尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位風(fēng)電界同仁大家上午好！
今天非常榮幸能夠在此和大家一起探討一下葉片前緣雨蝕性能評(píng)測的這樣一個(gè)技術(shù)課題。我的報(bào)告主要內(nèi)容有以下幾部分，第一部分是公司的一個(gè)簡單介紹，第二部分是雨蝕機(jī)理的簡單闡述，第三部分是關(guān)于目前行業(yè)內(nèi)常見葉片的前緣防護(hù)的設(shè)計(jì)與評(píng)測方法。第四部分是我們提出的一個(gè)新的雨蝕設(shè)計(jì)的評(píng)測方法，第五部分是對(duì)上述方法進(jìn)行一個(gè)簡單的驗(yàn)證和一個(gè)考察，最后是根據(jù)我們推薦的方法給客戶推薦了一個(gè)前緣防護(hù)的配套。
麥加涂料主營業(yè)務(wù)是涂料，是香港和意大利的合資公司，成立于1976年意大利米蘭，總部在上海，研究團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室也在上海，我們主營業(yè)務(wù)有集裝箱涂料、工業(yè)防腐涂料、風(fēng)能涂料還有變壓器涂料，我們所有的業(yè)務(wù)現(xiàn)在都為客戶提供水性環(huán)保的解決方案，尤其是變壓器防腐涂料我們已經(jīng)有接近40年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。我們現(xiàn)在在全球有很5家生產(chǎn)基地，年產(chǎn)量大概在20000到30000噸。
首先簡單介紹一下雨蝕機(jī)理，雨蝕機(jī)理簡單來講就是雨水撞擊到前緣之后會(huì)瞬間產(chǎn)生比較強(qiáng)的撕扯力，雨水是葉片前緣會(huì)撞擊到成千上萬個(gè)雨滴，雨滴的撞擊實(shí)際上是一個(gè)疲勞的過程。反復(fù)的疲勞的受力會(huì)讓涂層和葉片的材料造成疲勞損害，從而造成整個(gè)葉片機(jī)體的損傷。
雨滴撞擊的速度和葉片運(yùn)行線速度相同，約為50-95米每秒，這樣高的撞擊之下，常年撞擊的疲勞損傷會(huì)對(duì)葉片造成很強(qiáng)的破壞力。比如說我們這個(gè)表格當(dāng)中統(tǒng)計(jì)出來，全國從南到北，從西到東，所有的風(fēng)場每個(gè)地區(qū)的降雨量差距很大，從最高的海南地區(qū)超過2000毫升，甚至達(dá)到3000毫升每年，到西北的沙漠地區(qū)每年降雨量小于200毫升。實(shí)際考察下來，在海南高降雨量地區(qū)及其嚴(yán)重，隨著降雨量的遞減，前緣的撞擊趨勢非常明顯。
材料關(guān)于雨蝕的特性，我們認(rèn)為它的雨蝕特性是接近于材料本身的機(jī)械疲勞。就類似于玻璃鋼的疲勞指數(shù)衰減這樣一個(gè)規(guī)律。所以我們用一個(gè)公式表示的話，它大概的規(guī)律就是乘以一個(gè)長值再加上一個(gè)指數(shù)的關(guān)系，這N就是指材料雨蝕壽命，a是常數(shù)，常數(shù)是和材料本身的特性還有雨滴的一些形狀和它的撞擊角度等等這些有關(guān)系，我們?cè)谶@里撞擊的角度被設(shè)定為90度，葉片前緣實(shí)際上是接近90度的。雨蝕當(dāng)中最重要的參數(shù)是速度。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn)來看，材料的雨蝕對(duì)速度非常敏感，也就是說當(dāng)速度略微有所提升的時(shí)候，雨蝕的壽命是呈指數(shù)衰減的，所以我們?cè)谶@個(gè)公式當(dāng)中這個(gè)指數(shù)是多少，不同的文獻(xiàn)和研究報(bào)告得出的結(jié)論不同。比如說不飽和聚酯的話是4左右，我們認(rèn)為聚氨酯衰減規(guī)律是在5-6之間，比如玻璃鋼它的疲勞特性比較好，它的衰減指數(shù)就是在10以上。
所以說我們來看一下在這個(gè)公式的引導(dǎo)下，關(guān)于雨蝕的壽命跟速度有多敏感。舉個(gè)例子，葉片前緣葉尖的速度在70米每秒的時(shí)候和我們?cè)诟咚儆晡g實(shí)驗(yàn)當(dāng)中這個(gè)測試的速度，相比140米每秒的情況下，相差大概幾十倍多關(guān)系。也就是說我在雨蝕實(shí)驗(yàn)當(dāng)中測試了一個(gè)小時(shí)降雨量是30毫升，那么等同于實(shí)際風(fēng)場當(dāng)中運(yùn)行1000-2000毫升這樣一個(gè)關(guān)系。
所以說我們有了這樣一個(gè)測試的手段之后，行業(yè)內(nèi)關(guān)于雨蝕的一個(gè)評(píng)估方法，參照ASTM高速雨滴撞擊方法，測試雨蝕性能，最后根據(jù)雨蝕性能的結(jié)果然后橫向推斷根據(jù)風(fēng)場的經(jīng)驗(yàn)，大致評(píng)估這個(gè)材料能夠在風(fēng)場用幾年。那么這種方法是比較明顯的一個(gè)不足就是在于沒有區(qū)分不同客戶，不同風(fēng)場的氣候差異，有的客戶的風(fēng)場是在南方，有的客戶在北方，有的是沿海，有的是內(nèi)陸。同時(shí)不同葉片的設(shè)計(jì)導(dǎo)致它的葉片的限速度差異非常大，比如說永磁電機(jī)和雙饋電機(jī)限速度20-30米每秒之間。
所以說我們?cè)谶@個(gè)行業(yè)內(nèi)缺少這樣一個(gè)評(píng)估方法的前提下，我們提出了一個(gè)關(guān)于如何去評(píng)測前緣防護(hù)雨蝕性能的一個(gè)理念。就是說把這個(gè)問題分解成為兩部分，第一部分就是風(fēng)場以及風(fēng)機(jī)特性所決定的一個(gè)就是客戶這邊一個(gè)風(fēng)場它的一個(gè)有效降雨量是多少。在這個(gè)有效降雨量的前提之下，我們這個(gè)材料它所能承受的等降雨量測試量是要大于客戶的風(fēng)場，風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的有效降雨量。
有效降雨量其實(shí)就是指葉片處于或者接近飽和發(fā)電時(shí)的降雨量，我們知道一個(gè)風(fēng)場當(dāng)中如果下雨的話，下雨的時(shí)候不一定在刮風(fēng)，代表風(fēng)機(jī)不在運(yùn)轉(zhuǎn)，這個(gè)時(shí)候雨滴對(duì)于前緣的損傷幾乎可以忽略。所以說我們提出來一個(gè)飽和發(fā)電率，飽和發(fā)電率就是指如果一個(gè)風(fēng)場一年降雨量是1000的話，那么它真正對(duì)前緣材料的損傷的降雨量是多少？比如如果是30%那就是300毫升。所以說我們這個(gè)等降雨量就可以根據(jù)飽和發(fā)電率反推出來，就是說一個(gè)風(fēng)場當(dāng)中等降雨量除以它的一年當(dāng)中的有效降雨量，這樣我就知道它的服役年限是多少。
所以說我們建議的整個(gè)評(píng)估流程，首先就是去做旋臂式的雨蝕試驗(yàn)，但是我們不推薦做高速的雨蝕實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗俣确浅Ｃ舾校绻亲龈咚俚挠晡g實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能隨著這個(gè)指數(shù)關(guān)系，可能跟實(shí)際的偏差會(huì)被放大很多倍。所以我們推薦盡量接近葉片葉尖速度的相應(yīng)的70-100米每秒的速度情況下的雨蝕，這樣得到的材料等降雨量，從而直接可以算出來一個(gè)材料能夠在這個(gè)風(fēng)場服役多少年。
在這樣一個(gè)理念的指引下，我們?nèi)?shí)際考察了一些風(fēng)場運(yùn)行的案例。某客戶的風(fēng)機(jī)是2兆瓦的雙饋風(fēng)機(jī)，葉片長度50米左右，葉尖速度80，風(fēng)場位置在某東南沿海風(fēng)場，雨蝕比較嚴(yán)重的趨勢。我們?cè)邴溂拥挠晡g實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一個(gè)在低速情況下，也就是80m每秒的條件下雨蝕實(shí)驗(yàn)，它在這個(gè)條件下生存的時(shí)間是10個(gè)小時(shí)，這樣可以算出來對(duì)應(yīng)的有效降雨量是多少，是900毫升。這個(gè)葉片實(shí)際上到考察時(shí)間為止已經(jīng)運(yùn)行了3年時(shí)間，通過氣象站的歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及風(fēng)機(jī)控制器轉(zhuǎn)速、風(fēng)速的關(guān)系，我們統(tǒng)計(jì)出來3年之內(nèi)80m每秒對(duì)應(yīng)有效降雨量是多少，我們得出的結(jié)論是有效降雨量已經(jīng)超過了材料本身所能承受極限，考察的結(jié)果也是葉片前緣是出現(xiàn)了典型的前緣雨蝕的一個(gè)破壞。
第二個(gè)案例我們用同樣類似的方法，只不過風(fēng)機(jī)還有風(fēng)場，還有材料的配置有了一些變化。最后葉片運(yùn)行了5年時(shí)間，風(fēng)場的有效降雨量是要小于材料可能承受的等降雨量的上限的。最后考察出來的結(jié)果就是這個(gè)葉片前緣并沒有受到損傷。同樣我們用類似的流程再評(píng)估另外一個(gè)案例，是內(nèi)蒙古的風(fēng)場，也是同樣獲取材料的屬性，最后得出來的結(jié)論是經(jīng)過7年之后，雖然運(yùn)行時(shí)間比較長，但是這個(gè)風(fēng)場有效降雨量很低，所以整個(gè)葉片前緣是接近完好無損的。
所以在這樣一個(gè)雨蝕為主導(dǎo)前緣防護(hù)失效前提之下，這幾個(gè)案例總結(jié)下來我們得出的結(jié)論就是用這種評(píng)估方法至少可以在定性的這個(gè)角度上比較準(zhǔn)確的預(yù)測前緣防護(hù)在經(jīng)過了若干年運(yùn)行之后，它的一個(gè)損傷情況，這樣就可以給一個(gè)客戶風(fēng)場的規(guī)劃，還有材料選取，以及風(fēng)機(jī)的配置，在項(xiàng)目開展之前有一個(gè)比較清楚的認(rèn)識(shí)，這就是我們提出這樣一個(gè)評(píng)測方法的意義。也就是說根據(jù)這個(gè)評(píng)測方法我們可以根據(jù)客戶的提出一個(gè)風(fēng)場的風(fēng)機(jī)配置，可以去進(jìn)行一個(gè)計(jì)算，計(jì)算它對(duì)應(yīng)的風(fēng)場風(fēng)機(jī)所需要的前緣防護(hù)，需要達(dá)到什么樣的一個(gè)雨蝕防護(hù)的水準(zhǔn)，這樣子我就可以為每個(gè)客戶定制化他自己的一個(gè)解決方案，從而做到成本最低、效率最高。
好的，這就是我的所有演講內(nèi)容，謝謝！
