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cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理、Rotorexperts GmbH总经理Dr.-Ing. Thomas Rische:《提高大型风机叶片的质量——从全球数千次检

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-13   来源:东方风力发电网  浏览次数:1298
核心提示:2019年4月11—12日,第五届中国国际风电复合料高峰论坛(CWPC2019)于中国重庆隆重召开。在大会专题二:精雕细琢 巧夺天工——“智能设计、智慧制造”中,cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理、Rotorexperts GmbH总经理Dr.-Ing. Thomas Rische发表了题目为《提高大型风机叶片的质量——从全球数千次检测和维修中吸取经验教训》的精彩演讲。
  2019年4月11—12日,第五届中国国际风电复合料高峰论坛(CWPC2019)于中国重庆隆重召开。在大会专题二:精雕细琢 巧夺天工——“智能设计、智慧制造”中,cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG总经理、Rotorexperts GmbH总经理Dr.-Ing. Thomas Rische发表了题目为《提高大型风机叶片的质量——从全球数千次检测和维修中吸取经验教训》的精彩演讲。
 
  以下为演讲实录:


 
  早上好,女士们先生们,非常荣幸能够有机会在这里发言。我的专业领域是关于飞轮转子的叶片方面的问题,我介绍的是检测和损坏的情况,谈到损坏大家都不乐意去听,我觉得叶片损坏的知识,在我们进行设计或者生产飞轮转子的过程中你们作为专家,作为叶片制造商,作为整机厂商都应该了解。
 
  我的演讲分两部分,首先是公司的介绍,其次讨论一些造成破坏的原因,最后讨论几个关键的要点,以及如何将损坏最小化。
 
  我们是一家德国中小型公司,进行现场检查、修复、测量、校准,优化以及技术的改革,虽然我们不是一家大公司,但是我们非常专业,这是我们公司的分布网络,我们工作人员足迹基本上可以说是遍及全球了。
 
  下面介绍一下损坏的情况,首先谈到损伤,我想要将传统的叶片和大型叶片之间的损伤做一个比较,然后会讨论一下我们需要有必要对于分类这个概念进行明确厘清。
 
  什么是传统的叶片?传统叶片通常可能最长在35米以内,大型叶片可能长度达到了100多米或者更长。问题是当前这两种类型的叶片损伤是什么情况呢?首先从一个传统的叶片开始,比如说对于常见的风电场的叶片损伤,包括后缘开裂、前缘开裂、雷击造成的损伤,以及主梁上出现的褶皱。这是一个雷击造成的损伤,也是非常典型的出现在转子叶片上面开裂的情况,出现在主梁上的褶皱,这个叶片是25米长,已经用了15年了,它目前就已经在主梁上出现了很多皱褶。
 
  大型的叶片结构越来越复杂,出现了一些新的损伤类型,这种新的损伤类型是在传统类型叶片上都很少出现的。包括主梁的褶皱,包括后缘梁的褶皱,对于曲区的损伤,以及芯材的损伤,还包括主梁的褶皱。就像我刚才说的一样,这些照片让我们看到了,大型叶片上出现的损伤,这种损伤和传统的叶片损伤有所不同。主梁上的褶皱很多,相比传统的叶片他们损伤都是比较新型的。这种损伤是后缘胶带上的褶皱,想要注意到这样的一种损伤有点困难,因为它的结构有点复杂。
 
  以及芯材损伤,小的问题造成了整个叶片的严重损伤,上面这张图片,是PVC的损伤,曲区的损伤,主梁上的褶皱。令人有点吃惊的是,大型叶片上随着速度的上升长度的延长,在叶片上的前缘的损伤和壳体表面损伤变得越来越常见和强烈。我们估计在未来盖上风力发电机组会有类似的问题,会不断的出现。
 
  总结一下,对于叶片已经出现了新的损伤,出现在新型的叶片上。包括主梁上的褶皱,包括胶带上的褶皱,以及芯材损伤。所谓这些损伤类型都会有很大的可能性造成进一步的破坏,造成对于整个发电叶片完全的损坏,这是我们大家不希望看到的。
 
  下面谈到一个损伤的问题,有各种不同类型的损伤,对于运营商也好,对于整机厂也好,对于叶片伤来说,对于维护厂商来说,都必须学习有这么一整套损伤的分类系统。因为损伤的分类是很关键的,分类之后所有人都知道怎么来处理损伤了。我的左手边有一个例子,进行评估损伤很困难,如果是小型的损伤,如果是真正的大型的损伤,左上角的照片,可以看到非常小面积发白的开裂,出现在芯材上。只是一个小面积的开裂,会不会造成重大的损伤,半年之后,损伤面积进一步扩大,这是在叶片内部和泡沫之间过度区域的芯材损伤,意味着需要有一个非常有经验的人士,他们能够进行一个评估损伤的程度。这是我们借用了航空方面的一些概念,有四种损伤类型,用四种颜色代表,绿色意味着还可以,轻微的表面损伤,黑色就表明非常非常严重的结构性损伤,运行的安全会受到影响。我们的评估了两千套不同类型的叶片之后,得出的分类的结果。红色是代表严重的壳体和严重的损伤,有50%风机存在严重损伤,这种情况很常见。我们把损伤进一步细分成黄色和橙黄色,意味着可以降低修复和维护的成本,对于橙色代表的是持续的增长性的损伤,而黄色代表是稳定性的损伤,可以针对性的进行损伤的修复。
 
  这些照片上的损伤都是小型的表面损伤,只需要注意定期的监测。下面这两张图片是黄色警告,意味着属于二类的黄色损伤,小面积的稳定性的表面开裂,可能不需要修复,但是你必须要进行持续的监测。或者是必须要确定这样的损坏是一个表面稳定性的。而这种橙色类型的损伤,是前缘严重的侵蚀缺陷,不存在结构性问题。前缘的表面损伤,会造成风轮转子叶片成本的增加,这样就必须要进行相应的修复了。
 
  红色类型的损伤,就是前后缘都出现了严重的开裂,肯定是必须要进行维修,否则的话,就会造成更严重的问题,可能最终会造成更严重的破坏。在这个案例中,可能这是一个前缘的开裂程度达到15米,这就是一个结构性的损伤。
 
  下面将会讨论的是造成损伤的原因,首先必须要考量的是,在运行的过程中,可能会有运行的载荷,还会面临的计算极限的载荷,还有包括极端环境的影响,比如出现了雷电的电击,意味着要持续的监测,这种损伤必须要监测,否则就会造成进一步的损伤。除此之外,还有其他方面是可能是造成损伤的原因,比如说设计过程中出现的问题,生产过程中出现的问题,比如转子的运行问题,或者未经计算载荷情况下就进行运行了,以及有很多新挑战的出现,是来自于新的损伤,我们必须要加以考虑。这是一个视频,展示的是曲区的损伤,前缘出现了裂缝,或多或少是设计问题所造成的,加上在运行的时候,没有计算它的载荷情况。
 
  去年我们看到有一些出现损伤的情况,是因为设计缺陷,包括芯材内外分层问题,芯材出现了开裂,再加上设计的时候有缺陷,没有计算载荷的缺陷。这个损伤一开始的问题,就是来自于设计缺陷,会造成进一步的损伤。损伤是从很小的裂缝开始的,是在芯材出现了一个小裂缝,最终就会造成问题进一步的扩大,会造成整个风机的损失。
 
  这张幻灯片展示的是另外一个问题,也是一个长期的问题,也就是在主梁褶皱的问题,这是一个很突出的问题,特别是对大型的叶片。另外一个可能性变浆角度对阵不足造成的损伤,会达到7.5度变浆角度对准不足,造成整个风动设备的气动不平衡,载荷增加之后就会造成损伤。这个视频是一个非常严重的情况,展示的是一个小错误会造成一个巨大的损伤,台风期间风轮转子的情况,几秒钟之后叶片完全的折断了。
 
  我们现在有很多新挑战,是随着大型叶片的出现,包括如何运输这种大型叶片变得非常复杂。在德国和中国相比,更不好运输,因为德国的国土面积很小,所以我们运输有很多问题。比如说运输期间发生的意外,还包括叶片质量引起的疲劳载荷量增加,还有固有频率的不利变化,包括疲劳载荷和极限荷载的变化关系,都会造成新的损伤。
 
  最后说几点总结一下,如何将损伤最小化?运行过程中如何做,有两点非常基本,首先风机转子的控制,包括进行周期性的检查,两年一周期,除此之外还应该检查,包括叶片外部,叶片内部和防雷系统。随后人们应该进行一个全生命周期的记录文件,并且及早发现问题,及早的解决问题,防止出现重大的损伤。就像我所说的一样,我们要记录全生命周期记录的文件,与此同时,对所有的这些损伤都应该有一个相应的生命周期的记录,来展示在生命周期内所出现损伤的情况。
 
  第二我们有非常优秀的制造设备,通过高质量的制造,可以从根本上避免这些问题,避免在运营过程中出现的损伤。意味着提高生产质量,提高生产管理系统的效率是很重要的。包括全过程质量提高、生产过程准确记录和文件、所有技术人员的长期监督和培训,并且要执行国际标准。稍候我的同事会更详细的介绍认证质量管理体系的内容。
 
  总结一下,重要之处就是要改善促进各方的合作,包括叶片厂、整机厂、维护方、叶片设计厂、服务公司、业主。从制造和设计方面来保证可靠风轮转子的质量,这些才能将损伤最小化,这就是我的发言,感谢大家。
 
  (发言由现场速记整理,未经本人审阅)
 
 
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