1、叶 片 交 流 汇 报,XXXXXXX有限公司,2018年X月,汇报内容,一、叶片厂家情况 二、叶片基本知识 三、叶片关键技术 四、交流成果 五、小结,汇报内容,艾尔姆风能叶片制品有限公司是世界上处于领先地位的风机叶片制造商。LM Wind Power 集团在全球超过6300名员工。集团总部位于丹麦柯林，在荷兰阿姆斯特丹设有全球事务办公室。现在西班牙、美国、加拿大，印度和中国建有生产工厂。LM一直致力于研发、产品革新，以及为客户提供高效和最优质的服务，在客户心中保持稳固的地位。,目前，全世界正在运转的风机叶片中约三分之一是艾尔姆公司的产品。2001年，LM公司在中国建立了第一家工厂，目前中国区
2、总部设在北京，在天津、江阴和秦皇岛都建有生产厂，员工总数约为2000人，主要为中国和亚太地区风能市场提供风机叶片。LM拥有超过三十年的行业经验，已成为全球客户的首选供应商。,艾郎风电 Aeolon Group,成立于2007年12月 名字取自于古希腊“风神 AEOLOUS”的谐音. 注册资本金一亿元人民币 民营高科技企业 目前有4家全资子公司 风力发电机叶片专业制造商,艾郎风电 Aeolon Group,叶片厂家调查表,汇报内容,一、叶片厂家情况 二、叶片基本知识 三、叶片关键技术 四、交流成果 五、小结,1.叶片几何特性,风机叶片设计的目的是尽可能地从风中吸收更多的能量，并为了达到这个目标进
3、行优化。,一个优秀的叶片设计必须满足多项技术指标，其中某些指标会相互制约，具体指标可归纳如下：,（1）特定风速分布下年发电量最大； （2）最大输出功率限制（失速型机组）； （3）抗极端载荷和疲劳载荷； （4）限制叶尖挠度以避免叶片与塔架碰撞； （5）避免共振； （6）重量小、成本低。,设计过程分为2个部分：即满足（1）和（2）的 空气动力设计 和 结构设计。,空气动力设计即叶片表面最优几何形状的选择。通常简称为叶片的几何结构，它是由翼型族、弦长、扭角和厚度等的分布来定义的。,结构设计包括叶片材料的选择以及在外形给定的情况下，确定符合（4）（6）的横截面或梁。不可避免的是两个设计相互交叉，叶片厚
4、度需要足够大适应梁的有效性。,1.叶片几何特性,风机叶片的气动设计包括外形设计及气动性能计算，气动外形影响叶片把风能转化为机械能的效率，气动性能是评价叶片外形设计的关键指标。,叶片的外形是若干个翼型截面扫掠而成的。早期水平轴风机叶片普遍采用航空翼型，如NACA44XX和NACA230XX，它们具有最大升力系数高和最小阻力系数低等特点，但这些翼型对前缘粗糙度非常敏感，一旦前缘污染变得粗糙，会导致翼型性能大幅下降，年输出功率损失最高达30% 。随着风电技术发展，欧美国家开发了专用的风机翼型。如美国Seri和NREL系列、丹麦RISo-A/P/B系列、瑞典FFA-W系列（LM公司己在大型风机叶片上采
5、用）、Aerodyn和WINDnovation叶片设计公司产品等。这些翼型各有优势,提升了叶片的性能。,1.叶片几何特性,叶片的结构设计是一个复杂的过程，叶片结构设计以叶片的气动载荷分析为依据，设计目标是充分利用材料的性能，使大型叶片以最小的质量获得最大的扫风面积，让叶片具有更强的捕风能力，同时还要求设计的叶片结构满足强度要求和刚度要求，保证结构的局部和整体稳定，运行时发生的振动最小或不出现共振。目前结构设计参考的规范主要有 JEC 国际标准和 DNV GL 标准。,1.叶片几何特性,2.叶片结构特性结构构成,主梁 承担大部分弯曲载荷，是叶片的主要承载结构，常用的形式有D型,0型、矩形和双拼槽
6、钢等，腹板为夹芯结构，对主梁起到支撑作用。 蒙皮外壳 除满足气动性能外，也承担部分弯曲载荷和剪切荷载，蒙皮主要采用双轴复合材料，叶根区域常采用强度高的翼形蒙皮结构来承受弯曲和疲劳载荷；叶尖区域常采用薄的翼形结构来满足气动性能的要求。 叶根的联接设计 大型风电叶片大多采用预埋金属件或螺栓的根端联接形式。,叶片的结构形式：大多采用型钢主梁、蒙皮外壳、夹层腹板、金属预埋件连接叶根与轮毅的结构形式。,2.叶片结构特性铺层结构模型,叶片的截面结构主要有箱型梁、I型梁、II型梁等形式。叶片的上下翼面具有相似的铺层结构，从结构功能上，可将其划分为6个区域：前缘加强(LER)、前缘面板(LEP)、梁冒(CAP
7、)、后缘面板(TEP)、后缘单向布加强(TEUD)和后缘加强(TER)。在叶片的上下翼面之间安装有腹板，用以支撑上下翼面和传递剪切载荷，叶片的主腹板安装于上下翼面的梁帽之间，在叶根部位只有主腹板，在其他部位为了增加尾缘的强度，增设副腹板。,2.叶片结构特性结构设计分析,叶片结构的分析风机叶片的结构分析在结构设计过程中是重要的一个环节。目前风机叶片一的结构分析基本都是采用通用的商业有限元软件，比如ANSYS, NAST RAN和ABAQUS等。不同的软件在单元模型的选取上有一定的差异，目前常用的单元模型有壳单元、梁单元和实体单元，其中壳单元可以模拟叶片表面和夹芯结构以及设置蒙皮与主梁的连接，节点
8、编设灵活，实体单元按真实结构建立3D单元。,叶片结构设计：主要有根部联接设计、蒙皮和夹芯设计、主梁设计、预弯式结构设计。,3.叶片材料特性,玻璃钢复合材料叶片强度高、重量轻、耐老化，因此在大型风力机叶片中被广泛采用。但是玻璃钢叶片密度较大，随着叶片长度的增加也越来越重，例如当叶片一长度为19 m时质量1.8t，长度增加到34 m时重5. 8 t，如叶片达到52 m质量高达21t。随着叶片长度的增加，刚度是一个十分重要的指标，为了加强叶片刚度同时减轻叶片的重量，在大型和超大型风力机叶片中的局部高应力区域，碳纤维增强复合材料逐渐被采用。丹麦L M公司开发的应用于5MW风力发电机上的61.5 m长的
9、大型风机叶片，其重量为17.7 t，在横梁和端部就使用了碳纤维增强材料。Vestas公司在其3M W机型44 m的叶片主梁上也使用了碳纤维，使得叶片重量降至6t，不过碳纤维复合材料的性能虽然很优越，但价格昂贵（是玻璃钢复合叶片的2-3倍），影响了它在风力发电上的应用。,风机叶片材料的强度和刚度是风力发电机组性能优劣的关键。随着叶片技术和材料科学的发展叶片的材料也不断进步，从最初的木制叶片及布蒙皮叶片开始，经历了钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金叶片、玻璃钢叶片、玻璃钢复合材料叶片，目前已经采用高强轻质的碳纤维增强复合材料。,3.空气动力学 从空气动力学的角度来说，完美的叶片应该是宽的，厚的且长的。艾
10、尔姆一直依靠其丰富的实践经验及研发能力，来探索优化风机叶片空气动力学的不同方法。气动与结构的平衡点：气动属性是决定叶片能够从风力中提取多少能量的关键所在。艾尔姆已经开发了大量的专业技术致力于研究叶片几何学及性能优化。结构定义了叶片模块在无需增重太多的情况下增加其强度和硬度。 LM有自己的风洞，致力于2D模拟以优化LM的配置及产品的特殊性能。风洞及CFD（计算流体动力学）的计算被用于长期的研发工作，包括制造智能叶片。智能叶片以适应各种工作条件而设计，例如，利用盖板或者阻力板来改变配置。除了产品特色如预弯，扰流器以及低噪装置，一系列的计算都是在风洞中优化艾尔姆叶片的空气动力属性精密测试的基础上完成
11、的。同时LM有自己定制的开发软件艾尔姆叶片用于空气动力学及结构的综合计算。一旦使用CFD使得风能效果与空气动力装置负载建立联系，LM就能利用复杂的程序如Flex5 和 VT8来计算风机叶片上的负载及能量输出。 在最开始的设计阶段就进行流体动力学计算，用以决定风的流动模式。这种模拟可以用来决定风力在风机叶片旋转的时候（三维立体）是怎样施力的。模拟结果用以调整叶片的空气动力学设计。LM使用CFD作为风洞测试的一个补充，为风洞测试的计算结果进行核实。,汇报内容,一、叶片厂家情况 二、叶片基本知识 三、叶片关键技术 四、交流成果 五、小结,三、叶片关键技术,三、叶片关键技术,叶片迎风受力旋转所形成的旋
12、转曲面形状往往会随风力载荷的变化而变化，为避免叶片与塔筒间的运动干涉，在设计时把叶片进行了几何预弯处理。这种处理还会带来叶片结构的柔性化结果。这样一方面可以降低叶片局部应力集中载荷；另一方面，刚度相对降低带来生产叶片原材料和工艺辅助材料的节省，达到减轻叶片重量和降低成本的目的。另外，由于前倾预弯叶片在运行中塔筒净空增大，可以减小整机主轴的长度从而减小整机及塔筒载荷，节省材料。预弯技术让叶片更长更轻，从而获得一个更大的“扫风面积”。,三、叶片关键技术,叶片的最外层是一层特殊的胶衣。这一特殊层保护叶片免坏天气及其他自然因素的破坏。叶片的最外层是一层特殊的胶衣，这是浇注过程的一个部分，这将意味着一个
13、更厚的表层可以更好的保护叶片。事实上，所有新的叶片的第一层都是胶衣生产程序的第一步都是在模块上浇注胶衣。致力于开发最好的胶衣，实现能抗盐性、防光照、防雨、防潮及防虫的表面抛光层。另外，艾尔姆叶片使用凝胶衣使得其外表显得中性、成为非反射面。,三、叶片关键技术,叶片配置独有的低噪音叶尖。低噪音叶尖是多年专项研究的结果，利用不同的设计与原则来控制噪音，在降低噪音的同时不影响叶片的性能。,三、叶片关键技术,超级叶根进一步改善叶根设计理念，使叶根更加坚硬紧凑。超级叶根可以将在一叶根直径上安装的螺栓数量增加35-40% ，让叶根更坚硬以便于承受加长20%后的叶片。 对于叶根的设计经过反复的测试，且符合每个
14、叶片种类的长度及重量。钢制套管浇注成叶根且跟叶片设计融为一体。,三、叶片关键技术,安全接收器是为叶片设计的全新绝缘导雷系统。该系统目前已获得GL认证，符合IEC 61400-24防雷保护标准中最高级别的要求。为叶片提供了最高级别的保护从而保证了更好的可靠性。,三、叶片关键技术,导向边保护是一个附加属性用以保护叶片防止各种元素如砂石和盐的侵蚀。他们为暴露在砂石和盐环境中的叶片提供额外保护，导向边保护由艾尔姆开发，其性能胜过任何已知的导向边保护系统。,三、叶片关键技术,涡流发生器用于补偿叶片某些低气动区域如叶根。涡流发生器可以提高叶片吸收风能的效率。它就像一种鳍形元件粘在叶片表面，以某种角度对向安
15、装，以调节空气流动的速度从而获得更高的风速。,三、叶片关键技术,在叶根附近区域在风机转动的时候可以更高效地吸收风能。,汇报内容,一、叶片厂家情况 二、叶片基本知识 三、叶片关键技术 四、交流成果 五、小结,1.产品的质量内控体系、疲劳试验情况,在质量内控方面：所有的产品都有产品的自检记录、产品质量检验记录、产品生产记录、产品检验报告，每一个叶片都有一份自己的档案袋。 在疲劳试验方面：国内只有艾朗和SGS具有疲劳试验和静力试验平台，是目前国内二家可以用国际标准来做静力试验的测试平台。,2.海上风机叶片制造的关键点有哪些,原材料的保障，经过行业认证可靠的产品，尽量用国际一线品牌。,3.保障叶片运输
16、过程中避免损伤措施？,可靠的运输工装（有专利的运输工装）、叶片的紧致保护，有经验的运输公司。,4.叶片安装需注意的问题,公司有相应的标准、安装有专门的安装手册、会与主机核实相应的参数，如螺栓预紧力等。,5.叶片常见的损坏因素,常见的损坏有折断、雷击、叶尖损伤。 主要因为：粘结胶不够、玻纤皱褶、受载荷过大等。,6.保证海上风机叶片的可靠性,与陆上叶片相比，提高叶片检验标准及缺陷等级的划分，提高要求。,7.叶片长久运行对发电量的影响,叶片除自身老化外，沿海风机还有微生物附着、雨蚀、空泡腐蚀等带来的影响、清污后发电量提升明显。,8.海上风机叶片日常运维关注的问题,风轮机叶片要暴露于高温、砂砾、雨雪和冰雹，这些极端的天气状况往往会侵蚀叶片表面。磨损会对空气动力学产生不良影响，增加叶片的振荡，进而导致风轮机总输入值的降低。进行定期维修和维护能够保持甚至提高叶片在整个生命周期里的性能表现。此外，经常检查和维护叶片还能及时发现小问题，避免发展成结构裂缝。而且，对于明显的裂缝做到早期分析和维修对于避免日后的大修也至关重要。,谢谢！,
