WINDnovation Engineering Solutions經(jīng)理Phillip Zastrow：《流動侵蝕試驗(yàn)設(shè)施中混合侵蝕試驗(yàn)情景中顆粒和水滴侵蝕的現(xiàn)場具體影響建模》

 

　　以下為演講實(shí)錄：

 

　　我演講的題目是關(guān)于流動侵蝕試驗(yàn)設(shè)施中混合侵蝕試驗(yàn)情景中顆粒和水滴侵蝕的現(xiàn)場具體影響建模。這是我今天演講的一個(gè)大綱，主要是介紹關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片前緣腐蝕，包括顆粒物與雨滴腐蝕的問題。包括雨滴造成的金屬腐蝕，以及怎么樣在現(xiàn)場進(jìn)行一個(gè)特定的侵蝕載荷的評估，怎么樣確定腐蝕載荷的情況，以及是下面我會討論通過試驗(yàn)來測試抗腐蝕性，最后會介紹一下測試的益處和展望。

 

　　我們的公司是一家進(jìn)行知識轉(zhuǎn)讓、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、評估研發(fā)和咨詢的公司，我們也進(jìn)行研發(fā)方面的工作。風(fēng)輪轉(zhuǎn)子受到環(huán)境的影響，可能在運(yùn)行不長的時(shí)間之后，就會造成葉片前緣損傷。這張圖片顯示的是夜間速度過高，會造成的一個(gè)嚴(yán)重的腐蝕和損傷，特別是在夜間的區(qū)域，是個(gè)關(guān)鍵的區(qū)域，很容易受到顆粒物和雨滴的侵蝕。有些現(xiàn)場的觀察和經(jīng)驗(yàn)，可以看到在中間的圖片，是一個(gè)正在進(jìn)行中的損傷。如果你完全不在乎你的轉(zhuǎn)子，最終轉(zhuǎn)子葉片會受到嚴(yán)重前緣的損傷。還有其他問題產(chǎn)生的后果是什么？很明確從空氣動力學(xué)角度來說，我們會造成一些阻力系數(shù)的增加，最后造成性能的下降，造成傳輸電發(fā)電性能的下降，意味著資金的損失，還包括了水分會進(jìn)入到內(nèi)部，會損壞葉片的支撐結(jié)構(gòu)，最后質(zhì)量會發(fā)生損失。葉片進(jìn)水之后，會造成失衡。最終進(jìn)行維修的時(shí)候，維修成本會增加，與此相對應(yīng)的就是運(yùn)營成本會減少。

 

　　我們公司進(jìn)行了一些研究，發(fā)現(xiàn)對于轉(zhuǎn)子葉片損傷過程知之甚少，當(dāng)前的材料也不適合風(fēng)機(jī)，當(dāng)前材料還沒有經(jīng)過優(yōu)化，僅僅測試過雨滴或者顆粒物的測試，需要把這兩者結(jié)合測試才行。另外一個(gè)問題就是，我們進(jìn)行測試的場景，并不一定滿足風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)需求，這是我們進(jìn)行研究的動機(jī)。我們需要進(jìn)行一個(gè)結(jié)合的測試，必須要把雨滴測試和顆粒測試聯(lián)合，進(jìn)行更真實(shí)的測試場景。

 

　　我們談一下腐蝕類型，雨滴和顆粒的侵蝕，包括顆粒物的種類造成的損傷，暴露時(shí)間的長短，材料的損失。這是一個(gè)例子，展示了雨滴或者顆粒物對于葉片造成的損傷。與此同時(shí)，談到腐蝕率會有一些計(jì)算，有很多的研究文獻(xiàn)，有很多的論文是關(guān)于這方面。這個(gè)計(jì)算的過程中，首先是顆粒物的直徑，要考慮相對沖擊的速度，右手邊是三種不同的沖擊速度的類型，取決于迎角的增加，會造成相應(yīng)沖擊速度的變化。迎角較小就會在材料上形成凹槽，小顆粒會在材料上形成凹槽，如果迎角度更大，小顆粒會造成更深層次的材料疲勞。一開始的時(shí)候可能看不到很明顯，后來會快速的進(jìn)展，角度的變化會造成材料疲勞的進(jìn)一步加深，這是進(jìn)行風(fēng)動測試的結(jié)果，沖角對于風(fēng)沙侵蝕的影響，包括橫向的涉流產(chǎn)生，移動速度，會發(fā)生臨界剪切的應(yīng)變。

 

　　顆粒的侵蝕和雨滴的侵蝕結(jié)合起來，共同的應(yīng)對是非常關(guān)鍵的。我們有一個(gè)組合的侵蝕力學(xué)的假設(shè)，首先必須要了解額定的風(fēng)速對于機(jī)來說，是什么樣的一個(gè)情況？差不多是在60%—100%之間，風(fēng)機(jī)是2.5兆瓦的風(fēng)機(jī)。細(xì)粉塵在微粒光譜中很大，高度達(dá)到了10米，得出的結(jié)論，造成的損傷更多的是由大型顆粒，比如說十微米或者更大的顆粒造成的損傷是更嚴(yán)重的。雨滴的速度也需要考量，雨滴的速度取決于雨滴的大小，隨著是小于10米每秒的，這也是水滴大小和降雨強(qiáng)度的關(guān)系。然后應(yīng)該考慮相對速度在絕大多數(shù)情況下，是受到夜間速度的影響，這也是一個(gè)因素。

 

　　我們怎么創(chuàng)造一個(gè)測試場景？首先會分配不同類的雨滴到風(fēng)機(jī)位置上，將不同的顆粒尺寸和顆粒形狀進(jìn)行一個(gè)分配，最后對雨滴實(shí)驗(yàn)和顆粒實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行組合，這是一個(gè)降雨等級的測試，時(shí)間是五年測試的時(shí)間是4.5小時(shí)，我給大家描述一下這個(gè)測試設(shè)備自身，單個(gè)轉(zhuǎn)子葉片是抗侵蝕性的一個(gè)驗(yàn)證，是400乘200，在經(jīng)濟(jì)上和生態(tài)上都是友好的，安全理念是非常先進(jìn)的，有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器，有實(shí)驗(yàn)臺和工作站。包括垂直旋轉(zhuǎn)軸、可變轉(zhuǎn)數(shù)、雨滴或者顆粒侵蝕的變量。與此同時(shí)，也可以進(jìn)行一個(gè)延時(shí)系列高達(dá)8760，以及葉片尖最大轉(zhuǎn)速。

 

　　我們的步驟如何？第一步可以提供標(biāo)準(zhǔn)化一對試樣樣品，能夠滿足技術(shù)和空氣動力學(xué)要求，以承受試驗(yàn)中產(chǎn)生的載荷，用單獨(dú)的材料涂層是由我方提供的。在實(shí)驗(yàn)臺上對試樣進(jìn)行雨滴和顆粒物的抗侵蝕試驗(yàn)。對不同的風(fēng)場進(jìn)行實(shí)際測試。然后進(jìn)行評估和文檔記錄，測試之后提供一個(gè)非常詳細(xì)的文檔和測試結(jié)果評估，隨后獲得一個(gè)非常好的測試結(jié)果。

 

　　這是對試驗(yàn)箱壓痕和毛坯的選擇，為什么要選擇靈活的一種移動型測試設(shè)施，可以允許進(jìn)行個(gè)性化的測試，可以進(jìn)行測試的優(yōu)化。可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測試的方法，可以進(jìn)行一個(gè)不同涂層的分析和對比，而且他可以進(jìn)行單獨(dú)的測試，可以進(jìn)行一個(gè)優(yōu)化位置的實(shí)驗(yàn)。而且我們還可以考慮不同的結(jié)果的多種用途，涂層的直接對比，當(dāng)然了可以依賴不同的侵蝕的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過侵蝕的報(bào)告來選擇你覺得最好的應(yīng)用。

 

　　可能應(yīng)用的范圍，在規(guī)劃的階段，就已經(jīng)進(jìn)行一些原形的設(shè)計(jì)工作，測試過程中，你可以找到最好的解決方案和最好的一個(gè)涂料的應(yīng)用。而且可以在任何地點(diǎn)進(jìn)行，我們測試設(shè)備裝在集裝箱里面可以運(yùn)到任何你想要測試的地方。最終可以通過測試減少損失，降低維護(hù)成本。這是一個(gè)移動智能的侵蝕實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，是和大學(xué)共同研發(fā)的，你們有任何問題都可以在會后和我們交流。

 

　　（發(fā)言由現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審閱）