方面,第一个是DNV GL组织了全球实验室的对比。第二个叶片测试。第三个是我们的除冰和防冰的机理,优缺点和认证的要求。第四个就是生产容差的控制,在未来相信对各位都会有帮助。
 
  最后也是一个很热点的问题,就是管理体系、管理工具如何在生产现场能给以指导的原则分享。
 
  首先介绍我们这个能源展望报告,DNV GL于2017年发布了2050能源展望报告,主要体现了我们未来的能源从哪里来、到哪里去的数据分析。我们举几个简单的例子,以2030年的能源需求比较2015年会增长7%,耗电增长会增长140%。在未来电力将以可再生能源为主,包含太阳能、陆上风电、水力发电、海上风电,整个报告有七八十页的报告,各位如果感兴趣可以从下面这个网址下载,所有都是免费的。这份报告相信各位专门已经看过了,它对未来能源行业大的趋势的判断会有很清楚的数据的支撑。
 
  这是我从中选取了一个趋势图,可以看到2050年我们的陆上风电、海上风电和太阳能占据了70%,详细的是72%。这也是预示着未来2050年所有可再生能源的发展还是有非常广阔的空间的。
 
  第二点我就这边介绍一下联合工业项目和创新项目。什么是联合工业项目呢?稍候就直接说JIP了。DNV GL每年会有新的议题去组织叶片厂、材料厂、高校、实验室等等共同研究和开发出技术难点的解决办法,最后会给出一个实际的方案。
 
  技术要求这是标准,也是被今天很多专家引述过的技术标准,第三级就是我刚才讲的JIP项目,所有的JIP项目会有最后的指导原则和推荐的实验办法。测试方法的研究,0171,所有的这些标准在下面的网址上,或者登录DNV GL的官网都可以下载。如果有疑问的也可以跟我们说。
 
  针对刚才讲的所有的JIP,目前有哪些呢?这边快速选取了一些和我们现场紧密相关的,比如说连接螺栓的设计、系统的测试等等,基于雨蚀分析有雨蚀机理的研究。
 
  对于以后风场的管理会进行分级管理。再接下来就是叶片维修的国际准则。这些DNV GL有些完成了,有些正在进行中。稍候我会过一下,我大概选了三个议题,和我们叶片也息息相关的项目。
 
  首先是叶片维修全球联合工业项目,大概的初衷就是联合我们业主,就是主机厂、叶片厂、第三方维修公司以及相关的实验室或者原材料厂,共同开发和探讨出来标准的叶片损伤模型、损伤类别,同时再讨论出标准的维修方法,最后来形成我们刚刚讲的JIP文件。
 
  大家可能会问这份文件和各自客户手中的文件有什么区别?这个会基于全行业的损伤分类分析,最后达成大多数人相关利益方的认同,然后推向市场。同时也会考虑如何减少和修补的工作量,在修补的同时也会考虑到安全问题以及从长期的稳定性来分析,并不是像现在可能整个维修都是初期。这个时间大概开始会在今年的第二季度,我们会进行召集,到时候会发相关的邀请函给在座的各位,感兴趣的可以跟我们反馈或者表达出意愿去参加。
 
  最后会以标准的形式发布到市场,比如说针对叶片维修方的评估,针对叶片维修的认证以及叶片维修工厂团队的认证,也就是叶片维修团队要有资质可以到任何地方做标准的维修。
 
  第二个联合项目是测试方法的判定,这个已经于今年1月份,0171已经发布了,感兴趣的,大家可以去参考。这个主要是针对不同的前缘耐雨蚀,给主机厂等等一个真实的反馈,判定这个产品的性能。
 
  这边是选取的样品的状态,如果有看过设备的话,大家会知道这是一个很重要的东西。
 
  第三个联合工业项目是接着上一步开发的,这个项目还没有开始。由于目前还没有针对于保护风电叶片的前缘涂层材料的设计方法,因此结合之前的JIP,我们会继续探讨如何开发出可以了解这种雨蚀的机理,以后用这个机理来指导我们涂层的设计方法。这些还没有开始,但也有一些厂商想到了。
 
  这个会从2018年的一二季度一直是召集期,目前国内有一部分的客户已经报名参加了。这幅图会给大家一个清楚的概念,不止是雨蚀的机械性能的分析,也从原材料的性能,还有整个涂层的受载方式,然后对于涂层受载方式的预判断。另外对于图层经过疲劳状态的损伤来判断它的生命周期。现在我们用耐雨蚀测试方法只能判断,但没有人说这个8、9小时等于多少年。这个疲劳等效模式是有可能判断出它的生命周期的。通过这样的研究来发布RP,也就是我们的指导文件给涂料厂、整机厂,如何根据这些原则来设计。
 
  下面我就讲一些创新项目。首先第一个创新项目就是我们从去年底由DNV GL主导,并委托德国一个实验中心来开展全球首次DNV GL许可实验室,以及风能行业的实验室,以复合材料样品的实验室。目前这种多国家的以复合材料为基材的测试应该在行业中还没有。但是我们就想通过这种模式,我们不止是做了实验室的许可以及叶片厂的报告。同时我们也想搭建一个平台给整个行业提供一个可标定的或者参考的实验。在选取测试实验室的时候,这也是其中一个参考指标。
 
  其中测试的项目主要有两种,拉伸和压缩,纤维含量也是其中一项,比较简单。截止目前为止,实验室从中国、德国、美国、荷兰、英国等超过20个实验室已经参加,目前已经报名结束,大概到今天第一季度就截止了。接下来要准备所有的样品、下一步的评判、测试以及数据搜集工作。
 
  第二个创新研发项目,可能这个就是全新的项目。目前测试防雷会成为热点,以前测试的时候大家可能有印象叶片是要切掉的。我们仔细读这个要求,要求叶片要验证,所有的防雷系统是有作用的,但是它形成了一个矛盾。目前的实验台是不够的,另外测试的时间长、成本高。
 
  针对这一点,DNV GL作为认证公司也是深深感受到客户的需求。所以DNV GL结合电工委员会出了折中的方案。第一个小叶片、叶尖按照认证来做,第二个是叶尖可以切掉。第三个是既没有相似的防雷系统已经做过测试,但是70米、80米的切了叶尖,给出了一个澄清可以定义相应的电缆的长度,验证电缆的连接、螺栓的连接,叶尖接转器的粘接,还有疲劳度和离心力。这样提交计算报告,如果评估工程师能够接受这种方式、这种结果,整个切叶尖的问题就解决了。
 
  下一个就是我们的防冰和除冰系统,最下面是主机RP,再下面是极限条件下主机,其中有叶片,因为今天我们主要讲叶片,两幅图就是一个图示。我们可以看到低温环境和结冰环境还是有很大不同的。我们叶片结冰时间要远远大于气象结冰的时间,所以我们今天有很多防结冰叶片的方式方法甚至冰载。其实最容易解决的就是不让它结冰,我们现在有些厂已经在开发,甚至有些已经开发出来了。
 
  目前两个大的主流系统就是防冰和除冰,防止结冰和把已经结的冰除掉,他们都可以考虑主动和被动系统。目前和行业中两个主流的系统,前缘加热板和内部加热,这两个是主流的,可以单独使用,也可以混合使用。
 
  右边是我们从市场公开的信息搜集到,比如说Vestas、西门子,他们用到的防冰和除冰的办法。这两种方法好不好呢?非常好,但是同时也有它的局限。
 
  首先就是前缘加热,叶片的结构实际上是发生了改变,制造业会有一定的挑战,因为我们是加热的系统,要和前缘贯彻进去也是难点。
 
  另外就是防雷的问题,一定要有碳纤维的部件加入,所有防雷的测试大电压、大电流要重新做。
 
  第三个就是在加热过程中局部的原材料温度会过热,刚才按照极限条件下的风机有要求,所有原材料温度大于65度的,所有原材料的性能要重新做一评判。
 
  第四个就是热鼓风机的效率。从叶根一直到叶尖可以看到也是很长,以后叶尖会越来越长,所以叶尖的风还是不是热,是一个很大的问题。
 
  第二个就是叶片结构发生变化,这个结构变化主要是热空气从整个叶片的浮板到箱体中,如何更好地循环,加大热循环效率,所有的浮板要打孔。
 
  第三个难点就是外在的鼓风机以及电机格外地重,所以载荷也要重新做计算。再就是和前缘加热一样的,如果有判断超过65度的同样也需要重新做测试。
 
  所有的这些我们已经有详实的文件和案例,所以在这方面但凡有客户有防结冰系统,不管是混合用还是单独用,或者需要有相关的业务,可以随时跟我们说。
 
  另外是工业容差,我记得在新标准发布的时候,其中一个非常大的不同就是我们的生产工业容差首次把生产和设计重新结合。偏差需要在设计之初就考虑进去,这个是在GL2010中是没有的。
 
  首先我们看从1.3只考虑了工业的影响,只是做了分类,但是没有做过多的工作。如果是1.1,工艺影响已经定义了,并且量化了。量化是指通过仿真及计算工具的模式量化。比如有很多计算报告量化了,能证明它在这个容差下可以达到相应的性能。最极致的就是1.0,可以量化并且完成测试。完成测试是非常难的,我们带现场,所有叶片同仁应该知道,所有的褶皱等等不下20或30种,所有相关有容差的地方都要测试。所以结合我们上一个实验室来说,我们一直用标准的样品,非标准的样品如何实现实际上是一个难题。我已经知道有一些客户已经开始做,我也希望有越来越多的客户做自己的技术储备,去满足DNV GL或者即将发布的,其实有相关容差都在里面。
 
  降本增效是我们今天一直在讲的,原材料价格下降是一方面,整个工艺变化和控制也是一方面。这里面主要是1.71和2.21是能降下来的空间。2.21我们相当于有这个系数,如果有新标准可以往右边看。这部分如果生产容差被验证了,我们直接取系数1.0很多问题就解决了,如果降到极致大概是15%—25%之间。可能有些欧洲的企业,他的同类产品会被国内轻40%,会做到比这个更极致。
 
  在这个过程中作为DNV GL认证公司,我们能提供什么样的服务呢?我想如果说有客户针对于这个容差想做测试的时候,我们可以去参与到这个项目中,同时可以对于测试程序、仿真测序方法和测试结果的验证都去给一个充分的理论的支撑。最后这些所有的数据都将作为每一个叶片厂或者设计公司的数据库,在今后做验证的时候就不用再做,大概就是一次性的工作。以后在生产容差的数据库相当于可以提交给任何认证公司,不仅是DNV GL,其他公司都是通用的。
 
  最后一个是APQP4Wind,这也是热点问题,我们刚才一直讲设计、生产。这个相当于专门为风电开发了,如果熟悉相关工具的,大家都清楚这个是由Vestas、西门子等等公司共同开发出,以APQP为核心,并有相关的基金会支持,去年推向市场。目前也向整个行业去公开,DNV GL作为指定的培训机构,可以对于整个行业进行培训。它的主要目的就是第一次打通了我们主机厂以及主机厂相关的一级供应商大部件,甚至主要的二级供应商,比如说原材料等等来完全所有的生产上的安排,然后设计上的评定、事件的评定以及整个风险的控制,最终也能达到我们的降本和增效的目的。
 
  它大概分7个阶段和50个元素,所有的元素会针对我们生产线上目前实际上的情况,因为多数行业现场的情况还是有标准的。这块在接下来两年到三年会有非常大的变化,这里面也包括了如何落地的测试等等。
 
  刚刚讲APQP,它也不是强制性的,是行业自动自发的。我们现在讲世界前几名的主流主机厂已经在大力地推行这一块,我想这个APQP4Wind很快会推行。但这个并不是针对所有的工厂可以,一定针对某一家特定的生产环节去开发出来一个管理工具。不是是APQP,同时也包含了PAP、PFMEA、SPC、MSA。它结合我们风电最大的特点,就是小样本、重资本,和汽车正好是反的,汽车是可重复性,每一台的价值都比较低。结合这个去开发APQP4Wind非常适合风电行业的细节管理,和现在很多公司的精英化管理还不一样,可能会把每一步的风险判定和技术结合在一起,最后融到我们所有的系统,形成对接。这就是我们讲的大数据平台都会做到一起。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)

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