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如何保障叶片全生命周期可靠高效运行——陈秋华/产品总监、部长

上传日期:2016-04-29  播放次数:2878
观视频介绍
以下内容为现场速记:
16陈秋华
金风科技股份有限公司陈秋华/产品总监、部长
  各位风电行业同仁大家好,我汇报的内容大家比较感兴趣,让叶片全生命周期可靠,高效的运行。
  我汇报的内容主要是分5个方面,第一是叶片全生命周期管理,第二设计规范及思考,第三高效叶片的开发,第四叶片的环境适应性,第五叶片运行状态的监控。
  第一个是简单看一下叶片全生命周期是什么样的?我相信在座或多或少里面的内容,进行材料测试,叶片在设计过程选择什么样的材料作为我们基准设计叶片另外设计人员要进行系统性设计,结构设计,主要保障叶片更加好的吸收风能,而且让叶片更加可靠的运行。设计好叶片和整机进行匹配,包括载荷,我们知道叶片做的越来越大,这个时候可以看到叶片如果如弯太大运行是问题,这个是制约叶片发展的瓶颈。因为叶片做的越来越大,里面会不会产生失稳现象,叶片设计完之后,进行生产阶段,同样设计如果不同的生产,导致设计是否符合原来的要求,这个是值得拷问。同样的设计在不同的厂家存在这些问题,有的叶片厂家生产的叶片断了很多叶片,设计和生产能不能匹配出来,有工艺是不是可以符合出来。
  叶片生产完之后,载荷的测试能不能满足载荷,我们做认证的时候,载荷的复杂性对认证要求越来越严的情况,如何满足要求。叶片生产完之后,进行运输吊装,整个全生命周期各位或多或少参与里面某些环节,我们把整个产业体系建立它的信息把脉,从设计,工艺,人员,材料,设备,生产,缺陷,运输,吊装,运行档案建立起来,我们发现运行状态是不是满足运行情况,满足设计要求,里面一旦出现问题,我们查档案,在哪一个环节出现了问题,我们就是这样去进行全生命周期叶片的管理。
  我们把发现的问题提炼出来,看有没有一些问题建立标准和规范,对后面的设计和生产进行指导。这个是最新的一些规范,有两个规范,一个是GL规范,一个是IEC,GL是千片校核规定,IEC不含叶片校核规定。里面做了什么规定,对未来叶片设计以及生产,以及我们降成本带来什么样的影响。按照GL规范来说,安全因子包含了载荷,老化,温度,成型工艺,后固化等等一系列的因素,GL2010SF浮动范围是2.0到2.64,但是到DNV—GL考虑到1.88到3.18,IEC61400—5SF浮动范围是1.2到2.97。
  螺栓的校核方法:采用VDI2230工程算法计算螺栓极限强度、疲劳强度,计算过程中利用工程经验数据,对相关参数近似取值,同时对于叶片根部结构、变桨轴承及轮毂考虑不足。有限元计算将叶片根部结构、变桨轴承及轮毂考虑到计算模型中,进行整体计算,考虑结构细节更全面;疲劳计算考虑时序载荷,进行疲劳损伤累计计算。
  新叶片认证导则中,将生产条件作为一个重点因素来考量设计。以铺层极限分析为例,生产影响的因子(Manufacturing effects)分为3档:1.3-叶片设计及分析仅使用通用的材料性能及生产条件(未对特定生产条件进行评估)。1.1-叶片设计及分析根据假定的生产条件进行了优化。1.0-叶片设计及分析所采用的材料性能及分析方法都在特定生产条件下进行了验证。
  我们如何去降低我们的成本也是我们考虑的问题。另外一个是制造因素,什么样的制造条件可以选择1.0,什么制造因素需要1.1,什么制造因素需要1.3,我们把生产工艺提高起来,能不能达到1.0的水平。
  高效新翼型的开发,适用于长叶片的高雷诺数、高升阻比翼型,提升叶片在发电量方面的竞争力;显著提高升阻比和升力系数(下图为某新翼型与同厚度常规翼型升阻比、升力系数的对比)绿色为新翼型数据。
  制造工艺因素与设计相关性在规范中的越来越重视,针对结构铺层和夹心结构需要考虑位置偏差、铺层递减、纤维角度偏差、褶皱、发白、纤维含量;针对粘接需要扩充表面处理、粘接胶自由端外形,气泡,粘接厚度,固化度,后固化检查方法。1.0以上制造缺陷的影响通过实验量化评估,结合制造够差在叶片的设计计算中考虑。1.1以上制造缺陷的影响通过理论计算分析评估。1.3来进行实验以及计算分析上述缺陷。
  我们可以不可以引入一些增值部件,提供发电量,像VG的方法提高发电量, VG就是抑制根部气流分离和稳定尖部气流,扰流器用来改善根部过小弦长和扭角,翼刀改善根部流动,副翼/格尼襟  翼调整叶片载荷提高发电量,叶尖小翼可以提升发电,降低噪声。
  随着机组大容量开发的需求,叶片长度增长,也带来了一些问题,比如说叶片气弹问题,整机引入多体动力学分析,第二净空问题,通过新材料的使用,包括减轻重量+增加刚度。如果这块可以完成的话,我们叶片是不是可以做的更加长。
  叶片环境的适应性,南方项目冬季叶片结冰情况普遍存在,从叶片及控制侧定多个角度真最性的提出解决方案。高海拔项目,环境空气密度低,叶片容易出现失速问题,从翼型设计到控制策略都需要做相应的设计调整。我们的叶片设计的时候,是不是可以增加更多的装置,改善气体流动。风沙、降水量大的项目,容易侵蚀叶片前缘,影响叶片气动性能,需要对前缘进行保护。前缘保护产品能够有效减缓基材及涂层的衰退。我相信在座很多做这方面的研究,我们现在用了一些方案,基本全部采用叶片保护的方式。
  对于说一下叶片运行状态的监控,我们看到一方面需要提高发电量,一方面是载荷,如何提高发电量和载荷的平衡,我们加一些传感器进行一些监控,让它可以更加长周期的发展,由于时间关系,我今天演讲就到这里,谢谢大家!
 
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