Polytech A/S拉斯姆斯·康·約翰森：前緣腐蝕的真實案例計算及DNV驗證

2023年10月16日-19日，2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見APP全程直播本次大會。

在10月17日上午舉辦的海上風(fēng)電工程裝備論壇I上，Polytech A/S材料研發(fā)總監(jiān)拉斯姆斯·康·約翰森發(fā)表了題為《前緣腐蝕的真實案例計算及DNV驗證》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

我想感謝主辦方邀請我參加今年的中國國際風(fēng)能展。我叫拉斯姆斯，我是Polytech的材料和LAP主管，今天我會介紹前緣腐蝕的真實案例計算以及DNV的驗證。我們公司是一家丹麥的公司，我們是在1994年成立的，我們大概有500名員工，我們的總部是在丹麥，在丹麥有測試中心，在中國也有生產(chǎn)和銷售中心，美國和墨西哥也有生產(chǎn)和銷售中心，我們的生產(chǎn)零件已經(jīng)安裝全球超過50%的葉片當(dāng)中，同時我們也非常認(rèn)真對待可持續(xù)發(fā)展，同時我們還有可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，我們所有的產(chǎn)品都可以回收利用。

同時，我們也是風(fēng)電行業(yè)第一個滿足聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的，獲得認(rèn)證的公司。除此之外，我們也做材料的測試，所以我們有兩個測試中心，第一個就是材料和雷擊測試中心，我們可以做材料和雷擊的測試。我們其實是希望能夠加強(qiáng)風(fēng)機(jī)耐久性和生產(chǎn)力，所以我們有防雷的系統(tǒng)前緣防護(hù)，葉片檢測和優(yōu)化，運輸設(shè)施解決方案、深海方案和葉片復(fù)建，今天我會給大家介紹一下我們的前緣防護(hù)，這個前緣防護(hù)系統(tǒng)叫ELLE。

我繼續(xù)介紹在真實世界中如何預(yù)測腐蝕，這里使用的模型是聯(lián)合開發(fā)的模型，它是我們?yōu)閬碜匀虻墓竞献髦贫ㄇ熬壐g的壽命估算。所以，我們能夠確保我們都是用的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這個工作是由DNV協(xié)調(diào)和管理的，我們的所有的測試也是在DNV-RP-0573記錄下進(jìn)行。我們有兩種測試辦法，首先就是去做壽命預(yù)測，我們要做雨蝕測試，我們做了很多的雨蝕測試。有不同的規(guī)格，我們還做材料的密度測試，還有音速測試，同時我們還做模型的計算。最后我會給大家做詳細(xì)的介紹。

除此之外，我們除了推薦做法之外，我們還會去評估疲勞的玻璃的測試和疲勞的測試，同時我們也會使用雨蝕測試，并且來判斷在不同的規(guī)格下的損失，我們也會用疲勞測試來測試葉片的曲折。我們是做23度到負(fù)30度的測試，同時我們還做玻璃測試，來確保我們的葉片會保留住。我們的項目都是得到了推薦做法的認(rèn)證。

我們還設(shè)計了膠帶粘接的玻璃測試，這是我們設(shè)計的玻璃測試，我們希望能夠測試出這個膠帶粘接視效的狀態(tài)。那么在這種情況下，我們可以控制我們的膠帶粘接。我們根據(jù)ISO12944-9進(jìn)行測試，我們會曝光72小時，并且進(jìn)行中性鹽霧的試驗，同時還有一天低溫零下20度測試，這樣循環(huán)需要一周時間，我們在8周之后做另一輪，做16周和25周的測試，確保所有的這個葉片都具有持久性。

我們做另外一個非常重要的測試就是雨蝕測試。這里我們的測試規(guī)格，它的這個轉(zhuǎn)速是100米/秒到160米/秒，然后我們來評估首次可見的損傷，所以這個時候我們會計算裝機(jī)的測試，同時也會了解到速度和試樣上的破壞位置?；诖耍覀兛梢杂嬎愠鏊俣扰c沖擊速度的VN曲線。

我們在進(jìn)行雨蝕測試的時候，我們會針對不同的樣本，包括初始的樣本，以及在使用之后的16周以及25周都會進(jìn)行雨蝕測試。現(xiàn)在已經(jīng)建立起了VN的曲線，我們也會進(jìn)行雨滴的尺寸，大概是兩毫米，我們也有旋轉(zhuǎn)的速度，從100增加到160米每秒，同時我們也會關(guān)注它的視效模式，指的就是我們初次腐蝕的結(jié)束。我們之后也會有一些突破，我們主要是關(guān)注它表面的初蝕，我們也測試了2000多個小時的真實測試時間。

我們之后也采取了非常保守的建模模式計算特征VN曲線，我們也會用此進(jìn)行最小壽命預(yù)測。我們也用相應(yīng)的數(shù)據(jù)來，包括使用Spinger模型計算腐蝕強(qiáng)度，這個模型是在1970年開發(fā)的模型，我們也會去使用輸入的這個變量來包括它其中的這個年降雨量平均風(fēng)速以及其他的聲速密度以及厚度等等變量進(jìn)行輸入。之后我們來進(jìn)行壽命的預(yù)測，來計算相應(yīng)的風(fēng)機(jī)它的防護(hù)的壽命。除此之外，我們也會考慮到這個年降雨量的數(shù)值，年降雨量的數(shù)據(jù)來自于NASA，我們有全球的降雨量數(shù)據(jù)測繪，我們也會來自于DTU平均風(fēng)速的數(shù)據(jù)，我們也需要葉尖速度比這些數(shù)據(jù)，這些都是我們輸入變量的一部分，包括葉尖速度、葉片長度等等這些都是我們所需要的變量。

我們在使用這些模型的時候，我們也有例子和大家分享，第一個實例，在風(fēng)機(jī)設(shè)計階段，尤其是我們制造商進(jìn)行風(fēng)機(jī)制造的時候，他們就能夠去測算說它的這個腐蝕到底有多快，或者說增加葉尖速度如何影響到腐蝕的進(jìn)度。第二個案例在風(fēng)場設(shè)計階段，我們也能夠去計算現(xiàn)場的環(huán)境，會如何影響整體的腐蝕。最后一個案例是在葉片服務(wù)階段，我們需要關(guān)注的是每個葉片上有多少米需要維修，還有需要什么樣的前緣防護(hù)的方案。

在第一個案例當(dāng)中，我們所關(guān)注的就是葉尖速度和腐蝕進(jìn)度，他們之間的一個相關(guān)度，在我們第一個場景當(dāng)中，我們有這樣的一個風(fēng)機(jī)，我們增加10%，增加這個風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪的尺寸，增加10%，但是不改變旋轉(zhuǎn)速度，這樣的情況當(dāng)中，我們就需要把前緣防護(hù)增加23%，我們也會看到葉尖前緣防護(hù)它的失效時間會提前20%，在第二個場景當(dāng)中，我們不改變風(fēng)輪的尺寸，但是我們會把這個旋轉(zhuǎn)的速度增加10%，在這里我們只需要把前緣防護(hù)增加11%，但是我們也看到，它的腐蝕會提前20%出現(xiàn)。

在第二個案例跟大家分享的就是說整體的位置和環(huán)境它對于腐蝕的影響，就是說我們會把這個風(fēng)機(jī)放在不同的環(huán)境當(dāng)中，不同的環(huán)境對于腐蝕的進(jìn)度也會有影響，我們也可以看到在中國兩個不同的位置，一個是在廣東，另外一個是在江蘇，我不知道發(fā)音對不對。比如說我們在江蘇，我們每年它的降雨量大概是1331毫米，這里我們使用的是傳統(tǒng)的防護(hù)漆進(jìn)行前緣防護(hù)，我們看到腐蝕大概是11個月，但是如果我們使用的是ELLE，我們看到初次的失效大概是19年。第二個例子是在廣東省，在廣東降雨量更多，大概每年是1758毫米，我們也看到這個風(fēng)速大概是7.6米每秒，在這里我們從傳統(tǒng)防護(hù)期，大概是8個月就會開始有初次的腐蝕，但是如果增加了ELLE，一般是在15年才會進(jìn)行初次的腐蝕。

最后一個案例，它是一個現(xiàn)場的實例，當(dāng)然是來自丹麥的樣本和例子。我們有一個老的機(jī)組，大概是52米這樣的一個葉片，然后是65米/秒的速度運行了14年，我們使用的模型來進(jìn)行計算，在這里我們就有這個計算的期遇，我們看到它的相應(yīng)的一些特征，我們計算了3年，然后也進(jìn)行了一些預(yù)測，我們發(fā)現(xiàn)了這個腐蝕長度大概是在3米，我們進(jìn)行認(rèn)證也是通過這個模型進(jìn)行認(rèn)證，也可以看到地如果是25年或者是在整個運行的周期當(dāng)中，它總體的ELLE大概是達(dá)到了8米，所以我們就推進(jìn)它的這個保護(hù)長度大概是6米，這樣我們就不需要進(jìn)行風(fēng)機(jī)的維修。

最后總結(jié)一下今天的演講，其實腐蝕的開始和它的發(fā)展是和風(fēng)機(jī)的設(shè)計以及環(huán)境的因素息息相關(guān)的，這是第一點。同時腐蝕的計算器可以預(yù)測腐蝕，并且計算出前緣防護(hù)的長度。同時我們也可以進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計和運行環(huán)境的改變?nèi)绾斡绊懜g的量化的計算，我們也知道，我們的模型需要包括一個全球降雨圖和風(fēng)速圖有一個更準(zhǔn)確的測繪，這樣我們能夠計算出具體地點它的腐蝕情況。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）