CWPC2018技術優化運維：DNV GL可再生能源認證中國區總經理趙國彬——《DNV GL葉片行業創新項目》

 

　　DNV GL可再生能源認證中國區總經理趙國彬在設計優化運維專場做了題為《DNV GL葉片行業創新項目》的演講。以下為演講內容實錄：

DNV GL可再生能源認證中國區總經理趙國彬
 

　　今天因為專家講了很多目前葉片行業遇到的難題，比如說冰凍、腐蝕、維修等等。針對諸多難題，GL作為認證公司也從認證及標準的角度給出初步的研發和準備，今天我就和各位分享一些我們準備議題。

 

　　今天可能分四個部分，我給各位介紹一下。首先是2050年能源展望報告分析未來的趨勢。

 

　　第二個是DNV GL聯合工業開發項目，也就是JIPs項目，會針對葉片維修和葉片前院耐雨蝕測試的研究和葉片前院雨蝕機理研究

 

　　第三個是創新項目，我們有四個點可以和各位方面，第一個是DNV GL組織了全球實驗室的對比。第二個葉片測試。第三個是我們的除冰和防冰的機理，優缺點和認證的要求。第四個就是生產容差的控制，在未來相信對各位都會有幫助。

 

　　最后也是一個很熱點的問題，就是管理體系、管理工具如何在生產現場能給以指導的原則分享。

 

　　首先介紹我們這個能源展望報告，DNV GL于2017年發布了2050能源展望報告，主要體現了我們未來的能源從哪里來、到哪里去的數據分析。我們舉幾個簡單的例子，以2030年的能源需求比較2015年會增長7%，耗電增長會增長140%。在未來電力將以可再生能源為主，包含太陽能、陸上風電、水力發電、海上風電，整個報告有七八十頁的報告，各位如果感興趣可以從下面這個網址下載，所有都是免費的。這份報告相信各位專門已經看過了，它對未來能源行業大的趨勢的判斷會有很清楚的數據的支撐。

 

　　這是我從中選取了一個趨勢圖，可以看到2050年我們的陸上風電、海上風電和太陽能占據了70%，詳細的是72%。這也是預示著未來2050年所有可再生能源的發展還是有非常廣闊的空間的。

 

　　第二點我就這邊介紹一下聯合工業項目和創新項目。什么是聯合工業項目呢？稍候就直接說JIP了。DNV GL每年會有新的議題去組織葉片廠、材料廠、高校、實驗室等等共同研究和開發出技術難點的解決辦法，最后會給出一個實際的方案。

 

　　技術要求這是標準，也是被今天很多專家引述過的技術標準，第三級就是我剛才講的JIP項目，所有的JIP項目會有最后的指導原則和推薦的實驗辦法。測試方法的研究，0171，所有的這些標準在下面的網址上，或者登錄DNV GL的官網都可以下載。如果有疑問的也可以跟我們說。

 

　　針對剛才講的所有的JIP，目前有哪些呢？這邊快速選取了一些和我們現場緊密相關的，比如說連接螺栓的設計、系統的測試等等，基于雨蝕分析有雨蝕機理的研究。

 

　　對于以后風場的管理會進行分級管理。再接下來就是葉片維修的國際準則。這些DNV GL有些完成了，有些正在進行中。稍候我會過一下，我大概選了三個議題，和我們葉片也息息相關的項目。

 

　　首先是葉片維修全球聯合工業項目，大概的初衷就是聯合我們業主，就是主機廠、葉片廠、第三方維修公司以及相關的實驗室或者原材料廠，共同開發和探討出來標準的葉片損傷模型、損傷類別，同時再討論出標準的維修方法，最后來形成我們剛剛講的JIP文件。

 

　　大家可能會問這份文件和各自客戶手中的文件有什么區別？這個會基于全行業的損傷分類分析，最后達成大多數人相關利益方的認同，然后推向市場。同時也會考慮如何減少和修補的工作量，在修補的同時也會考慮到安全問題以及從長期的穩定性來分析，并不是像現在可能整個維修都是初期。這個時間大概開始會在今年的第二季度，我們會進行召集，到時候會發相關的邀請函給在座的各位，感興趣的可以跟我們反饋或者表達出意愿去參加。

 

　　最后會以標準的形式發布到市場，比如說針對葉片維修方的評估，針對葉片維修的認證以及葉片維修工廠團隊的認證，也就是葉片維修團隊要有資質可以到任何地方做標準的維修。

 

　　第二個聯合項目是測試方法的判定，這個已經于今年1月份，0171已經發布了，感興趣的，大家可以去參考。這個主要是針對不同的前緣耐雨蝕，給主機廠等等一個真實的反饋，判定這個產品的性能。

 

　　這邊是選取的樣品的狀態，如果有看過設備的話，大家會知道這是一個很重要的東西。

 

　　第三個聯合工業項目是接著上一步開發的，這個項目還沒有開始。由于目前還沒有針對于保護風電葉片的前緣涂層材料的設計方法，因此結合之前的JIP，我們會繼續探討如何開發出可以了解這種雨蝕的機理，以后用這個機理來指導我們涂層的設計方法。這些還沒有開始，但也有一些廠商想到了。

 

　　這個會從2018年的一二季度一直是召集期，目前國內有一部分的客戶已經報名參加了。這幅圖會給大家一個清楚的概念，不止是雨蝕的機械性能的分析，也從原材料的性能，還有整個涂層的受載方式，然后對于涂層受載方式的預判斷。另外對于圖層經過疲勞狀態的損傷來判斷它的生命周期。現在我們用耐雨蝕測試方法只能判斷，但沒有人說這個8、9小時等于多少年。這個疲勞等效模式是有可能判斷出它的生命周期的。通過這樣的研究來發布RP，也就是我們的指導文件給涂料廠、整機廠，如何根據這些原則來設計。

 

　　下面我就講一些創新項目。首先第一個創新項目就是我們從去年底由DNV GL主導，并委托德國一個實驗中心來開展全球首次DNV GL許可實驗室，以及風能行業的實驗室，以復合材料樣品的實驗室。目前這種多國家的以復合材料為基材的測試應該在行業中還沒有。但是我們就想通過這種模式，我們不止是做了實驗室的許可以及葉片廠的報告。同時我們也想搭建一個平臺給整個行業提供一個可標定的或者參考的實驗。在選取測試實驗室的時候，這也是其中一個參考指標。

 

　　其中測試的項目主要有兩種，拉伸和壓縮，纖維含量也是其中一項，比較簡單。截止目前為止，實驗室從中國、德國、美國、荷蘭、英國等超過20個實驗室已經參加，目前已經報名結束，大概到今天第一季度就截止了。接下來要準備所有的樣品、下一步的評判、測試以及數據搜集工作。

 

　　第二個創新研發項目，可能這個就是全新的項目。目前測試防雷會成為熱點，以前測試的時候大家可能有印象葉片是要切掉的。我們仔細讀這個要求，要求葉片要驗證，所有的防雷系統是有作用的，但是它形成了一個矛盾。目前的實驗臺是不夠的，另外測試的時間長、成本高。

 

　　針對這一點，DNV GL作為認證公司也是深深感受到客戶的需求。所以DNV GL結合電工委員會出了折中的方案。第一個小葉片、葉尖按照認證來做，第二個是葉尖可以切掉。第三個是既沒有相似的防雷系統已經做過測試，但是70米、80米的切了葉尖，給出了一個澄清可以定義相應的電纜的長度，驗證電纜的連接、螺栓的連接，葉尖接轉器的粘接，還有疲勞度和離心力。這樣提交計算報告，如果評估工程師能夠接受這種方式、這種結果，整個切葉尖的問題就解決了。

 

　　下一個就是我們的防冰和除冰系統，最下面是主機RP，再下面是極限條件下主機，其中有葉片，因為今天我們主要講葉片，兩幅圖就是一個圖示。我們可以看到低溫環境和結冰環境還是有很大不同的。我們葉片結冰時間要遠遠大于氣象結冰的時間，所以我們今天有很多防結冰葉片的方式方法甚至冰載。其實最容易解決的就是不讓它結冰，我們現在有些廠已經在開發，甚至有些已經開發出來了。

 

　　目前兩個大的主流系統就是防冰和除冰，防止結冰和把已經結的冰除掉，他們都可以考慮主動和被動系統。目前和行業中兩個主流的系統，前緣加熱板和內部加熱，這兩個是主流的，可以單獨使用，也可以混合使用。

 

　　右邊是我們從市場公開的信息搜集到，比如說Vestas、西門子，他們用到的防冰和除冰的辦法。這兩種方法好不好呢？非常好，但是同時也有它的局限。

 

　　首先就是前緣加熱，葉片的結構實際上是發生了改變，制造業會有一定的挑戰，因為我們是加熱的系統，要和前緣貫徹進去也是難點。

 

　　另外就是防雷的問題，一定要有碳纖維的部件加入，所有防雷的測試大電壓、大電流要重新做。

 

　　第三個就是在加熱過程中局部的原材料溫度會過熱，剛才按照極限條件下的風機有要求，所有原材料溫度大于65度的，所有原材料的性能要重新做一評判。

 

　　第四個就是熱鼓風機的效率。從葉根一直到葉尖可以看到也是很長，以后葉尖會越來越長，所以葉尖的風還是不是熱，是一個很大的問題。

 

　　第二個就是葉片結構發生變化，這個結構變化主要是熱空氣從整個葉片的浮板到箱體中，如何更好地循環，加大熱循環效率，所有的浮板要打孔。

 

　　第三個難點就是外在的鼓風機以及電機格外地重，所以載荷也要重新做計算。再就是和前緣加熱一樣的，如果有判斷超過65度的同樣也需要重新做測試。

 

　　所有的這些我們已經有詳實的文件和案例，所以在這方面但凡有客戶有防結冰系統，不管是混合用還是單獨用，或者需要有相關的業務，可以隨時跟我們說。

 

　　另外是工業容差，我記得在新標準發布的時候，其中一個非常大的不同就是我們的生產工業容差首次把生產和設計重新結合。偏差需要在設計之初就考慮進去，這個是在GL2010中是沒有的。

 

　　首先我們看從1.3只考慮了工業的影響，只是做了分類，但是沒有做過多的工作。如果是1.1，工藝影響已經定義了，并且量化了。量化是指通過仿真及計算工具的模式量化。比如有很多計算報告量化了，能證明它在這個容差下可以達到相應的性能。最極致的就是1.0，可以量化并且完成測試。完成測試是非常難的，我們帶現場，所有葉片同仁應該知道，所有的褶皺等等不下20或30種，所有相關有容差的地方都要測試。所以結合我們上一個實驗室來說，我們一直用標準的樣品，非標準的樣品如何實現實際上是一個難題。我已經知道有一些客戶已經開始做，我也希望有越來越多的客戶做自己的技術儲備，去滿足DNV GL或者即將發布的，其實有相關容差都在里面。

 

　　降本增效是我們今天一直在講的，原材料價格下降是一方面，整個工藝變化和控制也是一方面。這里面主要是1.71和2.21是能降下來的空間。2.21我們相當于有這個系數，如果有新標準可以往右邊看。這部分如果生產容差被驗證了，我們直接取系數1.0很多問題就解決了，如果降到極致大概是15%—25%之間?？赡苡行W洲的企業，他的同類產品會被國內輕40%，會做到比這個更極致。

 

　　在這個過程中作為DNV GL認證公司，我們能提供什么樣的服務呢？我想如果說有客戶針對于這個容差想做測試的時候，我們可以去參與到這個項目中，同時可以對于測試程序、仿真測序方法和測試結果的驗證都去給一個充分的理論的支撐。最后這些所有的數據都將作為每一個葉片廠或者設計公司的數據庫，在今后做驗證的時候就不用再做，大概就是一次性的工作。以后在生產容差的數據庫相當于可以提交給任何認證公司，不僅是DNV GL，其他公司都是通用的。

 

　　最后一個是APQP4Wind，這也是熱點問題，我們剛才一直講設計、生產。這個相當于專門為風電開發了，如果熟悉相關工具的，大家都清楚這個是由Vestas、西門子等等公司共同開發出，以APQP為核心，并有相關的基金會支持，去年推向市場。目前也向整個行業去公開，DNV GL作為指定的培訓機構，可以對于整個行業進行培訓。它的主要目的就是第一次打通了我們主機廠以及主機廠相關的一級供應商大部件，甚至主要的二級供應商，比如說原材料等等來完全所有的生產上的安排，然后設計上的評定、事件的評定以及整個風險的控制，最終也能達到我們的降本和增效的目的。

 

　　它大概分7個階段和50個元素，所有的元素會針對我們生產線上目前實際上的情況，因為多數行業現場的情況還是有標準的。這塊在接下來兩年到三年會有非常大的變化，這里面也包括了如何落地的測試等等。

 

　　剛剛講APQP，它也不是強制性的，是行業自動自發的。我們現在講世界前幾名的主流主機廠已經在大力地推行這一塊，我想這個APQP4Wind很快會推行。但這個并不是針對所有的工廠可以，一定針對某一家特定的生產環節去開發出來一個管理工具。不是是APQP，同時也包含了PAP、PFMEA、SPC、MSA。它結合我們風電最大的特點，就是小樣本、重資本，和汽車正好是反的，汽車是可重復性，每一臺的價值都比較低。結合這個去開發APQP4Wind非常適合風電行業的細節管理，和現在很多公司的精英化管理還不一樣，可能會把每一步的風險判定和技術結合在一起，最后融到我們所有的系統，形成對接。這就是我們講的大數據平臺都會做到一起。

 

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