第四屆中國國際風電復合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開，來自海內外的200多個企業、600多余位風電行業、復材行業的精英參加了本屆盛會。上午的開幕式結束之后，高峰論壇分別設置了新材料、新技術專場，設計運維優化專場，新產品發布會專場，技術工藝創新專場，產業鏈對話專場等多個專場，將呈現大量精彩內容。
3M資深應用工程師萬鵬在新材料、新技術專場做了題為《風電葉片褶皺缺陷與解決方案》的演講。以下為演講內容實錄：
3M資深應用工程師萬鵬
一、葉片褶皺缺陷引發的葉片斷裂實例—褶皺的危害性
首先，我們從國外的葉片斷裂案例開始。2012年4月美國某風場風機發生葉片斷裂，造成了風機動力失衡，另一個葉片也產生了斷裂，整個風機報廢。整個事故會影響風機和風場都造成了嚴重的影響，經過第三方的調查和葉片廠的聯合調查發現是碳纖維生產過程中褶皺缺陷導致葉片在高負載情況下斷裂。
（PPT圖示）這是另一個比較知名的整機廠發生的葉片斷裂。中央是葉片大梁制造的時候出現褶皺缺陷導致葉片失效。
（PPT圖示）這是非常有趣的調查。這是國際上知名的風能協會的調查，葉片結構性的缺陷造成了葉片損傷，往往會發生在葉片服役前五年。因為很多整機廠和業主會要求葉片廠承包在3-5年之內，就是因為3-5年最容易發生問題。其實，葉片廠認為質保期過了就沒有問題了，實際上通常問題常常發生在質保期。葉片褶皺的問題就像身體產生的問題，平常看起來沒有問題，當負載出現的情況下就會發生事故，而且這不是一個葉片的問題，往往會導致整個風場葉片的全面替換。
下面是我們在風場當中進行運維排查成長出現的缺陷。很多缺陷的主因和葉片生產過程中的質量缺陷有很大的關系，尤其鋪層。如果鋪層產生褶皺或者是波紋、高低不平的話，對風場葉片造成的危害還是比較大的。
二、常見的葉片缺陷—褶皺的產生原因及如何在葉片生產中提升產品質量
接下來談一下褶皺產生的原因。褶皺產生比較大的問題就是層間性能，有數據表示褶皺會導致層間性能提高三分之二左右，尤其是玻纖混合的結構層。如果褶皺產生對葉片的疲勞性能影響比較大。
還有就是固化，固化過程中熱硬力釋放可能產生褶皺。葉片結構性的損失最難的是在風場有不可預測性，平時可能看不出來，它不像油漆和其他表面材，可能在風場就可以發現問題。往往在風場是看不到的，當發現問題的時候，葉片已經發生斷裂了。
剛才談到的褶皺會對葉片有嚴重的影響，下面談一下。在維修方面，很多人在意的是成本問題。我們在進行維修的時候，如果在原廠進行維修，費用是最少的。如果是在風場或者極端的場所，比如說海上風場，它的維修成本將是原廠維修的10倍、100倍、1000倍，費用非常高昂。
另外維修成本、風險和缺陷所在位置有很大的關系。風險性最高的就是褶皺，為了修復褶皺會花很多錢，而且不一定能修好。要提到一個題外話，現在很多人葉片制造廠商制造葉片的時候會強調成本控制，大家在意的還是生產葉片過程中的成本，比如原材料價格、人工費或者生產效率方面，但是現在真正要談的成本是葉片服役全壽命成本。
就像剛才談到的北美風場50多臺風機，那不是賠償了一臺風機的三個葉片，而是把50多臺的風機葉片全部進行了替換，而且這個葉型的所有葉片全部了進行葉片，返廠維修，整個費用上千萬，這和應用一個材料的成本相比相差很大。2014年西門子年度財報當時花了2億美金做售后維修。
所以說，我們認為葉片成本不能只看生產成本，還要看全壽命，包括維護成本是不是合理的，是不是能控制的。
剛才提到了葉片生產當中會產生褶皺，但這和葉片生產息息相關。但往往葉片都是采用人工生產，人工生產就是很難每個葉片之間的質量差異，每個人人工做葉片，每個人的手法是不一樣的，所以質量能不能保證每個葉片做到一樣，很難保證。所以在現有的人工制造基礎上，目前，我們能采用的傳統方法就是選用更好的材料或者選用經驗更豐富的工人減少風險。但是，未來的目標我們一直在做的是自動化生產。
三、葉片生產新技術前瞻
下面介紹一些我們在葉面鋪層上的設計。首先，現在很多葉片制造商都在使用激光定位技術，激光定位技術是安裝在模具上方有個投影其，會把所有的3D模型投影到葉片上，可以讓鋪層高精確的定位，但鋪層還是人工鋪層，可以檢測到鋪層到位，但做到無褶皺或者沒有其他風險，目前還達不到。
另外一些葉片廠商也比較多，也是比較聰明的做法，就是把復雜的葉片外形簡化為比較簡單的外形，這樣鋪層比較方便也比較容易，而且簡單的外形也比較容易實現自動化。但是，存在的問題是可能需要做各種各樣的布局。另外，我們還要考慮葉片結構設計。因為把不同的組件組合一起，對葉片結構設計是很大的挑戰。
最后是現在葉片制造未來的方向，就是要實現葉片制造的自動化。國外一些廠商已經提出包括自動涂層、自動注射膠衣等，就是國外發明的五層為一體的體系，還有一些方式可以檢測褶皺，完全可以實現自動化。
四、3M創新性的產品幫助葉片制造商減少褶皺風險
剛才談到了很多先進的技術，但還是存在很多問題。當在一個復雜的型面，我們發現如果鋪很多層，如果不固定玻纖，尤其是在玻纖上會產生氣孔和空洞，同樣會造成葉片結構的缺陷。怎么樣實現我們能很好的固定玻纖，現在采用的常規方法是噴膠。剛才介紹的自動化的鋪層機器，采用的固定玻纖方式也是噴膠技術。
針對噴膠，長久以來，行業里也在做大量的研究，當時大家提出噴膠使用太多可能對復合材料也會產生影響。其實有兩種辦法解決：一是可以顏色控制用量；二是選用更加親和環氧樹脂的配方。（PPT圖示）這就是3M推出全新的專門用于復合材料的噴膠，首先它帶有藍色，可以通過顏色的深淺我配合用量，有些有顏色可能會造成上視覺不好看，我們有個創新性的地方，它碰到環氧樹脂會變成透明色，對頁面成型的外觀不會造成任何的影響。
另外配方是經過跟進，更親和環氧樹脂，這是經過第三方驗證和客戶驗證。另外它的EHS，它是唯一通過美國最嚴格的加利福尼亞的法規，它的噴射性和噴射系統以及經過改進的組分，噴射其他固化效果更好，不會產生滴液現象。
一直以來頁邊制造生產的技術大同小異，各個廠家都采用了同樣的人工鋪層或者是干布鋪層。怎么樣在相同的生產方案中保證質量脫穎而出呢？其實還是一句話老話“細節決定成敗”。這就是我的主要內容。
（內容來自現場速記，未經本人審核）
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