中材科技李成良司理：海上叶片规划技能及开展

  2017年10月16日-19日，2017北京世界风能大会（CWP2017）在北京隆重举行。在我国世界展览中心（新馆）“风电叶片大型化问题和技能”专场，中材科技风电叶片股份有限公司李成良司理介绍了中材科技在叶片规划开发进程中心详细的作业。

  李成良：谢谢陈总，各位风电同仁咱们上午好，我今日陈述的是海上叶片规划技能和开展，首要分为三个部分。

  全球的海优势电是蓬勃开展，海优势电持续增加，海优势电将以10.7%的年复合增加率在快速增加。一起带来一个问题，海上快速开展带来海上叶片大型化。从图上可以看到，一切机组根本上都在5到6兆瓦之间，海上叶片也是猜测在往后几年来，将是以70米以上叶片为主。

  由于叶片长度添加带来一些新的问题，比方重度和疲惫，跟着叶片长度的添加，它的载荷工况，跟着长度添加会增高。举个比方说分量，在小叶片体现并不显着，可是在大叶片，重力将成为载荷的首要来历。

  一起由于长度和分量的添加，也会导致在小叶片傍边呈现的挥舞为主的工况，逐步转变为以挥舞、摆振和改变为主，就会呈现很显着的呼吸效应，这个也是咱们在开发中需求要点注重的问题。

  一起海上叶片开展也面对严峻的应战，便是海上环境，咱们知道海上多飓风，飓风对海上叶片极限载荷有影响。海上运维尽量减免保护，一起还有海上的盐雾都会对叶片有影响。

  海上首先是牢靠性要求，不管是从哪一方面都提出了清晰的要求，比方气动是确保叶片发电量，防腐防止叶片被腐蚀，运维，减免对叶片进行修理。

  海上叶片牢靠性思路呢，我这儿讲一下叶片牢靠性规划思路，规划思路首先是从风机的要求，以及翼型的挑选，包含资料、结构方法，都做了根本的方法，进程中要充沛考虑质量操控的策划。

  别的一个是测验验证，不只仅是咱们了解叶片的测验认证，更多的便是咱们资料级以上的部件级的验证，这个是对咱们叶片牢靠性有很大影响。终究在规划输出要经过评定和承认。

  规划优化首要是主机的迭代，进程中找到最优的规划，这个作业完结了今后，是在与主机多轮迭代根底上完结的，曾经咱们的叶片大多数规划认证，阅历测验，现在经过咱们的知道和认知越来越多，现在咱们要做各种认证测验，对叶片充沛验证，这些都验证完之后才具有批量出产条件。

  叶片的功率，咱们可以看到这个公式，影响比较大的要素，空气密度、风速、叶轮直径以及CP值等，风速和空气密度是现场的实践条件，这个在咱们规划进程中，作为一个输入条件，充沛优化条件便是叶轮直径以及CP值。

  关于翼型的优化来说，假如咱们把CP值弄得很高，发电量很好，可是载荷就会很大，所以咱们在适宜的风速段找到适宜的CP值，以到达整体的发电量是最优的。

  相同关于CP的优化呢，当CP动摇最小时，塔顶推力动摇小，对塔底根底和塔架都会有安全进步。

  在结构方面咱们仍是期望海上叶片可以轻度高强，以削减影响。为了满意叶片的刚度和分量的要求，现在的结构方法仍是以传统的蒙皮加主梁加优化，对主梁要进行充沛考虑，由于它承载了80%的载荷，要充沛树立它的模型参数优化，针对每一个载荷要进行优化，现在咱们经过软件可以完结自动优化，终究可以完本钱钱和分量的下降。

  结构规划另一个方面，方才金风科技朱总讲到，便是关于钝后缘的使用，可以进步叶根的牢靠性和下降载荷，选用厚度更大的钝后缘。

  在防雷规划方面，对防雷整体的要求，是整体的牢靠性。在曾经防雷进程中，更重要考虑它的功率高不高，可是更重要的不只是节约功率，更重要是衔接牢靠性，假如在运转进程中，叶片衔接，防雷击打呈现松动，即便雷打过来不能传出去也是问题。咱们避雷线都是沿着蒙皮和附板走的，有或许避雷线会呈现疲惫，这个都要经过归纳考虑和测验，包含叶片疲惫测验，都要充沛考虑这一点。

  这个测验方才前面现已简略说到了，叶片一个完好的测验验证，不只包含规划认证，IPE制作进程的评价，包含挂机测验，包含静力+疲惫+后静力，满意25年使用寿命验证，关于防雷测验要对牢靠性进行评价。

  在防腐方面，海上盐雾比较严峻，方才朱总也说到了防腐的方面。别的在吊装进程中或许对叶片产生隐性的丢失，这个咱们要提早扫除，或许过后做查看。

  这边一个图片是一个试验的验证，方才朱总讲到前缘保护膜和前缘保护漆的使用，现在咱们海上也是用前缘保护图层+保护膜的方案，可是这个方案不能确保在长时间运转进程中一向不存在问题。

  现在咱们咱们都知道，一代膜质保期2到3年，二代膜是5年，终究咱们还要找到更好的代替方案，来处理海上好的牢靠性。

  接下来我讲一下中材科技的规划规划，这个叶片是在77根底上进行优化规划，它的发电功率会更高，分量和本钱和更低，咱们挑选了NACA-21翼型，比DU21升阻比更大，弦长方面，进行气动优化规划，削减叶根段弦长。

  方才关于结构方面，除了根部外形上的优化规划，主梁上的优化咱们开发了主梁优化的程序，考虑到净空和低载的要求，主梁选用碳纤维规划。跟着技能开展，咱们国内遍及选用碳纤维灌注的技能，相关于玻纤的主梁规划，碳纤维主梁规划的叶片削减分量约4吨，偏航载荷，特别方才朱总说到的塔基改变的载荷削减约10%，叶根优化选用自动的预埋规划。

  相同结构剖析完了今后，做了一个共振的要求和承认，这个经过坎贝尔图的剖析，选用碳纤维规划叶片可以愈加有用地避开共振点。

  接下来，便是一个颤振的剖析，颤振是近年来在大叶片中说到的比较要害的需求剖析的方面，尽管咱们在标准和标准上没有这个要求，可是跟着叶片的增大，在这方面也做了许多测验作业，比方在75颤振剖析中，临界的转速规划原理，风机正常的转速规划，在高转速和高风速下，经过叶片的结构，添加改变度，可以有用削弱弯扭合的效应，防止气弹产生。

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