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明陽風電葉片總工程師董雷做“國內葉片運維現狀與展望”的技術演講

2014-10-10 來源:中國風電材料設備網 瀏覽數:2540

  針對運維目前出現的故障特征,第一個是雷擊,雖然說葉片系統都有防雷系統,雷電是不可抗的因素,屬于不可避免,據國外統計包括內部整體統計,每年遭遇累計的葉片10%左右,葉片遭遇到損失很多直接傳遞到地面,當然也有嚴重的時候直接造成葉片的報廢,不可恢復。然后還有葉片冰凍,現在最長的做到128直徑,基本上是云貴這些區域,云貴冬季的時候冰凍現象非常頻繁,這個對機組安全性造成了很大的危害,冰凍之后整體機組載荷會急速上升。目前來講對除冰的方式國內沒有完美的解決方案,很多時候通過機械式,外部加熱式或內部熱源式,更可靠的方式是停機除冰,但是會損失發電量,這是運維行當里面出謀劃策,需要極力解決的東西,目前來講沒有完美的解決方案。還有一個是前緣腐蝕,海邊,包括在江蘇潮間帶,裝機的時候葉片本身的腐蝕、耐候性。葉片腐蝕完畢之后,不僅使效率急劇降低,嚴重的降15個點是很輕松的事情,同時會造成葉片的振動,或者是載荷增加都時有發生。還有一個新葉片當中最常發現的,膠粒脫落,會形成粉末狀,不僅形成噪音,同時會污染環境,會造成對風機部件的損壞。第五個主要故障特征,因為整體結構失效,這是一個極端的情況,就是直接折斷,還有半折不折,藕斷絲連,通過玻璃鋼藕斷絲連。這個原因絕大部分都是由于主梁的制造工藝缺陷造成,當然還有雷擊和其他設計原因造成的。還有一個是葉片缺膠,在同行業當中比較常見,特別是在2008年以后那段時間,產能在急劇擴張期間,很多時候容易出現一些制造缺陷,葉片缺膠是很容易出現的情況。葉片缺膠更嚴重的是葉片直接折斷。第七個是涂層脫落,這個處理起來相對比較容易。還有一個比較常見的,運行一段時間之后,由于污染情況,使葉尖排水孔堵塞,會造成葉片的噪音不一樣。
  針對這些常見葉片故障,目前來講基本上通過這些年的探索,形成了相對比較完善的整體解決方案,整體解決方案這邊不提,重點提一下預防改進措施。經過這些年的實踐來說發現兩個共性,第一個共性,開始運維工作的時候缺陷發生很長時間了,發生日不是發現日,這是后期包括整個行業需要改善的,爭取把缺陷發生日即發現日,這樣防止故障不擴展。其實所有這些故障的原因都很簡單,只要知道或者重視它就能夠解決,這要求更多的關注一些事前的控制,控制這些故障怎么樣不發生或者少發生。
  目前經過這么多年葉片運維工作的發展,通過兩個案例講一下目前維修的能力。第一個案例是帶氣泵剎車的,可以這么說那時候小機種的運維工作,更換剎車是這個運維工作一個明珠,相對難度較高,一百斤的葉片人拉肩抗是比較復雜的一項工作,經過這么多年的發展,同行里面有很多初步形成了葉片的更換能力,當然是早期的葉片。第二個案例,是去年發生的一個案例,這個案例葉片的修復工作代表著整個目前國內葉片維修工作的最高難度,甚至不是之一。它有兩大特點,一個是缺陷大,另外一個是多種耦合。殼體剝離、脫落二十多米長,后面是后緣開裂,十多米,然后后緣UD折斷、失效,最后殼體開裂貫通。這個葉片如果按照常規來說99.9%應該直接報廢,由于其他各種原因,明陽派出整體設計團隊,還有維修方案團隊,跟北京一家同行進行合作,對葉片進行了修復,歷時兩個月,經過了長期的運行,經歷了寒冬的考驗,目前來講恢復了整體葉片原有的設計強度。這兩個案例分別代表兩個不同時期的兩個特征,一個是2007年以前的,占比10%的裝機量。
  關于葉片運維的發展建議,包括規范、整合葉片維修行業,包括潛心、細致開發維修新技術、新材料,對威脅行業進行認證、分級,制定葉片維修標準。主動運維分為兩個層次,第一個是預防,定期檢查是按月度、季度、年度執行,不定期檢查是在季節之后進行預防檢查。重點說一下主動運維的高層次,預測和改善。主動運維的目標,如果所有風場里面每一臺風機,每一個機組在任何一個時間的風險值,這個時候可以有針對性的有的放矢的進行一些維護,一些檢查,甚至做提前的更換。這一塊工作主要用了一些大數據方法和趨勢分析法,然后加一些計算和實證。大數據法廣東明陽有天時地利的優勢,明陽直接做主機,同時也做葉片,可以從主機的后臺讀瞬時功放,可以進行評估,通過對比葉片的設計安全系數,甚至記住每個原材料,各種原材料的性能其實有些差異,達到合格性,但是有差異。包括生產模具有生產線,同時也是有差異,包括制造當中。嚴格來講其實所有葉片下線的時候都是帶有缺陷的,缺陷里面有不同等級,甚至包括吊裝運輸的損傷,健康程度通過系統分析出來,然后得出一個風險值,提前進行主動運維。同時還有一個預防改進,對風場所有這些缺陷進行匯總分析之后,反過來指導設計工作、原材料開發工作、生產工作,針對里面一些問題進行正向反饋跟改進改善。葉片生產當中最容易出現的一個褶皺,褶皺究竟對葉片的安全性有多大,廣東明陽不僅做了分析,還做了大量的實證分析,做了大量對比實驗之后,形成一個數據,最后用到模型里面去,通過歷史每年產生的這些運維工作不斷進行修正,包括后期的預測越來越精準。結果以目前三年工作做的一個案例說明,從目前來講,三年工作逐步積累下來,預測成功率越來越高,現在已經接近70%葉片的重大事故都是可預測,當然還包括了不可預測的雷擊。2013年的時候廣東明陽甚至預測到一個葉片的重大事故,也是從側面佐證了預測可行性。
  這對運維的工作也帶來了很大的成效,從目前來講廣東明陽整體裝機量四千套,包括每年的售后成本,包括更換、維護跟維修,不到三百萬,遠低于同行。從2012年之后,隨著裝機量越來越多,質量成本越來越下降。運維工作廣東明陽存在著天時地利,既有風場,也有主機生產,葉片和運維。但是整個行業還要思考怎么樣避免各種運維工作,避免各種故障的產生。

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 關于風電機組液壓制動器常見問題的探討
閱讀下文 >> 中國高海拔地區風能資源特性與風電開發研究(圖表)

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