2019年4月11—12日，第五屆中國(guó)國(guó)際風(fēng)電復(fù)合料高峰論壇（CWPC2019）于中國(guó)重慶隆重召開。在大會(huì)專題二：精雕細(xì)琢 巧奪天工——“智能設(shè)計(jì)、智慧制造”中，cp.max Rotortechnik GmbH & Co.KG總經(jīng)理、Rotorexperts GmbH總經(jīng)理Dr.-Ing. Thomas Rische發(fā)表了題目為《提高大型風(fēng)機(jī)葉片的質(zhì)量——從全球數(shù)千次檢測(cè)和維修中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)》的精彩演講。
以下為演講實(shí)錄：
早上好，女士們先生們，非常榮幸能夠有機(jī)會(huì)在這里發(fā)言。我的專業(yè)領(lǐng)域是關(guān)于飛輪轉(zhuǎn)子的葉片方面的問題，我介紹的是檢測(cè)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(shí)，在我們進(jìn)行設(shè)計(jì)或者生產(chǎn)飛輪轉(zhuǎn)子的過程中你們作為專家，作為葉片制造商，作為整機(jī)廠商都應(yīng)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(gè)關(guān)鍵的要點(diǎn)，以及如何將損壞最小化。
我們是一家德國(guó)中小型公司，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、修復(fù)、測(cè)量、校準(zhǔn)，優(yōu)化以及技術(shù)的改革，雖然我們不是一家大公司，但是我們非常專業(yè)，這是我們公司的分布網(wǎng)絡(luò)，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?lián)p壞的情況，首先談到損傷，我想要將傳統(tǒng)的葉片和大型葉片之間的損傷做一個(gè)比較，然后會(huì)討論一下我們需要有必要對(duì)于分類這個(gè)概念進(jìn)行明確厘清。
什么是傳統(tǒng)的葉片？傳統(tǒng)葉片通常可能最長(zhǎng)在35米以內(nèi)，大型葉片可能長(zhǎng)度達(dá)到了100多米或者更長(zhǎng)。問題是當(dāng)前這兩種類型的葉片損傷是什么情況呢？首先從一個(gè)傳統(tǒng)的葉片開始，比如說對(duì)于常見的風(fēng)電場(chǎng)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(xiàn)的褶皺。這是一個(gè)雷擊造成的損傷，也是非常典型的出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子葉片上面開裂的情況，出現(xiàn)在主梁上的褶皺，這個(gè)葉片是25米長(zhǎng)，已經(jīng)用了15年了，它目前就已經(jīng)在主梁上出現(xiàn)了很多皺褶。
大型的葉片結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，出現(xiàn)了一些新的損傷類型，這種新的損傷類型是在傳統(tǒng)類型葉片上都很少出現(xiàn)的。包括主梁的褶皺，包括后緣梁的褶皺，對(duì)于曲區(qū)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(xiàn)的損傷，這種損傷和傳統(tǒng)的葉片損傷有所不同。主梁上的褶皺很多，相比傳統(tǒng)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(diǎn)困難，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。
以及芯材損傷，小的問題造成了整個(gè)葉片的嚴(yán)重?fù)p傷，上面這張圖片，是PVC的損傷，曲區(qū)的損傷，主梁上的褶皺。令人有點(diǎn)吃驚的是，大型葉片上隨著速度的上升長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，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(qiáng)烈。我們估計(jì)在未來蓋上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組會(huì)有類似的問題，會(huì)不斷的出現(xiàn)。
總結(jié)一下，對(duì)于葉片已經(jīng)出現(xiàn)了新的損傷，出現(xiàn)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(huì)有很大的可能性造成進(jìn)一步的破壞，造成對(duì)于整個(gè)發(fā)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(gè)損傷的問題，有各種不同類型的損傷，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商也好，對(duì)于整機(jī)廠也好，對(duì)于葉片傷來說，對(duì)于維護(hù)廠商來說，都必須學(xué)習(xí)有這么一整套損傷的分類系統(tǒng)。因?yàn)閾p傷的分類是很關(guān)鍵的，分類之后所有人都知道怎么來處理?yè)p傷了。我的左手邊有一個(gè)例子，進(jìn)行評(píng)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(fā)白的開裂，出現(xiàn)在芯材上。只是一個(gè)小面積的開裂，會(huì)不會(huì)造成重大的損傷，半年之后，損傷面積進(jìn)一步擴(kuò)大，這是在葉片內(nèi)部和泡沫之間過度區(qū)域的芯材損傷，意味著需要有一個(gè)非常有經(jīng)驗(yàn)的人士，他們能夠進(jìn)行一個(gè)評(píng)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(yán)重的結(jié)構(gòu)性損傷，運(yùn)行的安全會(huì)受到影響。我們的評(píng)估了兩千套不同類型的葉片之后，得出的分類的結(jié)果。紅色是代表嚴(yán)重的殼體和嚴(yán)重的損傷，有50%風(fēng)機(jī)存在嚴(yán)重?fù)p傷，這種情況很常見。我們把損傷進(jìn)一步細(xì)分成黃色和橙黃色，意味著可以降低修復(fù)和維護(hù)的成本，對(duì)于橙色代表的是持續(xù)的增長(zhǎng)性的損傷，而黃色代表是穩(wěn)定性的損傷，可以針對(duì)性的進(jìn)行損傷的修復(fù)。
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(jiān)測(cè)。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(wěn)定性的表面開裂，可能不需要修復(fù)，但是你必須要進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)。或者是必須要確定這樣的損壞是一個(gè)表面穩(wěn)定性的。而這種橙色類型的損傷，是前緣嚴(yán)重的侵蝕缺陷，不存在結(jié)構(gòu)性問題。前緣的表面損傷，會(huì)造成風(fēng)輪轉(zhuǎn)子葉片成本的增加，這樣就必須要進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)了。
紅色類型的損傷，就是前后緣都出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂，肯定是必須要進(jìn)行維修，否則的話，就會(huì)造成更嚴(yán)重的問題，可能最終會(huì)造成更嚴(yán)重的破壞。在這個(gè)案例中，可能這是一個(gè)前緣的開裂程度達(dá)到15米，這就是一個(gè)結(jié)構(gòu)性的損傷。
下面將會(huì)討論的是造成損傷的原因，首先必須要考量的是，在運(yùn)行的過程中，可能會(huì)有運(yùn)行的載荷，還會(huì)面臨的計(jì)算極限的載荷，還有包括極端環(huán)境的影響，比如出現(xiàn)了雷電的電擊，意味著要持續(xù)的監(jiān)測(cè)，這種損傷必須要監(jiān)測(cè)，否則就會(huì)造成進(jìn)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(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，比如轉(zhuǎn)子的運(yùn)行問題，或者未經(jīng)計(jì)算載荷情況下就進(jìn)行運(yùn)行了，以及有很多新挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，是來自于新的損傷，我們必須要加以考慮。這是一個(gè)視頻，展示的是曲區(qū)的損傷，前緣出現(xiàn)了裂縫，或多或少是設(shè)計(jì)問題所造成的，加上在運(yùn)行的時(shí)候，沒有計(jì)算它的載荷情況。
去年我們看到有一些出現(xiàn)損傷的情況，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷，包括芯材內(nèi)外分層問題，芯材出現(xiàn)了開裂，再加上設(shè)計(jì)的時(shí)候有缺陷，沒有計(jì)算載荷的缺陷。這個(gè)損傷一開始的問題，就是來自于設(shè)計(jì)缺陷，會(huì)造成進(jìn)一步的損傷。損傷是從很小的裂縫開始的，是在芯材出現(xiàn)了一個(gè)小裂縫，最終就會(huì)造成問題進(jìn)一步的擴(kuò)大，會(huì)造成整個(gè)風(fēng)機(jī)的損失。
這張幻燈片展示的是另外一個(gè)問題，也是一個(gè)長(zhǎng)期的問題，也就是在主梁褶皺的問題，這是一個(gè)很突出的問題，特別是對(duì)大型的葉片。另外一個(gè)可能性變漿角度對(duì)陣不足造成的損傷，會(huì)達(dá)到7.5度變漿角度對(duì)準(zhǔn)不足，造成整個(gè)風(fēng)動(dòng)設(shè)備的氣動(dòng)不平衡，載荷增加之后就會(huì)造成損傷。這個(gè)視頻是一個(gè)非常嚴(yán)重的情況，展示的是一個(gè)小錯(cuò)誤會(huì)造成一個(gè)巨大的損傷，臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的情況，幾秒鐘之后葉片完全的折斷了。
我們現(xiàn)在有很多新挑戰(zhàn)，是隨著大型葉片的出現(xiàn)，包括如何運(yùn)輸這種大型葉片變得非常復(fù)雜。在德國(guó)和中國(guó)相比，更不好運(yùn)輸，因?yàn)榈聡?guó)的國(guó)土面積很小，所以我們運(yùn)輸有很多問題。比如說運(yùn)輸期間發(fā)生的意外，還包括葉片質(zhì)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(guān)系，都會(huì)造成新的損傷。
最后說幾點(diǎn)總結(jié)一下，如何將損傷最小化？運(yùn)行過程中如何做，有兩點(diǎn)非常基本，首先風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的控制，包括進(jìn)行周期性的檢查，兩年一周期，除此之外還應(yīng)該檢查，包括葉片外部，葉片內(nèi)部和防雷系統(tǒng)。隨后人們應(yīng)該進(jìn)行一個(gè)全生命周期的記錄文件，并且及早發(fā)現(xiàn)問題，及早的解決問題，防止出現(xiàn)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(shí)，對(duì)所有的這些損傷都應(yīng)該有一個(gè)相應(yīng)的生命周期的記錄，來展示在生命周期內(nèi)所出現(xiàn)損傷的情況。
第二我們有非常優(yōu)秀的制造設(shè)備，通過高質(zhì)量的制造，可以從根本上避免這些問題，避免在運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)的損傷。意味著提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)管理系統(tǒng)的效率是很重要的。包括全過程質(zhì)量提高、生產(chǎn)過程準(zhǔn)確記錄和文件、所有技術(shù)人員的長(zhǎng)期監(jiān)督和培訓(xùn)，并且要執(zhí)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。稍候我的同事會(huì)更詳細(xì)的介紹認(rèn)證質(zhì)量管理體系的內(nèi)容。
總結(jié)一下，重要之處就是要改善促進(jìn)各方的合作，包括葉片廠、整機(jī)廠、維護(hù)方、葉片設(shè)計(jì)廠、服務(wù)公司、業(yè)主。從制造和設(shè)計(jì)方面來保證可靠風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，這些才能將損傷最小化，這就是我的發(fā)言，感謝大家。
（發(fā)言由現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審閱）
