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cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG總經理、Rotorexperts GmbH總經理Dr.-Ing. Thomas Rische:《提高大型風機葉片的質量——從全球數千次檢

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-04-13   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:1384
核心提示:2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題二:精雕細琢 巧奪天工——“智能設計、智慧制造”中,cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG總經理、Rotorexperts GmbH總經理Dr.-Ing. Thomas Rische發表了題目為《提高大型風機葉片的質量——從全球數千次檢測和維修中吸取經驗教訓》的精彩演講。
  2019年4月11—12日,第五屆中國國際風電復合料高峰論壇(CWPC2019)于中國重慶隆重召開。在大會專題二:精雕細琢 巧奪天工——“智能設計、智慧制造”中,cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG總經理、Rotorexperts GmbH總經理Dr.-Ing. Thomas Rische發表了題目為《提高大型風機葉片的質量——從全球數千次檢測和維修中吸取經驗教訓》的精彩演講。
 
  以下為演講實錄:


 
  早上好,女士們先生們,非常榮幸能夠有機會在這里發言。我的專業領域是關于飛輪轉子的葉片方面的問題,我介紹的是檢測和損壞的情況,談到損壞大家都不樂意去聽,我覺得葉片損壞的知識,在我們進行設計或者生產飛輪轉子的過程中你們作為專家,作為葉片制造商,作為整機廠商都應該了解。
 
  我的演講分兩部分,首先是公司的介紹,其次討論一些造成破壞的原因,最后討論幾個關鍵的要點,以及如何將損壞最小化。
 
  我們是一家德國中小型公司,進行現場檢查、修復、測量、校準,優化以及技術的改革,雖然我們不是一家大公司,但是我們非常專業,這是我們公司的分布網絡,我們工作人員足跡基本上可以說是遍及全球了。
 
  下面介紹一下損壞的情況,首先談到損傷,我想要將傳統的葉片和大型葉片之間的損傷做一個比較,然后會討論一下我們需要有必要對于分類這個概念進行明確厘清。
 
  什么是傳統的葉片?傳統葉片通常可能最長在35米以內,大型葉片可能長度達到了100多米或者更長。問題是當前這兩種類型的葉片損傷是什么情況呢?首先從一個傳統的葉片開始,比如說對于常見的風電場的葉片損傷,包括后緣開裂、前緣開裂、雷擊造成的損傷,以及主梁上出現的褶皺。這是一個雷擊造成的損傷,也是非常典型的出現在轉子葉片上面開裂的情況,出現在主梁上的褶皺,這個葉片是25米長,已經用了15年了,它目前就已經在主梁上出現了很多皺褶。
 
  大型的葉片結構越來越復雜,出現了一些新的損傷類型,這種新的損傷類型是在傳統類型葉片上都很少出現的。包括主梁的褶皺,包括后緣梁的褶皺,對于曲區的損傷,以及芯材的損傷,還包括主梁的褶皺。就像我剛才說的一樣,這些照片讓我們看到了,大型葉片上出現的損傷,這種損傷和傳統的葉片損傷有所不同。主梁上的褶皺很多,相比傳統的葉片他們損傷都是比較新型的。這種損傷是后緣膠帶上的褶皺,想要注意到這樣的一種損傷有點困難,因為它的結構有點復雜。
 
  以及芯材損傷,小的問題造成了整個葉片的嚴重損傷,上面這張圖片,是PVC的損傷,曲區的損傷,主梁上的褶皺。令人有點吃驚的是,大型葉片上隨著速度的上升長度的延長,在葉片上的前緣的損傷和殼體表面損傷變得越來越常見和強烈。我們估計在未來蓋上風力發電機組會有類似的問題,會不斷的出現。
 
  總結一下,對于葉片已經出現了新的損傷,出現在新型的葉片上。包括主梁上的褶皺,包括膠帶上的褶皺,以及芯材損傷。所謂這些損傷類型都會有很大的可能性造成進一步的破壞,造成對于整個發電葉片完全的損壞,這是我們大家不希望看到的。
 
  下面談到一個損傷的問題,有各種不同類型的損傷,對于運營商也好,對于整機廠也好,對于葉片傷來說,對于維護廠商來說,都必須學習有這么一整套損傷的分類系統。因為損傷的分類是很關鍵的,分類之后所有人都知道怎么來處理損傷了。我的左手邊有一個例子,進行評估損傷很困難,如果是小型的損傷,如果是真正的大型的損傷,左上角的照片,可以看到非常小面積發白的開裂,出現在芯材上。只是一個小面積的開裂,會不會造成重大的損傷,半年之后,損傷面積進一步擴大,這是在葉片內部和泡沫之間過度區域的芯材損傷,意味著需要有一個非常有經驗的人士,他們能夠進行一個評估損傷的程度。這是我們借用了航空方面的一些概念,有四種損傷類型,用四種顏色代表,綠色意味著還可以,輕微的表面損傷,黑色就表明非常非常嚴重的結構性損傷,運行的安全會受到影響。我們的評估了兩千套不同類型的葉片之后,得出的分類的結果。紅色是代表嚴重的殼體和嚴重的損傷,有50%風機存在嚴重損傷,這種情況很常見。我們把損傷進一步細分成黃色和橙黃色,意味著可以降低修復和維護的成本,對于橙色代表的是持續的增長性的損傷,而黃色代表是穩定性的損傷,可以針對性的進行損傷的修復。
 
  這些照片上的損傷都是小型的表面損傷,只需要注意定期的監測。下面這兩張圖片是黃色警告,意味著屬于二類的黃色損傷,小面積的穩定性的表面開裂,可能不需要修復,但是你必須要進行持續的監測。或者是必須要確定這樣的損壞是一個表面穩定性的。而這種橙色類型的損傷,是前緣嚴重的侵蝕缺陷,不存在結構性問題。前緣的表面損傷,會造成風輪轉子葉片成本的增加,這樣就必須要進行相應的修復了。
 
  紅色類型的損傷,就是前后緣都出現了嚴重的開裂,肯定是必須要進行維修,否則的話,就會造成更嚴重的問題,可能最終會造成更嚴重的破壞。在這個案例中,可能這是一個前緣的開裂程度達到15米,這就是一個結構性的損傷。
 
  下面將會討論的是造成損傷的原因,首先必須要考量的是,在運行的過程中,可能會有運行的載荷,還會面臨的計算極限的載荷,還有包括極端環境的影響,比如出現了雷電的電擊,意味著要持續的監測,這種損傷必須要監測,否則就會造成進一步的損傷。除此之外,還有其他方面是可能是造成損傷的原因,比如說設計過程中出現的問題,生產過程中出現的問題,比如轉子的運行問題,或者未經計算載荷情況下就進行運行了,以及有很多新挑戰的出現,是來自于新的損傷,我們必須要加以考慮。這是一個視頻,展示的是曲區的損傷,前緣出現了裂縫,或多或少是設計問題所造成的,加上在運行的時候,沒有計算它的載荷情況。
 
  去年我們看到有一些出現損傷的情況,是因為設計缺陷,包括芯材內外分層問題,芯材出現了開裂,再加上設計的時候有缺陷,沒有計算載荷的缺陷。這個損傷一開始的問題,就是來自于設計缺陷,會造成進一步的損傷。損傷是從很小的裂縫開始的,是在芯材出現了一個小裂縫,最終就會造成問題進一步的擴大,會造成整個風機的損失。
 
  這張幻燈片展示的是另外一個問題,也是一個長期的問題,也就是在主梁褶皺的問題,這是一個很突出的問題,特別是對大型的葉片。另外一個可能性變漿角度對陣不足造成的損傷,會達到7.5度變漿角度對準不足,造成整個風動設備的氣動不平衡,載荷增加之后就會造成損傷。這個視頻是一個非常嚴重的情況,展示的是一個小錯誤會造成一個巨大的損傷,臺風期間風輪轉子的情況,幾秒鐘之后葉片完全的折斷了。
 
  我們現在有很多新挑戰,是隨著大型葉片的出現,包括如何運輸這種大型葉片變得非常復雜。在德國和中國相比,更不好運輸,因為德國的國土面積很小,所以我們運輸有很多問題。比如說運輸期間發生的意外,還包括葉片質量引起的疲勞載荷量增加,還有固有頻率的不利變化,包括疲勞載荷和極限荷載的變化關系,都會造成新的損傷。
 
  最后說幾點總結一下,如何將損傷最小化?運行過程中如何做,有兩點非常基本,首先風機轉子的控制,包括進行周期性的檢查,兩年一周期,除此之外還應該檢查,包括葉片外部,葉片內部和防雷系統。隨后人們應該進行一個全生命周期的記錄文件,并且及早發現問題,及早的解決問題,防止出現重大的損傷。就像我所說的一樣,我們要記錄全生命周期記錄的文件,與此同時,對所有的這些損傷都應該有一個相應的生命周期的記錄,來展示在生命周期內所出現損傷的情況。
 
  第二我們有非常優秀的制造設備,通過高質量的制造,可以從根本上避免這些問題,避免在運營過程中出現的損傷。意味著提高生產質量,提高生產管理系統的效率是很重要的。包括全過程質量提高、生產過程準確記錄和文件、所有技術人員的長期監督和培訓,并且要執行國際標準。稍候我的同事會更詳細的介紹認證質量管理體系的內容。
 
  總結一下,重要之處就是要改善促進各方的合作,包括葉片廠、整機廠、維護方、葉片設計廠、服務公司、業主。從制造和設計方面來保證可靠風輪轉子的質量,這些才能將損傷最小化,這就是我的發言,感謝大家。
 
  (發言由現場速記整理,未經本人審閱)
 
 

 
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