CWPC2018設計優化運維：TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司風電認證項目經理揚·斯蒂恩——《通過評估材料測試增加計算準確性以降低葉片成本》

 

　　TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司風電認證項目經理揚·斯蒂恩在設計優化運維專場做了題為《通過評估材料測試增加計算準確性以降低葉片成本》的演講。以下為演講內容實錄：

TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG公司風電認證項目經理揚·斯蒂恩
 

　　我叫揚·斯蒂恩，工業工程學位，在風電行業大約有10年左右的經驗。在過去六年中，項目跟蹤已經超過了100個設計和認證。我主要做中國區的認證工作，我目前在上海工作。我們公司叫TUV NORD EnSys GmbH&Co.KG，是在德國，源于工業實踐的理念，當時是在19世紀末成立了區域協會。1869年DUV在德國漢堡成立，主要預防事故，后來我們更名為TUV。

 

　　現在我們在全球范圍內都有我們相關的業務。我們現在有超過14000人，我們營業額超過10億5000萬歐元，滿足市場客戶需求。我們現在關于風能的服務組合，全面提供服務商，我們有90多名工程師，子公司遍布70多個國家。當然并不是所有的國家都不是有風能的，當然我們有一些專門的對向城市地區的，所以我們涉及到領域是比較廣泛的。

 

　　講到今天的主題主要是講成本的降低，比如說像我們這個材料用料和制造成本，我們也看到了這樣一個要求，就是關于效率的提高，包括葉片的效率。所以基于現有的標準，我們幫助客戶去降低葉片的成本，每個葉片成本達到10%的降低，同時要減低耗材的消耗。它是基于單價每公斤50元人民幣計算出來的數字。

 

　　計算、測試、制造，關于制造、測試，我們都有相關專業知識。如果我們在做的三個領域當中，這三個領域涉及的知識和專業技能都是彼此相關的。如果對三個領域非常了解的話，我們就有相應的機會幫助我們降低葉片整體的成本。

 

　　今天我們分享的主題主要包括風機葉片的認證，還有風機葉片認證的標準。然后我要給大家做一些建議和方案，關于設計過程的變更，降低安全系數。我們在新的指南當中給我們提供哪些新的選擇來幫助我們在設計過程中減少成本。還有一些關于整個校準、材料容差等等方面的細節。

 

　　當然我們也有一些非常知名的認證標準，我想像這個GL2010已經非常清晰地定義了相關要求，像計算、測試和制造已經定義了非常明確的要求。相對有固定的準則，所以自由度比較小，對安全系數的影響也比較小，所以定制化解決的方案比較少。對于DNV的要求有明確的定義，它具有較高的自由度和相對可變的準則，并且它的認證工作量，GL2010是中等認證工作量。還有它的靈活性可變，所以我們就可以更好地解讀這個指南，我們這樣的話也能夠給我們更好的選擇來介紹，比如說提高安全系數。同時我們也可以來不斷增加需要驗驗證和測試的精度地包括準備性，包括材料生產的偏差，所以大家可以看到，我們可以在認證之前付出更多的投入，這樣就可以達到更好的安全系數，這樣也可以從中提高我們的效率。

 

　　這邊給大家分享一個例子，關于像材料容差。5%的偏差意味著鋼度下降約3%，強度下降約10%，所以容差的誤差會對設計產生非常大的影響。所以一個新的指南能夠幫助我們減少安全系數大概降低1.3—1.1，所以通過這種技術和增加測試校驗來驗證結果，這樣我們就可以達到0.2的安全系數。

 

　　同樣是對這種分層的材料定義的工差需要一些驗證和額外的計算。通過對彎曲工差的改進可以把安全系數從1.1降到1.0。

 

　　另外一個在載荷方向的定義。現在載荷定義成四個方向，現在不能滿足行業的要求，這是一個比較簡單容易的方法，但不是最好的方法。定義極端載荷的方向包括會帶來一個更少載荷的計算量，而且產生很高的影響，計算量更小。

 

　　關于疲勞載荷是同樣的故事，載荷的方向通過非線性的有限元的分析，現在不再能夠繼續滿足我們行業的要求，使用YM4—1.25，按照這個方法可以降低安全系數0.5。

 

　　關于屈曲計算提高計算的準確性，可以通過應用更高的標準降低安全系數，你可以進行校核，這個測試不太容易做，但可以做到。你可以把安全系數降到1.0，如果通過了測試的話。

 

　　另外一個有趣的議題，對中國市場，我們今天講到很多的需求，更長葉片、更高的塔，這些確實帶來了一些問題，關于一些塔凈空的問題，鋼度必須提高，葉片要提高強度，浪費材料。所以給了一個方案選項，可以減少塔的凈空，減少5%。當串聯的葉片安裝的時候，另外5%如果得到監控的話，可以再減少5%。

 

　　歡迎各位來問我們，向我們尋求幫助和支持。這是新的葉片家族可以考慮到的一種改進或者新的方案。

 

　　這是一個概念、想法，在新的規范里面可以提供的方法，不是一個完整的內容、清單，只是一個提示、啟發。現在因為認證機關和制造商一起合作，我們可以一起提供很多的優勢，提供更有效率的葉片、更有效率的項目。

 

　　我們的建議先從最容易的步驟開始，應用這些改進的驗證方法。這種改進只是對設計有影響，對制造沒有影響，而且對于項目順利的實施，對制造流程沒有影響，對FF的極限驗證有20%的影響。

 

　　對于屈曲驗證我們建議從第二步開始，這是一個步驟。有些人的模擬和材料的節省，我們需要在這個界面方面做更多的工作，以便能夠測試，你可以獲得高達40%的正面的影響，對于屈曲驗證30%的正面影響是可能的。

 

　　我們把自己看作是你們的全力支持的認證機關，你們可以來找我們，我們會提供我們的經驗，非常感謝各位的聆聽！希望各位參加一次成功的大會，并且學到一些東西。

 

　　（內容來自現場速記，未經本人審核）